メンデルの一遺伝子雑種交配 ガイド
生物学初級所要時間: 3 分
概要
なぜ茶色の瞳の両親から青い瞳の子供が生まれることがあるのでしょうか？なぜ背の高いエンドウ豆の子孫に背の低い個体が現れるのでしょうか？19世紀半ば、グレゴール・メンデルはエンドウ豆の栽培を通じて遺伝学の謎を解き明かしました。この実験では単性雑種交配をシミュレートし、形質がいかに分離するのか、そしてランダム性の背後にある統計的法則について学びます。
背景
1865年、オーストリアの修道士グレゴール・メンデル（Gregor Mendel）はエンドウ豆の交配実験に関する研究結果を発表しました。染色体やDNAがまだ発見されていない時代に、彼は厳密な数学的分析を用いて生物の形質遺伝の基本法則を導き出しました。彼は、生物の形質が対になる「遺伝粒子」によって決定され、それらが配偶子形成時に分離することを発見しました。この発見はメンデルの第一法則、すなわち「分離の法則」として知られ、現代遺伝学の誕生を告げるものとなりました。
基本概念
対立遺伝子 (Allele)
相同染色体の同じ位置にあり、対立形質を支配する遺伝子のこと。通常、（優性）と（劣性）で表されます。
遺伝子型 (Genotype)
個体が持つ遺伝子の組み合わせ。ホモ接合体（、）やヘテロ接合体（）が含まれます。
表現型 (Phenotype)
生物に現れる形質のこと。完全優性の場合、とは同じ優性形質を示します。
分離の法則 (Law of Segregation)
配偶子が形成される際、対になっている対立遺伝子が互いに分離して別々の配偶子に入ること。各配偶子はどちらか一方の遺伝子のみを持ちます。
公式と導出
ヘテロ接合体の自殖後代比 ()
メンデルの実験で最も古典的な比率です。優性形質と劣性形質の数の比はに近づきます。
実験手順
- 1
親の設定
コントロールパネルで親1と親2の遺伝子型を選択します。古典的な「」モデルを設定してみましょう。 - 2
配偶子の分離を観察
中央の図を見て、親がとの配偶子を作る過程を観察してください。それぞれの配偶子が出現する確率はどのくらいでしょうか？ - 3
パネット方格の作成
パネット方格は、配偶子のランダムな組み合わせのあらゆる可能性を示します（通りの組み合わせ）。各組み合わせの確率はどれくらいでしょうか？ - 4
大規模シミュレーション
子の数をに設定し、「シミュレーション実行」をクリックします。実際に現れる優性形質と劣性形質の比率を観察してみてください。理論予測と完全に一致していますか？をに増やしたとき、比率はどのように変化するでしょうか？（ヒント：サンプル数が大きいほど、法則性が____）
学習目標
- 対立遺伝子、遺伝子型、表現型の定義を理解する
- 分離の法則のメカニズム（配偶子の分離と受精のランダム性）を深く理解する
- パネット方格を用いて、子孫の遺伝子型および表現型分布を予測できるようになる
- 遺伝のランダム性と大数律の関係を認識する
応用例
- 遺伝カウンセリング：家族歴に基づき、特定の劣性遺伝疾患（例：アルビニズム）の子供が生まれるリスクを予測する。
- 動植物の品種改良：異なる品種が持つ優れた形質（例：耐病性、高収量）を、交配選別によって一つの品種に集約させる。
- 臨床診断：家系図から個体のキャリア状態を推測し、精密医療をサポートする。
- DNA親子鑑定：法医学や個人遺伝子検査サービスでは、メンデルの遺伝原理を用いて、対立遺伝子を比較することで親子関係を判定する。
- 遺伝子編集（CRISPR）：現代の遺伝子編集技術は、メンデルの遺伝法則を理論的基盤として、特定の遺伝子を精密に改変する。
よくある誤解
誤解
優性形質は常に集団の中で最も一般的である。
正解
間違いです。優性とは、その遺伝子が劣性遺伝子の発現を隠すことを意味するに過ぎません。形質の頻度は自然選択や遺伝子頻度に依存し、優劣そのものには依存しません。例えば、多指症は優性ですが、非常に稀です。
誤解
後代の比率が正確にでない場合、実験は失敗である。
正解
間違いです。遺伝は本質的に確率的な事象です。サンプル数が少ないほどランダムな偏差が大きくなります。理論値は、大サンプル（大数律）においてのみ近似されます。
参考文献
準備はいいですか？
基礎知識を理解したら、インタラクティブな実験を始めてみましょう！