メンデルの法則とは？ 純系と雑種って？
遺伝子というものは実に多様である。
体色を決定する遺伝子、背の高さを決定する遺伝子、植物の種子の形を決定する遺伝子など、生物は遺伝子の組み合わせによってできている。
そして非常に興味深いことに、遺伝には一定の法則がある。
今回は、有名なメンデルの法則について簡単に学んでいこう。
↓遺伝子について以下の記事も書いています。
目次
遺伝と形質
まず、遺伝と形質という用語について簡単に確認しておこう。
遺伝子はその生物の体を作る情報であり、遺伝子が親から子へ伝わることを遺伝という。
また、遺伝子という情報に基づいて具体的に現れる性質を形質という。
皮膚が白っぽいとか、体が毛深いとか、そういった具体的に体に現れるものが形質だ。
メンデルの法則
遺伝には一定の法則がある。
この法則を、発見者の名にちなんでメンデルの法則と呼ぶ。
メンデルの法則には、分離の法則、独立の法則、優性の法則の3つがある。
メンデルはエンドウマメを交配させる実験を行い、遺伝に規則性があることを発見した。
驚くべきことに、この法則を発見したときはまだ減数分裂というものが解明されていなかった。
↓減数分裂についてはコチラ。
分離の法則
分離の法則とは、遺伝情報は分かれて子に伝わるという法則である。
子は、有性生殖であれば父親の精子と母親の卵が合体することで生まれる。
その父親が持つ精子と母親が持つ卵は、共に減数分裂によって作られる。
精子は父親の持つ半分の遺伝子を持ち、一方で卵は母親が持つ遺伝子の半分を持っている。
よって子の遺伝子は、これらの遺伝子半分ずつが1つになったものとなっている。
親子は似るって言うけれど、これが理由なんだね！
独立の法則
独立の法則とは、形質は基本的に独立しており、他の形質に対して影響を与えないという法則である。
メンデルはエンドウマメを交配させていく中で、例えば背の高さを決定する遺伝子は、マメの色を決定する遺伝子に何ら影響を与えないことに気が付いた。
「背が高いエンドウマメはマメのさやの色が黄色になりやすい傾向がある」とか、「背が低いエンドウマメは種子にしわが入る確率が高い」といったことはなく、背の高さやマメのさやの色、種子の形といった形質は互いに影響を与えることはないのである。
優性の法則
優性の法則とは、形質の現れやすさには優先度があるという法則である。
メンデルは、緑色のさやのエンドウマメと、黄色のさやのエンドウマメを育てて交配させたところ、何度交配させても緑色のさやのエンドウマメしか生まれなった。
そこでメンデルは、異なる遺伝子があるとき、それらは同時に発現するのではなく、どちらか一方しか出てこないのではないかと考えたのである。
黄緑色のような、中間的なものは基本的に生まれないと推測したのだ。
このように、一方に対して優先的に現れることを優性と呼び、そうでないものを劣性と呼ぶ。
どちらの遺伝子が優れているかという優劣を表すものではない。
ちなみに、どの遺伝子が優性であるかは生物によって異なる。
エンドウマメでは、未成熟のさやを緑色にする遺伝子は優性であり、黄色にする遺伝子は劣性となる。
親から優性の遺伝子と劣性の遺伝子を両方受け継ぐと、優性の遺伝子がもたらす形質が子に現れ、劣性の形質は出てこない。
遺伝子の表し方
遺伝子はアルファベットで表示する。
例えば、さやの色を決定する遺伝子で、緑色にする遺伝子をA、黄色にする遺伝子をaというように表す。
その際、優性の遺伝子を大文字に、劣性の遺伝子を小文字にする。
また、遺伝子は父親と母親の両方からペアで受け継ぐため、AAやaaなど、アルファベット2文字を使って表示する。
純系と雑種
AAやaaのように、同じ遺伝子をペアで持っている個体を純系という。
だからAAは優性の遺伝子の純系であり、aaは劣性の遺伝子の純系である。
なお、Aaのように異なる遺伝子のペアを持つ個体を雑種という。
親世代と子世代
上図のように、優性と劣性の純系個体同士を交配させると、子は必ず雑種となる。
さらに優性の法則により、劣性の遺伝子は受け継ぎこそされるものの、その形質は出てこない。
つまり、さやが緑色の純系のエンドウマメと、黄色の純系同士を何度交配させても、緑色の個体しか生まれない。
孫世代
親世代の次世代である子世代では、劣性の形質は出現しない。
では、どのようにして未熟なさやが黄色のエンドウマメは生まれるのだろうか。
実は、純系の親から生まれた子である雑種(上図でいう遺伝子Aa個体)同士を配合させると、面白いパターンが見えてくる。
※未成熟なさやの色を緑色にする優性の遺伝子をA、黄色にする劣性の遺伝子をaとする。
雑種である子同士を交配させると、そこから生まれた孫が持つ遺伝子は1~4の、4つのパターンがあることが分かる。
①→両方の個体から優勢遺伝子Aを受け継いだ純系、緑色
②→上左側の個体からA、もう片方からはaを受け継いだ雑種、緑色
③→組み合わせは②と同じだが、上左側の個体からa、もう片方からAを受け継いだ雑種、緑色
④→両方の個体から劣性遺伝子aを受け継いだ純系、黄色
比率にして3:1で緑と黄色の形質の個体が出現し、つまり4分の1の割合でさやが黄色のエンドウマメが生まれることになる。
今度は片方を緑の純系、もう片方を雑種個体にしてみる。
緑色の個体しか生まれないね・・・
では、黄色の純系と雑種個体ではどうだろうか。
今度は2:2、つまり1:1で緑と黄色が生まれたよ！
ここまで見てきて、劣性の形質が現れた子(黄色)はやはり生まれにくいことが分かる。
親のどちらかが優性の純系であれば、劣性の形質の個体は生まれない。
今回は分かりやすくするために、エンドウマメのさやの色のみに着目して遺伝を見てきたが、このようにして、生まれた子供を何世代にもわたって交配させていくことで、様々な遺伝子の組み合わせや、形質を持った個体が誕生し、バリエーションが豊富になっていく。
この豊富になったバリエーションの中から、その時の環境に適したものが有利に生き残って子孫を繋いでいくんだね。
まとめ
- メンデルはエンドウマメの交配実験を繰り返し、遺伝に規則性があることを発見した
- メンデルの法則とは、分離の法則、独立の法則、優性の法則の3つの法則である
- 優性の法則により、遺伝子には同時に受け継いだ際に形質として優先的に現れる優性のものとそうでない劣性のものがある
- 遺伝子はアルファベット2文字を使って表記し、優性遺伝子を大文字に、劣性遺伝子を小文字にする
- AAやaaのように、同じ遺伝子のペアを持つ個体を純系という
- Aaのように、異なる遺伝子のペアを持つ個体を雑種という
- 親のどちらか一方が優性遺伝子の純系だと、劣性の形質個体はうまれない
