メンデル遺伝学は、1つの遺伝子で決まる形質が親から子へどのように受け継がれるかを説明します。教室でよく扱う基本形では、各親は2つの対立遺伝子をもち、子にはそのうち1つを渡し、パネット方眼を使って可能な遺伝子型を予測します。さらに問題文で完全優性が示されていれば、その遺伝子型を のような表現型比に変換できます。
このモデルが役立つのは、あらゆる形質を説明できるからではなく、単純だからです。1つの遺伝子に注目し、対立遺伝子どうしの関係が問題文で与えられているときに特によく当てはまります。実際の形質の多くは、複数遺伝子、連鎖、不完全優性、共優性、環境の影響などが関わるため、きれいには当てはまりません。
メンデル遺伝学とは何か
各親は、ある遺伝子について2つの対立遺伝子をもち、そのうち1つをそれぞれの子に渡します。子が受け取る対立遺伝子の組を遺伝子型といいます。見た目などの現れる結果を扱う場合、それを表現型といいます。
一方の対立遺伝子が優性でもう一方が劣性なら、優性の対立遺伝子が1つあるだけで優性の表現型が現れます。その場合、 と は同じ表現型になり、 では劣性の表現型が現れます。
このため、遺伝子型と表現型は同じものではありません。見た目が同じ2つの個体でも、遺伝子型は異なることがあります。
メンデルの2つの法則
分離の法則
ある遺伝子についての2つの対立遺伝子は、配偶子ができるときに分かれるので、それぞれの卵や精子にはその遺伝子の対立遺伝子が1つだけ入ります。
親の遺伝子型が なら、その親がつくる配偶子は をもつものと をもつものです。
独立の法則
異なる遺伝子については、調べている状況でそれらの遺伝子が独立にふるまうなら、対立遺伝子は配偶子に独立に分配されます。
この条件は重要です。この法則は、どんな遺伝子の組にも無条件に当てはまるわけではありません。同じ染色体上にある遺伝子は連鎖していることがあり、その場合は独立に分配されないことがあります。
パネット方眼のしくみ
パネット方眼は、2人の親からできる配偶子を整理して組み合わせる方法です。生物学的な仕組みそのものを変えるわけではありません。可能な対立遺伝子の組み合わせを見やすくするだけです。
1遺伝子の交配では、一方の親がつくる配偶子を上に、もう一方の親がつくる配偶子を左に書き、各マスに対立遺伝子の組を埋めていきます。
例題:
が優性の対立遺伝子、 が劣性だとします。ヘテロ接合体どうしを交配すると、
各親は2種類の配偶子をつくれます。
パネット方眼から、可能な遺伝子型の組み合わせは4通りです。
したがって遺伝子型比は、
となります。完全優性が成り立つなら、 と は優性の表現型を示し、 は劣性の表現型を示します。したがって表現型比は、
です。
これは典型的なメンデル型のパターンです。この結果は2つの条件に依存します。つまり、その形質を1遺伝子形質として扱っていること、そして優性・劣性の関係がはっきりしていることです。
メンデル遺伝学でよくある間違い
比は家族ごとの結果を保証するものではない
表現型比 は、多数の子についての確率的なパターンです。4人の子どもがいれば必ずその通りになる、という意味ではありません。
優性は「より多い」を意味しない
ある対立遺伝子が優性でも、集団の中で最も多い対立遺伝子とは限りません。優性とはヘテロ接合体で対立遺伝子がどう相互作用するかを表す言葉であり、その対立遺伝子がどれだけ頻繁にあるかを表すものではありません。
すべての形質がメンデル型とは限らない
ヒトの多くの形質や病気は、単純な1遺伝子の優性・劣性モデルには当てはまりません。形質が複数の遺伝子や環境要因に依存するなら、基本的なパネット方眼では単純すぎることがあります。
独立の法則には条件がある
独立の法則を使えるのは、問題に出てくる遺伝子が独立にふるまう場合だけです。遺伝子が連鎖していると、単純な独立モデルは成り立たないことがあります。
メンデル遺伝学はいつ使うのか
メンデル遺伝学は、遺伝の説明、単純な交配結果の予測、遺伝子型と表現型の区別を学ぶために、初学者向けの生物で使われます。また、家系図の問題を考える出発点にもなり、生殖で確率が重要になる理由を理解する助けにもなります。
教室の外でも、この枠組みは一部の単一遺伝子疾患や育種の問題では今でも有用です。ただし、形質が生物学的に複雑になるほど、このモデルは全体像そのものではなく、最初の近似になります。
答えを信じる前のチェック
答えを信じる前に、次のことを確認しましょう。
- この問題は、本当に1遺伝子形質として扱われているか。
- 優性関係は問題文に実際に書かれているか。それとも自分で勝手に仮定していないか。
- 予測しているのは遺伝子型か、表現型か、それとも両方か。
- 独立の法則を使ったなら、その仮定は正当化できるか。
こうした確認をすれば、方眼全体をやり直すよりも速く、初学者によくある間違いの多くを防げます。
似た交配をやってみよう
と の交配を考えてみましょう。まず遺伝子型比を求め、そのあとで が優性だと明記されている場合にだけ表現型比に変換します。この小さな変更は、変える条件を増やしすぎずに、分離のしくみを見るよい方法です。