コンテンツ
MedicineNet.comによれば、遺伝子は遺伝の単位として定義され、世代から世代へと受け継がれます。遺伝子はデオキシリボ核酸の短い配列、またはDNAを含み、染色体に沿って配置されています。染色体は、多くの遺伝子で構成される単純な長いDNAシーケンスです。遺伝学者は、「交差」を、一対の染色体が互いに密接に整列し、複製中にDNA含有遺伝子のセグメントを交換するプロセスとして定義します。クロスオーバーは、遺伝子組換えとしても知られています。
DNA複製
植物と動物で起こる2つの異なるDNA複製プロセスがあります。最初の有糸分裂は、細胞が複製して自身の2つのコピーを形成するときに発生します。 2番目の複製プロセスは減数分裂と呼ばれ、精子または卵細胞の作成でのみ発生します。減数分裂は、染色体のペアを含む1つの細胞で始まり、各染色体の単一コピーを含む2つの細胞で終わります。精子と卵子が結合して受精卵を形成すると、胚は初期段階で呼ばれるため、染色体ペアを形成します。 Science Gatewayによると、減数分裂の頻度ははるかに高いものの、有糸分裂と減数分裂の両方の間にクロスオーバーが発生します。
生物学を越えて：対立遺伝子
生物が持つ染色体の数は種によって異なります。人間には23組、つまり合計46の染色体があります。ペアは各染色体の2つのコピーで構成されています。ただし、コピーは異なる対立遺伝子を含むことが多いため、同一ではない場合があります。 Access Scienceによれば、対立遺伝子は遺伝子の代替形態です。たとえば、各染色体セクションのDNAセグメントは目の色をコードしますが、一方の染色体は茶色の目をコードし、もう一方の染色体は青い目をコードします。どの目の色が表現されるかは、どの遺伝子が支配的であるかに依存します。クロスオーバーは、同じ遺伝子をコードする異なる対立遺伝子間で最も頻繁に発生します。
クロスオーバーのメカニズム
染色体は通常、圧縮されたスーパーコイル状態で存在します。有糸分裂および減数分裂中に、複製を可能にするためにそれらを解く必要があります。これは、酵素が染色体に沿ったいくつかの点で切断し、それらが解かれてコピーされるときに起こります。複製後、別の一連の酵素がDNAの壊れた断片を再結合します。これらのプロセスの間、染色体ペアは互いに近接して並んでいます。サイエンスゲートウェイによると、アンワインドおよび断片化フェーズでは、等しいサイズのDNAセグメントを交換してから再接着し、開始時とは異なる対立遺伝子の組み合わせで染色体を形成します。
交差の頻度：減数分裂
Origins of Sexによると、個人のゲノム内でのクロスオーバーの頻度は一貫していません。ホットスポットがあり、平均よりも高い頻度でクロスオーバーするため、そのような名前が付けられます。また、ほとんど再結合しないコールドスポットもあります。人間では性差も認められており、平均的な男性では減数分裂時に約57回のクロスオーバーイベントが発生しますが、女性では同じフェーズで75回発生すると推定されています。
遺伝的多様性
交配の利点は、母集団内で遺伝的多様性を維持し、数百万の異なる遺伝的組み合わせを親から子孫に渡すことができることです。遺伝子の多様性は、種の長期生存にとって非常に重要です。クロスオーバーがなければ、減数分裂と有糸分裂は、干ばつや病気などの有害な状態を生き抜くために集団に必要な遺伝的多様性を生み出すことができません。