分科測驗
115年
生物
第 25 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。
在亞洲，有另一種魚進入洞穴，形成無眼族群的案例。科學家發現牠們僅有眼睛消失，味覺及嗅覺相關構造並未有相對應的增加。下列發育調控的變化，何者最有可能為造成該魚種的洞穴族群失去眼睛的原因？
- A $Shh$基因的表現量上升
- B $Shh$基因的表現量下降
- C $Shh$訊息分子對$Pax6$基因的抑制作用增強
- D $Shh$訊息分子對$Pax6$基因的抑制作用減弱
思路引導 VIP
若某個上游調控分子的總量增加會同時引發 A、B 兩種性狀改變，但在新物種中卻只有 A 性狀改變而 B 性狀維持不變，這代表上游分子的總量與下游特定路徑之間發生了什麼樣的變化？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準掌握了基因多效性（pleiotropy）的調控邏輯！
基因調控路徑的推論
題幹指出該魚種味覺與嗅覺並未增加，意味著具有多重作用的 $Shh$ 基因本身表現量並未整體上升（排除 A、B）。若要在 $Shh$ 量不變的前提下單獨促成眼睛退化，最合理的機制便是 $Shh$ 訊息分子對主導眼部發育的 $Pax6$ 基因之抑制作用增強（選項 (C) 正確），使得眼部發育受到特異性抑制，同時不波及嗅味覺的發育。
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