独立組み合わせの法則は、2 つ以上の遺伝子の対立遺伝子が配偶子形成中に互いに独立して分離すると述べています.
1856 年、科学的な意欲を持つオーストリアの修道士、グレゴール メンデルは、遺伝率に関する実験を開始しました。彼は、エンドウ豆の色 (黄色または緑)、花の色 (紫または白)、草丈 (背の高いまたは低い) などの特定の目に見える特徴がどのように受け継がれるかを研究するために、謙虚なエンドウの植物を選びました。小さなエンドウ豆の子孫へ。
何千本ものエンドウ豆 (正確には 28,000 本) を育て、すべての結果を熱心に記録した後、メンデルは彼の作品を公開しました。
ここでメンデルの元の論文を読むことができます。
彼の研究は当初は無視されていましたが、1 世代後に彼の研究が再発見され、現代の遺伝学の基礎であるメンデルの 3 つの遺伝法則がもたらされました。
グレゴール・メンデルは、この作業を非常に徹底的かつ細心の注意を払って行います
メンデルの遺伝法則とは?
これらは、形質が親から子孫にどのように継承されるかを説明する法則です。それらは、子孫がどのバージョンの形質を継承するかを予測するのに役立ちます.
たとえば、髪の色を考えてみましょう。一方の親が暗い黒髪で、もう一方の親が明るいブロンドの髪をしている場合、メンデルの法則は、確率を計算することによって、子供がどの髪の色になるかを予測するのに役立ちます – 黒または金髪?メンデルは、人間ではなくエンドウ豆を使ってこの予測ゲームを行いました。倫理的な問題に直面した可能性があるからです…メンデルの論文で、彼は遺伝の 3 つの法則を提案しました。
- 隔離の法則
- 支配の法則
- 独立した品揃えの法則
3 つの簡潔でエレガントなステートメントで、植物に関するメンデルの研究を要約しています。この記事では、独立組み合わせの法則について説明します。以前の 2 つの法律は、こことここにあります。
独立した品揃えの法則
この法則は、「配偶子形成中に、2 つ以上の遺伝子の対立遺伝子が互いに独立して分離する」と述べています。
この法則を理解するために、他の 2 つの法則を簡単に見て、いくつかの背景情報を提供しましょう。
メンデルは、形質を制御する因子の概念を提唱しました。植物細胞内のこれらの「因子」は、配偶子形成中に分離します (分離の法則)。 1 つの要因が複数の結果をもたらす可能性があります。
たとえば、エンドウ豆の花の色は、紫色の花または白い花の 2 つの結果を持つことができます。
彼は、これらのタイプの要因の 1 つが他の要因よりも支配的であることに注目しました (支配の法則)。紫色の花は白い花より優勢です。ドミナント ファクターは P のように大文字で表され、リセッシブ ファクターは同じ文字の小文字バージョン p で表されます。
重要な用語
今日、私たちはこれらの要因が遺伝子と呼ばれることを知っています。遺伝子は、タンパク質を作るための指示を保持する長い DNA です。遺伝子は、対立遺伝子と呼ばれるさまざまな形態を持つことができます。これらは、前述の要因の種類です。花の色をコードする遺伝子 (または花の色を作る酵素) は、紫色の花を生成することも、白い花を生成することもできます.
画像は、ホモ接合体とヘテロ接合体の対立遺伝子の組み合わせを示しています。 (写真提供:Aldona Griskeviciene/Shutterstock)
各細胞には 2 組の染色体があるため、生物は 2 つの対立遺伝子を持ち、それらの組み合わせが異なります。対立遺伝子が同じ場合、それはホモ接合体と呼ばれます。 PP はホモ接合性優性ですが、pp はホモ接合性劣性です。組成または遺伝子型がホモ接合である植物は、真血統または純血種と呼ばれます。対立遺伝子の組み合わせが異なる場合、ヘテロ接合体と呼ばれます。 Pp はヘテロ接合体です。
生物が持つ対立遺伝子の組み合わせを遺伝子型と呼びます。物理的で測定可能な結果は、表現型と呼ばれます。ヘテロ接合のシナリオでは、表現型 (形質の物理的結果) は優性対立遺伝子の表現型になります。この場合は紫色の花をつけたエンドウ豆です。
メンデルの実験
当初、メンデルは単一の形質のみを実験し、他のすべては一定に保っていました。次に、ある特性が別の特性の結果に影響を与える可能性があるかどうかを確認することにしました.
たとえば、えんどう豆の色の形質はえんどう豆の形に影響を与えるでしょうか?彼は、単一特性の実験で得たのと同じ比率を得るでしょうか?
メンデルは、2 つの純血種のエンドウ豆から始めました。1 つは黄色の丸いエンドウ (YYRR) で、もう 1 つは緑色のしわのあるエンドウ (yyrr) です。彼はこれらを横切り、万能の黄色いエンドウ豆 (YyRr) を見ました。これはメンデルの子孫の最初の世代でした。したがって、F1 世代として知られています。
今、メンデルはF1世代を自分たちと掛け合わせました。この世代の子孫は第 2 世代であるため、F2 世代と呼ばれます。
ここで彼が見たのは、9:3:3:1 という特定の比率が出現していたことです。 .
16個のエンドウ豆のうち、9個の丸い黄色のエンドウ豆、3個の丸い緑色の豆、3個のしわのある黄色の豆、および1個のしわのある緑色のエンドウ豆があった.この比率は、メンデルが異なる形質で同じ実験を行ったときに繰り返し現れました。これが可能な唯一の方法は、2 つの特性が互いに影響を与えない場合でした。
これは、パネット スクエアを通して簡単に視覚化できます:
F2世代のパネットスクエア。 (文字を AB から YR に変更) (写真提供者 :Sergey Merkulov/Shutterstock)
F1 世代の遺伝子型は、ヘテロ接合体の YyRr です。独立組み合わせの法則に従えば、Yy 対立遺伝子は Rr 対立遺伝子から独立して分離するはずです。したがって、Y と y、および R と r という 2 つの因子セットがあります。これらの 4 つの要因により、配偶子細胞は 2 つの組み合わせを持つことができ、配偶子内で 4 つの異なる組み合わせ (YR、Yr、yR、yr) が得られます。 Yr の組み合わせを持つ配偶子が yr の組み合わせを持つ配偶子を受精させると、Yyrr が得られます。これにより、しわの寄った黄色いエンドウ豆になります。
独立組み合わせの法則の背後にある細胞の意味
減数分裂
減数分裂のプロセスの発見は、分離の法則と独立組み合わせの法則を検証しました。減数分裂は、配偶子形成時に起こる細胞分裂の一種です。
正常な細胞には 2 セットの DNA または染色体があり、1 つは母親から、もう 1 つは父親からのものです。この細胞は二倍体細胞と呼ばれます。配偶子の形成中、2 つのセットは半分に分割されます。したがって、配偶子は通常の常染色体の半分の遺伝情報しか持っていません。
これを遺伝子と対立遺伝子の観点から言えば、各常染色体細胞には 2 つの染色体があり、各染色体に 1 つの遺伝子があるため、各常染色体細胞には一対の遺伝子があります。 2 つの染色体上の遺伝子は同一である必要はありません。ここで対立遺伝子の概念が登場します。2 つの遺伝子があるため、細胞には常に 2 つの対立遺伝子があります。
減数分裂のプロセスは、独立した組み合わせの法則を検証しました (写真提供:Designua/Shutterstock)
配偶子は DNA の半分しか持っていないため、つまり染色体が 1 つしかないため、対立遺伝子は 1 つしか受け取りません。どの配偶子が遺伝子のどの対立遺伝子を受け取るかは、純粋にランダムです。これが分離の法則です。
さて、2 つの形質を考えるとき、2 つの別々の遺伝子が関与していると仮定しましょう。これらの遺伝子は、異なる染色体上にある可能性があります。遺伝子 Y は染色体 1 に位置し、遺伝子 R は染色体 3 に位置している可能性があります。これら 2 つの染色体は、減数分裂が行われている場合、互いに影響しません。
したがって、配偶子は各遺伝子の対立遺伝子を 1 つ取得します。どの配偶子が 2 つの遺伝子の対立遺伝子のどの組み合わせを取得するかも完全にランダムです。
この画像は、2 つの異なる形質の 2 つの異なる遺伝子が、配偶子形成中にどのように別々の道を進むかを示しています。 (写真提供:TATLE/Shutterstock)
律法は今日も有効ですか?
独立した品揃えの法則がすべての場合に当てはまるわけではありません。遺伝子連鎖と呼ばれる現象があり、同じ染色体上で互いに近い位置にある2つの遺伝子が一緒に受け継がれます。これは、これら 2 つの遺伝子の効果が常にペアになることを意味します。エンドウ豆の色とエンドウ豆の形の遺伝子が関連している場合、この組み合わせは常に植物によって一緒に継承される可能性があるため、黄色のエンドウ豆は常に丸いエンドウ豆と関連している可能性があります.
ショウジョウバエの遺伝的連鎖。 (写真提供:Twaanders17/Wikimedia Commons)
細胞は減数分裂中に組換えを受けるため、この法則は同じ染色体上で遠く離れている遺伝子に対しても機能します。組換えとは、染色体が互いに遺伝物質を交換することであり、減数分裂 I の間に発生するプロセスです。
組換えの仕組み:ご覧のとおり、最後の遺伝子 C は 2 つの染色体間で入れ替わっています。ホモ接合体だった青い染色体は、組換え後にヘテロ接合体になります (写真提供:OpenStax/Wikimedia Commons)
結論
遺伝に関するメンデルの研究は、科学的プロセスの証です。メンデルは何千もの異なる植物で何年にもわたって厳密な実験を行いました.これらの法則の真の美しさと永続的な力の理由は、メンデルが彼の観察を数学で裏付けたことです。彼は自分の仕事に数学的モデルを適用し、それが彼の推論を伝えました。
メンデルの法則は生物学のすべての側面に当てはまるわけではありませんが、遺伝子や DNA の概念が他の科学界によって拒否されたときに、メンデルの法則が的を射たという事実は、本当に驚くべきことです!
