高中學測
114年
自然
第 39 題
📖 題組：
虱目魚原為海生魚類，但可被漁民養殖在鹹水池或淡水池裡，而且淡水養殖的生產效率高於鹹水養殖。虱目魚不耐低溫，發生寒害時，鹹水池的虱目魚死亡率遠低於淡水池的。學者研究發現，鹹水魚耐寒的特性可能與調鈣蛋白（Regucalcin, RGN）有關。 RGN 能與鈣離子結合，藉著鈣離子所調控的基因表現網絡，影響生物體對低溫的調適能力。為此，研究者先檢測虱目魚不同器官的組織，測得 RGN 基因所表現的 mRNA 量（RGN mRNA）。此量值相對於管家基因（即經常性表現維持細胞存活之一般基因）的數值如圖 8 甲所示。同時，也測得長期養殖在鹹水池和淡水池虱目魚的 RGN mRNA 數量差異，如圖 8 乙所示。
虱目魚原為海生魚類，但可被漁民養殖在鹹水池或淡水池裡，而且淡水養殖的生產效率高於鹹水養殖。虱目魚不耐低溫，發生寒害時，鹹水池的虱目魚死亡率遠低於淡水池的。學者研究發現，鹹水魚耐寒的特性可能與調鈣蛋白（Regucalcin, RGN）有關。 RGN 能與鈣離子結合，藉著鈣離子所調控的基因表現網絡，影響生物體對低溫的調適能力。為此，研究者先檢測虱目魚不同器官的組織，測得 RGN 基因所表現的 mRNA 量（RGN mRNA）。此量值相對於管家基因（即經常性表現維持細胞存活之一般基因）的數值如圖 8 甲所示。同時，也測得長期養殖在鹹水池和淡水池虱目魚的 RGN mRNA 數量差異，如圖 8 乙所示。
RGN 基因在脊椎動物中相當保守，其功能為調控細胞內的鈣離子。此基因也被發現和生物體之老化相關，RGN 蛋白又稱衰老標記蛋白 -30（SMP30），其含量隨年齡增加而減少。下列敘述哪些正確？（應選 3 項）
- A 養在鹹水池的虱目魚不表現 RGN 基因
- B RGN 基因可能不存在於大鼠肝細胞中
- C 鰻魚類應該有 RGN 基因，且能表達 RGN 蛋白
- D 人和大鼠的 RGN 基因序列相似度應該高於大鼠和小丑魚的序列相似度
- E 生物體中的某些單一個基因可能對應於多個不同的性狀
思路引導 VIP
同學，請聚焦於題幹給出的核心資訊：首先，基因在脊椎動物中「保守」代表了在演化過程中，不同類群的脊椎動物（例如哺乳類、魚類）是否都應具備並表現此基因？其次，關於序列相似度，物種在演化樹上的親疏遠近（例如哺乳類內部的比較，與哺乳類對比魚類的比較）會如何反映在 $DNA$ 的同源性上？最後，若 $RGN$ 基因產物同時具備調控低溫調適與老化標記等多重生理功能，這在遺傳學上呈現了單一基因與多個性狀之間何種對應關係？
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脊椎動物的保守性與親緣關係
首先，題目提到 RGN 基因在脊椎動物中相當保守，這意味著從魚類到哺乳類，該基因的序列與功能都有高度相似性。因此，鰻魚作為脊椎動物，必然擁有此基因（選項 C 正確）。而在親緣關係的判斷上，人類與大鼠同屬哺乳綱，相較於大鼠與屬於硬骨魚綱的小丑魚，前者的親緣關係較近，其基因序列的相似度自然也較高，這正是選項 D 的核心觀念。
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