生物的变异及其应用
同一批播下的豆种，长出来的豆苗会不会完全一样高？多半不会。有人先冒出两片又厚又绿的叶子，有人长得慢一点；同学们的身高、发型和手指纹路也各不相同。可是，看到“不同”就急着说“遗传了”，可不行——有些差别像被晒黑的皮肤，是环境留下的印记；有些差别则和遗传物质有关，可能传给下一代。把这两类情况分清楚，才是这一章真正要练的本领。
差别从哪里来：先认识“变异”
生物的变异，是指亲子之间、子代个体之间在性状上出现的差异。这里的“性状”就是我们能够观察、测量或描述的特征，例如花的颜色、果实大小、植株高度、动物的毛色等。注意，变异并不是“长得奇怪”才算：同一种花有深浅不同的颜色，同一品种的豆苗高矮略有不同，都可能是在比较性状时看到的变异。
但“有差异”只是观察的起点，不是结论的终点。我们看见两个个体不一样，还要继续追问：它们的遗传物质是否不同？生长条件是否相同？这种差别换到下一代还会不会出现？生物的性状受遗传物质和环境共同影响，所以同一个外表差异，不能只靠猜就判定原因。
比如，同一种植株在阳光、水分充足的地方叶片更舒展，在遮阴、缺水的地方长得较小；这是环境影响性状表现的常见情形。相反，若不同植株在相同条件下仍稳定表现出不同花色、果形或抗倒伏能力，就需要进一步考虑是否有可遗传的差异。这里的关键词是“进一步”：科学判断靠证据，不靠给现象贴一个听起来很厉害的标签。
两类变异：看原因，也看能否传下去
按引起变异的原因，教材中常把变异分为可遗传的变异和不可遗传的变异。
可遗传的变异，是由遗传物质改变引起的变异，因而有可能传给后代。作物群体中出现籽粒大小、抗倒伏能力等稳定差异，育种者就会关注：这些性状是否能在后代中继续表现？如果能较稳定地传下去，它才可能成为选择和繁育的材料。这里不要把“可遗传”误读成“每一个后代都一模一样”，更不能跳过观察就保证某种性状一定会代代不变。
不可遗传的变异，主要由环境因素引起，遗传物质没有发生相应改变，通常不能遗传给后代。晒黑的皮肤、因营养和锻炼状况不同而有差别的体格，都是容易理解的例子。种子在贫瘠地里长出的植株矮一些，也不能马上说“矮”已经写进了遗传物质；把种子或后代放到相同、适宜的条件下再比较，才更接近可靠的判断。
“不可遗传”说的是由环境造成的这部分差异通常不会随遗传信息传给后代，不是说环境完全不重要；“可遗传”说的是变异的成因和传递可能性，也不是“有利”或“有害”的同义词。分类时先看依据，别先给它贴好坏标签。
把下面这些情形放在一起想一想：同卵双胞胎因饮食、运动不同而体格有差异；同一品系作物的某种性状在多代相同条件下仍能表现出来；同一株月季在不同季节开花多少不同。它们不能只凭“看上去差很多”来分类。环境条件、对照材料、后代的表现，都是判断时需要补上的证据。
还有一句常被说得太满的话：“性状由基因决定。” 这句话抓住了遗传的主线，却少说了环境这一半。更准确的理解是，遗传物质为性状表现提供了基础，环境也会影响性状怎样表现出来。就像同一份菜谱并不保证每次做出的菜口感完全一样，火候、食材和操作都会带来差别；不过这个类比只能帮助理解，不能把生物性状简单看成一道菜。遇到实际资料，仍要回到具体性状、材料和条件来分析。
本章只需要掌握到这样的深度：当遗传物质发生改变时，可能引起可遗传变异；当光照、水分、营养、温度等环境条件改变时，也可能引起不可遗传变异。至于遗传物质在细胞里怎样发生复杂改变、如何计算多代遗传结果，并不是这里要背的内容。先把“观察到的表现”和“造成表现的原因”分开，反而能帮你避开很多看似高级、其实没有证据支撑的说法。
遇到一道分类题，可以在心里连问三句。第一，题目说的是哪一种性状，差异具体表现在哪里？第二，题目有没有交代光照、营养、温度、锻炼等环境条件，或有没有设置对照？第三，题目是否给出了后代表现、稳定性或遗传物质相关的证据？前两句帮你找可能的环境因素，第三句帮你判断能不能谈“可遗传”。如果资料只给了一张照片或一次测量，最科学的回答有时不是硬选一类，而是指出证据不足、需要继续比较。考试中的“不能判断”并不等于什么也没学会，恰恰说明你没有把猜测当结论。
看资料不“拍脑袋”：让证据排队说话
资料分析题常爱给出一组植株、一片农田或几张亲子照片，然后问“这是不是可遗传变异”。这类题最容易掉进一个坑：看见结果不同，就把原因说死。更稳当的思路是先找比较对象，再看条件，最后问证据够不够。
例如，两个地块种的同一品种花生，甲地收获的种子普遍较大，乙地较小。这个现象当然值得研究，却不能单凭一次收获就断言“甲地花生的遗传物质更好”。土壤、水分、施肥、病虫害等条件都可能不同。要研究环境是否造成差异，应尽量选用来源相同的材料，设置不同环境条件并保持其他条件尽可能一致；要研究性状能否遗传，则可把不同表现植株的后代放在相同条件下继续观察比较。记录多个个体、重复观察，比盯着一株“明星花生”更有说服力。
资料分析小练习：小组发现同一品种豆苗的高度不同。有人说“既然不一样，肯定发生了可遗传变异”。这句话少了什么关键证据？
先确认比较的是什么性状。这里是豆苗高度；高度会受到品种、光照、水分、营养和测量时间等多种因素影响，不能把它当成只由遗传决定的“身份证”。
再核对生长条件。若豆苗所处的位置、光照或浇水不同，观察到的高度差异可以提示环境影响；即使条件相同，个体数据也不必完全相同。
最后补充能检验遗传性的证据。需要在适当的相同条件下继续比较后代或获得其他可靠证据，才有理由讨论这种差异是否可遗传；一次高度记录本身不能替我们作出最终判定。
做这种探究时，别把“控制变量”理解为把所有豆苗都调成完全一样。生物个体本来就可能存在自然差异，控制变量的任务是让除了研究因素以外的条件尽量一致，这样观察到的差异才更容易解释。比如研究光照对高度的影响，应让两组豆苗尽量来自相同品种、接受相同的浇水和管理，在相近的时间测量，再把光照设为主要不同条件；如果把品种、土壤、水量和光照全都同时换掉，结果再明显，也很难知道究竟是谁在起作用。
把“看起来不同”变成可以检验的问题
科学探究不是把两组结果排在一起，就自动知道原因。它更像办案：先把已经看到的事实和自己作出的解释分开写。比如“甲组豆苗平均较高”是记录到的事实；“甲组的遗传物质更好”却是一个需要证据支持的解释。很多资料题故意把这两句话挨着放，等着你把后一句误当成前一句。
想研究环境因素时，要让比较尽可能公平。选用同品种、大小相近且处于相近生长阶段的材料；除研究因素外，尽量保持其他条件一致；测量时用相同标准记录多个个体。这样即使最后看到的是“高度有重叠、不是整整齐齐分成两排”，实验也并没有失败。生物数据常常有自然波动，关键在于比较时有没有把最重要的条件交代清楚。
想研究某种差异是否可能遗传，则要把眼光从亲代再移到后代。可以比较来自不同表现亲本的后代，并尽量让后代处在相同条件下；若某种差异在这样的比较中仍较稳定地出现，就为“可能可遗传”增加了证据。反过来，若原先的差异在相同条件下不再明显，环境影响的解释就更值得重视。这里的说法要留一点余地：一次小实验提供的是支持或线索，不是对复杂性状的万能判决书。
还有一种很好的答题习惯：资料不够时，把还缺什么证据说出来。题目只给亲代照片，就可以写“还需比较后代在相同条件下的表现”；题目只给两个地块的产量，就可以写“还需控制或记录土壤、水肥、光照等条件”；题目只给一株特殊植物，就可以写“还需增加样本并重复观察”。这比随口写“由基因决定”更像真正的生物学思考。
判断变异时，别把“相关”直接等同于“因果”。两个现象同时出现，只能提醒我们值得研究；只有经过合适比较和对照，才能更有把握地说明哪个因素可能产生了影响。
变异能做什么：为选择和保护留下材料
农作物、家畜和其他生物的群体中存在性状差异，这给人们的选择和繁育提供了材料。以培育抗倒伏、籽粒较饱满的作物为例，第一步不是对着一株普通作物许愿，而是在群体中寻找已经表现出符合目标性状、并且有可遗传依据的个体；再选择亲本、繁育后代、继续观察，逐步保留较稳定的目标性状。人工选择是在利用已有的可遗传变异，不是凭空“制造”出想要的性状。
这里还要守住两条边界。第一，某种变异有没有利，要看具体环境和目标：植株高不高、果实大不大，不能脱离种植条件一概说“越多越好”。第二，变异是群体中性状差异的来源之一，也为生物多样性保存了丰富的材料；但一次变异不等于产生了新物种，更不能把“出现变异”直接说成“已经进化”。后面学习生物进化时，我们会再用更完整的证据链讨论长期变化。
保护和利用这些差异，也有很现实的意义。某一品种在一种环境中表现很好，换到干旱、病虫害较多或气候不同的地方，未必仍是最合适的。保留不同品系、地方品种和群体中的性状差异，就像给未来留下多几种可比较、可选择的材料；这不是说每种性状都要立刻用于生产，而是提醒我们，生物多样性中的遗传差异值得被认识和珍惜。判断“哪一种更好”之前，先问清楚“对什么目标、在什么环境中更好”。
看到性状不同，先想到“可能有遗传和环境两方面原因”；判断能否遗传，要回到对照、记录和后代表现等证据；用于育种时，选择的是符合目标且有可遗传依据的差异。把这三步走稳，题目换成花生、玉米或动物毛色也不容易迷路。
章节练习
1
下列对生物变异的理解，最恰当的是哪一项？
2
同一个人因日晒而肤色加深，这种变化通常会作为遗传信息直接传给子女。
3
研究“某种性状差异是否主要受环境影响”时，较合理的做法有哪些？
4
同一品种玉米分别种在肥沃地和贫瘠地，前者普遍长得更高。根据这一资料，最稳妥的结论是？
5
由遗传物质改变引起、可能传给后代的变异称为____变异。
6
只要某种变异有利于人类生产，就一定有利于该生物在所有环境中的生存。
7
利用可遗传变异进行作物选择和繁育时，合理的认识有哪些？
资料分析题：某同学收集了两株同一品种番茄的种子：甲株果实较大，乙株果实较小。他准备各取多粒种子，在相同土壤、光照和管理条件下种植，比较子代果实大小。请说明这个设计主要想解决什么问题；还应注意什么？