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メンデルの法則は遺伝学を誕生させるきっかけとなった法則であり、メンデルによって1865年に報告された。優性の法則、分離の法則、独立の法則の3つからなる。

◆ 概観

子が親に似るという遺伝の現象を説明する遺伝の法則は、品種改良などにかかわるので、体験的には様々な現象が知られていたようである。

明確な法則性を求める様々な実験は行われていたが、まとまった形とはなっておらず、ただ一般的には親の卵子と精子に存在する「何らかの液状のモノ」が混ざりあって、両親の特徴が子に引き継がれると考えられていた。これを総称して融合説または混合説とよぶ。たとえばダーウィンの『種の起源』を批判したフリーミング・ジェンキンは混合説に基づき、変異は子で融合するのだからダーウィンが想定したような進化に必要な遺伝的変異は存在し得ないと主張した。

日本の江戸時代では、一年草であるが故に種子を蒔く方法でしか特定の品種の形質を再現できないアサガオにおいて、メンデル以前にすでに経験的に遺伝の法則性が知られ応用されていたと言われる。

メンデルはこの法則では、一つの親の性質(形質)を決めているのは何らかの単位化された粒子状の物質であることを予言した。これを融合説に対比して粒子説または粒子遺伝と呼ぶ。この時にはまだ名前はなかったが、この粒子は後にウィリアム・ベイトソンによって遺伝子と命名された。

メンデルの存命中、この発見はあまり注目されなかった。ただし、完全に埋もれていたわけではなかった。19世紀中に、ウィリアム・ホッケ、アルベルト・ブロンベリ、イワン・シュマルハウゼン、ハイド・ベイリーが、それぞれの論文でメンデルの法則に言及している。また、ブリタニカ百科事典1881年版には既にメンデルの研究の紹介がある。

1900年、カール・コレンス(ドイツ)、エーリヒ・チェルマク(オーストリア)、ド・フリース(オランダ)の3人の独立した研究により再発見され、過去の文献を調べた結果、メンデルの論文が発見され日の目を見ることとなった。「メンデルの法則」という法則名は、コレンスによる命名である。メンデル自身は「法則」という名称を用いていない。遺伝子の挙動は染色体の観察から提唱された染色体説とその遺伝学的な実証によって説明されている。

◆方法と結果

#形質への着目- メンデルはまず、エンドウマメに背の高いものと低いものがあることに着目した。

#純系の選抜- そして、背の高いものの種子のみを集め、修道院の庭で別に育てた。育ったものの高さを見て、高くなったもののみの種子を集め、さらにその翌年、それをまいた。これを数年続けることにより、必ず背の高くなるエンドウマメの種子を収穫することができるようになった。背の低いものも同様に、数年かけて選定を行い、必ず背の低くなる種子を収穫することに成功した。

#優性の法則の発見 - 次にメンデルは、必ず背の高くなるエンドウマメの種子を育てて咲いた花のめしべに、必ず背の低くなるエンドウマメの種子の花粉を受粉させた。また、逆に背の低いものの花のめしべに、高いものの花粉を受粉させた。そして収穫された種子をまくと、すべてが背が高くなった。

#分離の法則の発見- 次にメンデルは、このエンドウマメを自家受粉させて得られた種子を、さらに翌年まいた。すると、背の高いものが3,背の低いものが1の割合になった。

メンデルは背の高さ以外に、エンドウマメの種子にしわのあるものとないものなど、複数の形質について同じ実験を行った。すると同じように、しわのないものとあるものを交配すると、翌年はしわのないもののみが収穫された。この種子をさらに翌年育てると、しわのないものが3、あるものが1の割合になった。同様に、種子の色が黄色のものと緑色のものを交配しても、やはり同様の結論が得られた。

#独立の法則の発見- メンデルは、エンドウの背の高さやしわの有無など、複数の形質をもつもの同士をかけ合わせた。すると、それぞれの形質の遺伝の仕方に相関関係はなく、1つずつの形質について優性の法則・分離の法則が成立した。これを独立の法則と呼ぶが、メンデルの死後、ある一定の条件のもとでしか成立しないことが分かった。

◆解釈

まず従来の融合説でこの結果がどこまで可能か考えてみよう。形質を決めるものが何か液状のものであったとする。例えば、背の高い性質を決めるものが果汁100%のオレンジジュースのようなもの、背の低い性質をきめるものが無果汁オレンジジュースのようなものだとしてみる。優性の法則から100%と0%の子供は、50%(中間の背の高さ)になる訳ではないので、単純に両親の性質が混ざりあうものではないらしい。優性の法則によると、もしかしたら、100%の親からしか性質は受け継がれないのかもしれない。そうしたら、その子供も100%の性質をうけついでいることだろう。ところが、分離の法則によると、100%の親から0%の子供が産まれてしまっていて、話がおかしい。どうも液状のもので、これ以上うまく説明できる可能性がなさそうである。

分離の法則から、3代目に背の低いものが現れてくるということは、2代目にどのようにしてかその性質を受け継がなくてはならない。2代目で背の高い子供しか産まれなくても、実はその性質は隠されているだけと考えるのがよさそうだ。それでは別の可能性で粒子状のものを考えてみよう。2代目は両親から背の高いことを決める粒子と背の低いことを決める粒子を計2粒受け継いでいて、この2粒は液状のものと違い混ざりあうことがない。この2粒を持っている時、何故かは分からないが背が高くなることの性質が現れると仮定してみる。2代目が親になったとき、この2粒の粒子のどちらかが、子に引き継がれるとしたらどうなるだろう。

◆詳細

メンデルの法則は、遺伝子という考え方で説明される。通常の生物は2個で一組の遺伝子をもつ。親の双方から1つずつ遺伝子を受け継ぐ。そこに含まれた情報(遺伝子型)に従った特徴(形質)を持った子ができるため、遺伝子は生体の設計図と考えられる。

:なお、メンデルは遺伝子という語を用いていない。単に要素というような表現をしている。しかし、それが後の遺伝子と同じものであるのは間違いない。

もし、双方の親から異なる遺伝子を受け継いだ場合、多くの場合、どちらか一方の遺伝子に含まれた情報の形質が現れ、もう片方の形質は現れない。現れてくる方の情報を持った遺伝子型を優性であるといい、現れてこない方の遺伝子型を劣性であるという。なお、漢字の印象からしばしば誤解されるが、遺伝子型でいう優性とはそれが優秀であるという意味ではない。単に表現型として外に表れる力が弱い、というだけである。それが表に出ない仕組みは、先の例で言えば、背が高くなるという方の遺伝子には「背を高くしろ」という命令が”書かれている”のに対して、背が低くなる方にはそれが“書かれていない”と考えると分かりやすい。

親から子へは、親がその両親から引き継いだ2つの遺伝子のうち、どちらか一方のみが引き継がれる。つまり、ある子が父から父の祖父方からの遺伝子をもらった場合、父の祖母方からの遺伝子は持っていない。

図による説明は下記のとおり。

図1で、赤い花を咲かせるという形質の遺伝子がR、白い花を咲かせるという形質のそれがwである。ここで、代々赤い花を咲かせる植物の遺伝子情報は、両親とも赤い花であるからRRとなる。代々白いものはwwである。(図1-1)この2つの花を交配させると、赤花と白花の両親からは、自分の持つ2つある遺伝子のうちどちらか(通常は無作為で)が子に伝わる。といってもこの場合、両親はそれぞれ同じ遺伝子しか持たないから、赤花からはR、白花からはwが与えられる。すると、子の遺伝子はwRとなるが、子はすべて赤い花を咲かせる。(図1-2)このことから赤は優性で白が劣性であることがわかる。

ここでこの子の自家受精による孫を考えると、孫は子(つまり、自分にとっては親)の2つある遺伝子のうち1つを一方の親から、もう1つをもう一方の親から引き継ぐ。つまり両親からそれぞれRかwかのどちらか一個を受け取る。

そうすると、孫の持つ遺伝子はRR、Rw、wwの三通りで、それが遺伝子型で言うと1:2:1(RR:Rw:Rw:ww=1:1:1:1なので)の割合で出現する。外見上はRRとRwはどちらも赤い花を咲かせるので、表現型で言うと赤:白の割合は3:1になる。(図1-3)ちなみに、表現型とは、遺伝子型が原因で現れた形質の事で、遺伝子型とは、遺伝子の構成状態の事を言う。すなわち、ここで言うと、RRとRwは同じ赤と言う表現型ではあるものの、遺伝子の構成状態がRR、Rwと違うので、遺伝子型は違う。

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