コンテンツ
- 1800年代半ばの継承の理解
- エンドウ植物の特性の研究
- エンドウ植物受粉
- メンデルスの最初の実験
- メンデルスの世代別評価：P、F1、F2
- メンデルスの結果（最初の実験）
- 遺伝のメンデルス理論
- モノハイブリッドクロスの結果の説明
- メンデルスの第二実験
- 染色体上のリンクされた遺伝子
- メンデルの継承
グレゴール・メンデル 19世紀の遺伝学の先駆者であり、今日ではほとんど2つのことを覚えています。修道士であることと、エンドウ植物のさまざまな形質を容赦なく研究することです。 1822年にオーストリアで生まれたメンデルは、農場で育ち、オーストリアの首都ウィーン大学に通いました。
そこで、彼は科学と数学を学びました。これは彼の将来の努力にとって非常に貴重な組み合わせであり、彼が住んでいた修道院で8年間にわたって完全に行いました。
大学で自然科学を正式に研究することに加えて、メンデルは青春期に庭師として働き、昆虫による作物被害のテーマに関する研究論文を発表してから、 Pisum sativum、 一般的なエンドウ植物。彼は修道院の温室を維持し、無数の雑種の子孫を作るために必要な人工受精技術に精通していました。
興味深い歴史的脚注：メンデルスの実験と先見の明のある生物学者の実験 チャールス・ダーウィン 両方とも大幅に重複しており、後者はメンデルスの実験については決して学びませんでした。
ダーウィンは、メンデルの知識なしに、継承に関するアイデアを公式化し、関与するメカニズムについての詳細な命題を作成しました。これらの命題は、21世紀の生物学的継承の分野に引き続き情報を提供します。
1800年代半ばの継承の理解
基本的な資格の観点から、メンデルは、遺伝学という当時は存在しなかった分野で大きなブレークスルーを達成するために完璧な位置にあり、彼がする必要があることを成し遂げる環境と忍耐の両方に恵まれていました。メンデルは、1856年から1863年の間に29,000近くのエンドウ植物を栽培し、研究することになりました。
メンデルが最初にエンドウ植物で仕事を始めたとき、遺伝の科学的概念は混合遺伝の概念に根ざしており、親の形質は異なる色の塗料のように何らかの形で子孫に混ざり合っていたため、結果はあまり良くありませんでした毎回母親であり、父親ではありませんが、それは明らかに両方に似ています。
メンデルは、植物の非公式な観察から、この考えにメリットがあれば、それは確かに植物界には当てはまらないことを直感的に認識していました。
メンデルは、エンドウ豆自体の外観には興味がありませんでした。彼は、分子レベルで何が起こっているかを見るための文字通りのツールを持っていなかったとしても、どの特性が将来の世代に引き継がれ、機能レベルでどのように発生したかを理解するためにそれらを調べました。
エンドウ植物の特性の研究
メンデルは、エンドウ豆の植物がバイナリ形式で表示されていることに気付いたさまざまな特性またはキャラクターに焦点を当てました。つまり、個々の植物は、特定の特性のバージョンAまたはその特性のバージョンBのいずれかを表示できますが、その間には何も表示されません。たとえば、一部の植物には「膨らんだ」エンドウ豆の鞘がありましたが、他の植物には「つままれた」ように見え、特定の植物の鞘がどのカテゴリーに属するかについてあいまいさはありませんでした。
メンデルは、彼の目的に役立つと特定された7つの特徴と、それらのさまざまな症状は次のとおりでした。
エンドウ植物受粉
エンドウ植物は、人の助けなしで自家受粉することができます。これは植物にとっても有用ですが、メンデルスの仕事に複雑さをもたらしました。彼は、これが起こるのを防ぎ、他家受粉（異なる植物間の受粉）のみを許可する必要がありました。特定の形質で変化しない植物の自家受粉は有用な情報を提供しないからです。
言い換えれば、どの特性がどのような割合でどのように現れるかを事前に正確に知らなくても、育った植物にどのような特徴が現れるかを制御する必要がありました。
メンデルスの最初の実験
メンデルは、テストと識別を望んでいたものについて具体的なアイデアを策定し始めたとき、いくつかの基本的な質問を自問しました。たとえば、ある植物が 真の繁殖 同じ特性の異なるバージョンのために他家受粉された？
「真の育種」とは、すべての娘植物が丸い種または軸花が咲く場合など、1つだけの子孫を生産できることを意味します。 A 実線 理論的に無限の数の世代を通じて、またスキームで選択された2つの植物が互いに交配されたとき、問題の形質に変化がないことを示しています。
ブレンドされた継承のアイデアが有効だった場合、たとえば、背の高い植物のラインと短い茎の植物のラインをブレンドすると、いくつかの背の高い植物、いくつかの短い植物、および人間のような高さのスペクトルに沿った植物になります。しかし、メンデルはこれがまったく起こらないことを知った。これは混乱させると同時に刺激的でもありました。
メンデルスの世代別評価：P、F1、F2
メンデルは、単一の特性でのみ異なる2組の植物を作成すると、複数世代にわたる特性の伝達を追跡するために、複数世代の評価を実行しました。まず、いくつかの用語：
これは モノハイブリッドクロス：「モノ」は1つの特性のみが変化したため、「ハイブリッド」は子孫が植物の混合または交配を表したためです。
現在の例では、この特性は種子の形状（丸型としわ）です。花の色（白対紫）または種子の色（緑または黄色）を使用することもできます。
メンデルスの結果（最初の実験）
メンデルは、3つの世代からの遺伝的交配を評価して、 遺伝率 世代を超えた特性の。各世代を見ると、選択した7つの特性すべてについて、予測可能なパターンが出現していることを発見しました。
たとえば、真の繁殖しわが寄った植物（P2）で真の繁殖した丸い種子（P1）を交配した場合：
これにより、 支配的 形質（ここでは丸い種）および 劣性 特性（この場合、しわの種）。
これは、植物が 表現型 （植物が実際にどのように見えたか）は、それらの厳密な反映ではありませんでした 遺伝子型 （実際に何らかの方法で植物にコード化され、次の世代に渡された情報）。
その後、メンデルはこの現象を説明するために、遺伝性のメカニズムと、対立遺伝子ペアの組成が知られているあらゆる状況での優性形質と劣性形質の数学的比率の両方を説明するいくつかの正式なアイデアを生み出しました。
遺伝のメンデルス理論
メンデルは、次の4つの仮説から成る遺伝理論を作成しました。
これらの最後は 分離の法則、各特性の対立遺伝子がランダムに配偶子に分離することを規定しています。
今日、科学者たちは、メンデルが「繁殖させた」P植物が ホモ接合 彼が研究していた特性のために：彼らは問題の遺伝子で同じ対立遺伝子の2つのコピーを持っていました。
ラウンドはしわよりも明らかに支配的であるため、これはRRとrrで表すことができます。大文字は優位を意味し、小文字は劣性形質を示すためです。両方の対立遺伝子が存在する場合、優性対立遺伝子の形質がその表現型に現れました。
モノハイブリッドクロスの結果の説明
上記に基づいて、種子形状遺伝子に遺伝子型RRを持つ植物は丸い種子しか持つことができず、「r」対立遺伝子がマスクされるため、Rr遺伝子型にも同じことが言えます。 rr遺伝子型を持つ植物のみがしわの種を持つことができます。
確かに、遺伝子型の4つの可能な組み合わせ（RR、rR、Rr、およびrr）は、3：1の表現型比を生み出し、しわのある種子を持つ植物ごとに約3つの植物が丸い種子を持ちます。
すべてのP植物は同型接合体であり、RRは円形種子植物、rrはしわ種子植物であるため、F1植物はすべて遺伝子型Rrのみを持つことができました。これは、それらのすべてが丸い種を持っているが、それらはすべて劣性対立遺伝子の保因者であり、したがって、分離法のおかげで次の世代に現れる可能性があることを意味した。
これはまさに起こったことです。すべてがRr遺伝子型を持つF1植物を考えると、それらの子孫（F2植物）は上記の4つの遺伝子型のいずれかを持つことができます。受精における配偶子のペアのランダム性のため、比率は正確に3：1ではありませんでしたが、生産される子孫が多いほど、比率は正確に3：1に近くなりました。
メンデルスの第二実験
次に、メンデルが作成しました ジハイブリッドクロス、彼は1つではなく2つの特性を一度に見ました。両親は、両方の形質、例えば、緑の鞘のある丸い種と黄色の鞘のあるしわのある種の両方に対して真の交配を続けていました。したがって、対応する遺伝子型はRRGGおよびrrggでした。
前述のように、F1植物はすべて、両方の優性形質を持つ親のように見えました。 F2世代の4つの可能な表現型の比率（丸緑色、丸黄色、しわ緑色、しわ黄色）は9：3：3：1でした。
これは、異なる特性が互いに独立して継承されるというメンデルスの疑念を退け、彼が 独立品揃えの法則。この原則は、兄弟の1人と同じ目の色であるが、髪の色が異なる理由を説明しています。各特性は、他のすべてに対して盲目な方法でシステムに供給されます。
染色体上のリンクされた遺伝子
今日、実際の状況はもう少し複雑であることがわかっています。実際、配偶子形成中の染色体交換のおかげで、染色体上でたまたま物理的に互いに近い遺伝子が一緒に遺伝する可能性があるためです。
現実の世界では、米国の限られた地理的地域を見ると、同じ場所にいるヤンキースとロサンゼルスのドジャースのファンまたはレッドソックスとドジャースのファンよりも多くのニューヨークヤンキースとボストンレッドソックスのファンが近くにいることが予想されます。ボストンとニューヨークは近くにあり、両方ともロサンゼルスから3,000マイル近くにあるためです。
メンデルの継承
たまたま、すべての特性がこの継承パターンに従うわけではありません。しかし、それらは呼ばれます メンデルの特徴。上記のジハイブリッドクロスに戻ると、16の遺伝子型があります。
RRGG、RRgG、RRGg、RRgg、RrGG、RrgG、RrGg、Rrgg、rRGG、rRgG、rRGg、rRgg、rrGG、rrGg、rrgG、rrgg
表現型を調べると、確率比が
丸い緑、丸い黄色、しわのある緑、しわのある黄色
9：3：3：1になります。さまざまな植物の種類を丹念に数えたメンデルスは、この比率がこの予測に十分近いことを明らかにし、彼の仮説が正しいと結論付けました。