Variations and Evolution
變異與演化

(A) Concept on Genetic Diseases (max. 3 marks)

• Genetic diseases can arise from spontaneous mutations that lead to the formation of dominant or recessive alleles. Some mutations may confer advantages, while others can be detrimental. When genetic diseases are caused by dominant alleles, the diseases manifest in both homozygous and heterozygous individuals (1). 

• Consequently, these detrimental alleles are more readily removed by natural selection (1), resulting in a lower likelihood of being passed to subsequent generations (1). 

• Conversely, if genetic diseases are linked to recessive alleles, they only present themselves in individuals that are homozygous recessive (1). 

• As a result, natural selection's ability to eliminate these alleles is diminished (1), allowing carriers in a heterozygous state to pass on the recessive alleles to the next generation (1).

(B) Effect of Breeding Methods on Genetic Compositions (max. 5 marks)

• Pure-bred pets are typically bred from close relatives, meaning they share a limited gene pool and have a similar genetic makeup (1). 

• Consequently, the genetic composition of their offspring tends to be quite homogeneous (1). 

• In contrast, hybrid pets are produced from parents with distinct gene pools, resulting in offspring with varied genetic compositions (1). 

• Over multiple generations, pure-bred offspring are more likely to be homozygous at various genetic loci (1), while hybrid offspring tend to be heterozygous at many loci (1). 

• This genetic uniformity in pure-bred pets increases their vulnerability to genetic diseases, which are often only expressed in homozygous recessive or double recessive conditions (1). 

• Conversely, hybrid pets are less likely to exhibit genetic diseases since recessive alleles can be masked by their dominant counterparts in heterozygous conditions, leading to no expression of the genetic diseases (1).

(A) 遺傳疾病的概念 (最多3分)

• 遺傳疾病可以由自發性突變引起，這些突變會導致顯性或隱性等位基因的形成。有些突變可能帶來優勢，而其他則可能有害。當遺傳疾病由顯性等位基因引起時，該疾病會在純合子和雜合子個體中表現出來 (1)。

• 因此，這些有害等位基因更容易被自然選擇淘汰 (1)，使它們在後代中傳遞的機會降低 (1)。

• 相反，如果遺傳疾病與隱性等位基因有關，則僅在純合子隱性狀態下才會表現出來 (1)。

• 因此，自然選擇淘汰這些等位基因的能力下降 (1)，使得雜合子攜帶者可以將隱性等位基因傳遞給下一代 (1)。

(B) 繁殖方式對遺傳組成的影響 (最多5分)

• 純種寵物通常來自近親繁殖，這意味著它們共享有限的基因庫，具有相似的遺傳組成 (1)。

• 因此，它們的後代遺傳組成往往相對同質 (1)。

• 相反，混種寵物的父母來自不同的基因庫，這導致其後代具有不同的遺傳組成 (1)。

• 經過多代繁殖，純種後代在多個基因位點上更有可能是純合子 (1)，而混種後代則在許多基因位點上傾向於是雜合子 (1)。

• 這種純種寵物的遺傳均質性增加了它們患上遺傳疾病的脆弱性，因為這些疾病通常僅在純合子隱性或雙隱性狀態下表現出來 (1)。

• 相對而言，混種寵物患遺傳疾病的可能性較低，因為隱性等位基因在雜合子狀態下可以被顯性等位基因掩蓋，導致不表現遺傳疾病 (1)。

Increasing Yields (Max. 3)

• Acceleration of Enzymatic Reactions: An increase in temperature may speed up the enzymatic or metabolic reactions (1), leading to an increase in the photosynthesis rate of the crops (1). Food Production: Consequently, there is a net production of food, or an increase in the overall growth rate of the crops (1), resulting in more food being stored in the crops or an increase in the overall size of the crops (1).

• Nutrient Supply: An increase in temperature may also accelerate bacterial decomposition (1), increasing the supply of inorganic minerals (1), further resulting in an increase in the overall growth rate of the crops (1).

Rationale Behind the Scientists' Worry (Max. 5)

• Genetic Homogeneity: In asexual reproduction, offspring are produced through mitosis (1), making them genetically identical to the parent plants and lacking genetic variations (1).

• Impact of Environmental Changes: When there is a change in the environment that is unfavorable to the parent plants (1), all offspring will be threatened without exception (1).

• Microorganism Activity: Microorganisms, pathogens, and pests are more active and reproduce faster at high temperatures (1).

• Vulnerability to Diseases: All offspring will be vulnerable or susceptible to diseases or pest attacks (1), as they are genetically identical (1).

加產量的原因（最多3分）

• 酶促反應加速： 溫度上升可能加快作物的酶促或新陳代謝反應（1），這導致作物的光合作用速率增加（1）。 因此，作物的淨食物產量增加，整體生長速率上升（1），使作物中儲存的食物增多或整體作物的大小增加（1）。

• 礦物供應： 溫度升高可能加速細菌分解（1），增加無機礦物的供應（1），進一步提升作物的整體生長速率（1）。

科學家擔心的根本原因（最多5分）

• 基因同質性： 在無性繁殖中，後代通過有絲分裂產生（1），因此它們與親本植物在基因上是相同的，缺乏基因變異（1）。

• 環境變化影響： 當環境發生對親本植物不利的變化時（1），所有後代都將面臨威脅，沒有例外（1）。

• 病原體活動： 在高溫下，微生物、病原體或害蟲的活動更為活躍，繁殖速度更快（1）。

• 易受疾病攻擊： 因為所有後代的基因相同（1），所有後代將容易受到疾病或害蟲攻擊（1）。

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