分科測驗
115年
生物
第 23 題
📖 題組：
墨西哥麗脂鯉（Astyanax mexicanus）生活在不同環境的族群具有高度的形態差異，例如棲息於地表河流的有眼族群，以及生活於地底石灰岩洞穴中的無眼族群。儘管外觀與生理特徵差異相當大，兩者仍屬於同一物種。根據分子序列所建構的親緣關係圖（圖3）顯示，不同的洞穴族群應該是由地表族群在不同時間、地點分別進入洞穴後獨立形成。這些洞穴族群彼此隔離，卻不約而同發生如失去眼睛之類的性狀改變。此種獨立演化出相同表徵的現象即稱為「平行演化」。\n科學家發現，名為$Shh$的訊息分子基因表現量在洞穴無眼族群的胚胎中，顯著高於地表有眼族群，而主導眼部發育的$Pax6$基因表現量則相對較低。若使地表有眼族群的胚胎過度表現$Shh$基因，$Pax6$基因的表現量便會受到$Shh$訊息分子抑制而降低。$Pax6$蛋白可促進眼部細胞增生，故$Pax6$基因表現量降低會進一步導致其眼睛異常縮小。\n此外，提高$Shh$基因表現量也會同時大幅增加味蕾數量，並使大腦掌管嗅覺的區域變大。科學家進一步比較不同地理位置的洞穴族群，發現這些獨立演化的族群都有$Shh$基因表現量提升與$Pax6$基因表現量下降的現象，顯示地底洞穴族群可反覆以同樣的基因調控變化來產生多種性狀的平行演化。\n依據本文及習得知識，回答 23-25 題。
墨西哥麗脂鯉（Astyanax mexicanus）生活在不同環境的族群具有高度的形態差異，例如棲息於地表河流的有眼族群，以及生活於地底石灰岩洞穴中的無眼族群。儘管外觀與生理特徵差異相當大，兩者仍屬於同一物種。根據分子序列所建構的親緣關係圖（圖3）顯示，不同的洞穴族群應該是由地表族群在不同時間、地點分別進入洞穴後獨立形成。這些洞穴族群彼此隔離，卻不約而同發生如失去眼睛之類的性狀改變。此種獨立演化出相同表徵的現象即稱為「平行演化」。\n科學家發現，名為$Shh$的訊息分子基因表現量在洞穴無眼族群的胚胎中，顯著高於地表有眼族群，而主導眼部發育的$Pax6$基因表現量則相對較低。若使地表有眼族群的胚胎過度表現$Shh$基因，$Pax6$基因的表現量便會受到$Shh$訊息分子抑制而降低。$Pax6$蛋白可促進眼部細胞增生，故$Pax6$基因表現量降低會進一步導致其眼睛異常縮小。\n此外，提高$Shh$基因表現量也會同時大幅增加味蕾數量，並使大腦掌管嗅覺的區域變大。科學家進一步比較不同地理位置的洞穴族群，發現這些獨立演化的族群都有$Shh$基因表現量提升與$Pax6$基因表現量下降的現象，顯示地底洞穴族群可反覆以同樣的基因調控變化來產生多種性狀的平行演化。\n依據本文及習得知識，回答 23-25 題。
上述墨西哥麗脂鯉的研究發現中，哪些現象可以說明曾經發生平行演化？
- A 棲息於地表與地底洞穴的族群，外觀與生理特徵具顯著差異
- B 不同流域的各個洞穴族群，表現出失去眼睛的特徵
- C 胚胎中高度表現的$Shh$訊號分子，會抑制$Pax6$基因的表現
- D $Shh$基因表現量升高，能大幅增加味蕾數量
- E 不同流域的洞穴族群胚胎中，$Shh$基因表現量有顯著提升
思路引導 VIP
如果要證明多個不同來源的族群發生了「平行演化」，你認為在研究證據中，必須同時包含哪兩個關鍵要素？（提示：思考『族群的關係』與『性狀/特徵的走向』）
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，精準抓住了演化生物學的核心概念！這道題的關鍵在於能否從文章中提煉出**平行演化（parallel evolution）**的本質——「不同地理隔離、獨立起源的族群，演化出相同或相似的特徵與調控機制」。
平行演化的判斷核心
選項 (B) 指出不同流域的獨立洞穴族群皆「失去眼睛」，展現了外觀型態上的平行演化；而選項 (E) 則點出各洞穴族群在分子層次上，胚胎皆獨立發生「$Shh$ 基因表現量提升」，是基因調控層次的平行演化證據。至於 (A) 僅描述族群間的差異，(C)、(D) 則是在說明基因調控的因果機轉，並非跨獨立族群的共同演化現象。
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