第６章

遺伝とは何か

なぜ子どもが親に似るのか、これは大昔からの人々の関心事でした。
子どもはさまざまな特徴を親から受け継いでいるから親に似るのですが、このように特徴が親から子に伝えられることを「遺伝」といいます。親の特徴がどのようにして子に伝わるかを最初に明らかにしたのは、後世「遺伝学の父」と呼ばれるようになったメンデルです。メンデルは、背の低いエンドウマメと背の高いエンドウマメを使って交配を重ね、遺伝情報がどのように伝えられるか実験しました。その結果、遺伝には優性遺伝、劣性遺伝があることが分かったのです。
遺伝をつかさどっているのは細胞の中にある「遺伝子」です。遺伝子を形成しているのはデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）という化学物質です。遺伝子は両親から半分ずつ受け継がれますが、細胞が遺伝子の情報に基づいて各種のタンパク質を合成し、このタンパク質によって体が形作られ、またさまざまな生命活動が営まれています。

親から子への遺伝
電車で向かい側の席に座った母娘２人の顔があまりにそっくりなので、思わずニヤッとした経験をおもちの方も多いでしょう。この場合娘が母に似ているということは、母の体にあった何かが娘に伝わっているということなのです。
なぜ子どもが親に似るのかということは、大昔から人々の関心事でした。生まれたての赤ん坊をみるとどこかが父親に似ていたり、また別の部分は母親に似ていたりしています。それは目であったり耳たぶであったりします。
こうしたことから、子どもは部分ごとに特徴を親から受け継いでいると考えることができます。
このように親の特徴が子に伝えられることを、「遺伝」といっています。遺伝学では、親から子に伝えられる特徴のことを、「形質」という難しい表現であらわしています。生物の細胞のなかには目で見ることはできませんが「遺伝子」があり、この遺伝子が両親の生殖細胞である卵子や精子を通じて子に伝わるのです。そして子に伝えられたさまざまな遺伝子が働いて特徴をあらわすので、子は親に似ることになります。最初に体の特徴のことを述べましたが、外形だけでなく性質や体の働き具合も親から子に伝えられます。
メンデルの発見
親の特徴がどのようにして伝わるかを明らかにしたのが、後世「遺伝学の父」と呼ばれるようになったメンデルです。
メンデルは、８年間も研究を続けた結果法則を発見して１８６６年に発表しましたが、残念なことにメンデルの発見を理解する者は１人もいませんでした。
メンデルの発見とはどのようなものであったのでしょうか。１８２２年に今のチェコ領であるモラビア地方に生まれたメンデルは、物理学と博物学の教師をしながら、修道院の庭にエンドウマメを育て、親の特徴が子にどのように伝わるかを詳細に観察したのです。
メンデルは、１つの実験として背の高いものと低いものとを交配してみました。背の高い植物体の花の雄しべから花粉を取り出し、それを背の低い植物体の花の雌しべの上におきました。その結果、子ども世代はすべて背の高い植物体でした。背の低いという特徴は消え失せてしまったかのようでした。
次にこの第２世代の背の高い植物体同士の交配によってできた種子をまいたところ、ここから育った第３世代は背の高いものもあれば背の低いものもありました。子の代に消えてしまったかにみえた
背の低いという特徴が、孫の代になって再びあらわれたのです。背の高いものと低いものができる割合は、背の高いものが３に対して背の低いものが１でした。メンデルは、実験を始める前からこの３対１という比率になることを予想していたらしいのです。
メンデルの発見は８年間をかけた研究の成果でしたが、没後１６年経った１９００年まで、ほとんど知られることがありませんでした。１９００年にオランダのド・フリース、ドイツのコレンス、オーストリアのチェルマックの３人がそれぞれ独自にメンデルと同じ結果を得て、過去の文献を調べたところ、メンデルの論文が見つかったのです。これが「メンデルの再発見」というできごとです。それ以来、メンデルは遺伝学の父として有名になったのです。
◎優性・劣性遺伝には、優性遺伝と劣性遺伝があることが知られています。メ
ンデルの実験こそ、優性と劣性という考えを最初に示したものでした。

生物の特徴は遺伝子の働きによってあらわれますが、それぞれの特徴を決める遺伝子は１対、つまり２つで１組になっています。そして、対の遺伝子には優性と劣性のものとがあり、その組み合わせによって特徴のあらわれ方が決まってくるのです。この１対の遺伝子は、１つは父親（花粉）から、もう１つは母親（胚のう）から受け継いだものです。
背の高い植物体と背の低い植物体を交配して背の高いものだけができたとすれば、背の高いという特徴が優性です。べつに背の高いことが良いから優性といっているわけではありません。子の世代では背の低いという特徴が隠れて、高いという特徴だけしか出てこなかったので、この場合は高いという特徴を優性というのです。同じように、低いという特徴は子の世代では隠れているので、これを劣性というのです。
次に孫の世代になると、背の高いものも低いものも出てきます。
これをどのように説明すればいいのでしょうか。
いま高いという特徴をあらわす遺伝子をＡとし、低いという特徴をあらわすものをａとします。ＡＡという遺伝子をもつ親（背が高い）とａａという遺伝子をもつ親（背が低い）の交配からできた子は、それぞれの親から１つずつ遺伝子をもらいますから、Ａａという対の遺伝子をもちます。
Ａは優性なので、子どもはみんなＡが働いて背が高くなります。
この場合ａの特徴は隠れています。
次にＡａの遺伝子をもつ子供同士を交配すると、ＡＡ、Ａａ、Ａａ、ａａの４つの組み合わせができます。
これらの組み合わせをみると、Ａを含む遺伝子の対が３つであるのに対してＡを含まないａａの対が１つであるので、結果として背の高いものが背の低いものの３倍となります。
これが、メンデルの行った実験で孫の世代に背の高いものが３、低いものが１の割合で出た理由です。
遺伝子の構造と働き遺伝子の構造と働き遺伝をつかさどっているのが遺伝子です。人は６〜１０万種類の遺伝子をもつとされていますが、正確にはまだ分かっていません。
遺伝子を形成しているのが、デオキシリボ核酸という化学物質です。ふつうは英語のかしら文字をとってＤＮＡと呼んでいます。よく遺伝子というところを簡単にＤＮＡといったりします。
ＤＮＡの分子構造を明らかにしたのは、アメリカの生物学者ワト
ソンとイギリスの物理学者クリックです。２人は、ＤＮＡは２重らせん構造になっていると１９５３年に発表しました。
彼らは、ＤＮＡは２本の長い鎖がねじれあったもので、この鎖はデオキシリボースという糖にリン酸がついたものからなっており、この２本の鎖の間を塩基という化学物質がつないでいると考えました。塩基にはアデニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）の４種類があり、ＡとＴ、ＧとＣの量は等しいことが分かりました。そこで、２本の鎖はＡ Ｔ、あるいはＧ Ｃの結合で互いに結びついていると考えました。この考えが正しかったことは、後日明らかになりました。
このＡ、Ｔ、Ｇ、Ｃがどういう順序で並んでいるかによって、さまざまに異なる遺伝情報を記録しているのです。例えば、鎖でつなぐ塩基がＡＴＴというふうに並んでいると、それはアミノ酸のイソロイシンをあらわしています。同様にＧＣＴならアラニンを、ＴＣＴならセリンをあらわしています。そして仮に塩基の配列がＡＴＴ、ＧＣＴ、ＴＣＴとなっていれば、設計図通りイソロイシＣン、アラニン、セリンというようにＰアミノ酸が順番に並べられることに塩基対なります。生物は、細胞内でこのいＯ
Ｈ
わば「生命の設計図」である遺伝情
デオキシリン酸報に基づいて、各種のタンパク質をリポース合成するのです。
ヌクレオチド
各種塩基タンパク質はアミノ酸が結びついたもので、タンパク質を構成するもとになっているアミノ酸は２０種類あります。遺伝暗号も、２０のアミノ酸に対応したものと、始まりと終わりを示す記号（いずれも３つの塩基で構成）をもっています。このアミノ酸がどのような順序で結びつくかで、タンパク質の種類が決まるのです。つまり遺伝子が塩基の配列の形で持っている遺伝暗号により、どんな臓器ができるかが決まるのです。これが遺伝情報のことを生命の設計図という理由です。
タンパク質は人間の体を形作っている重要な要素であるのはもちろんですが、体内で時々刻々進んでいる各種の反応や遺伝子の働きをコントロールする役割も果たしています。生体内の反応を促進する「酵素」もタンパク質ですし、いろいろなホルモンも大部分はタンパク質です。
◎タンパク質の合成
タンパク質は細胞の中で合成されます。まず細胞核内にある遺伝物質であるＤＮＡの２本の鎖がほどけて１本ずつに分かれ、その１本のＤＮＡを原本にして複製が作られます。その材料はＤＮＡによく似たリボ核酸（ＲＮＡ）と呼ばれる物質です。複製が作られた後原本であるＤＮＡは大事にしまわれ、複製のＲＮＡがタンパク質合成に使用されます。ＲＮＡにはＤＮＡの塩基に対応する塩基があり、それを手本にアミノ酸が順序通りに結びつけられ、タンパク質が作られるのです。
遺伝子は染色体の中にある遺伝の話に遺伝子とともに必ず登場するのが染色体です。これは名前から分かる通り色素に染まる性質をもっています。遺伝をつかさどる遺伝子は、この染色体の中に線状に配列されています。
細胞の内部は細胞質と核と呼ばれるものからできています。核はふつう細胞１個ごとに１個ずつあり、その内部には染色糸というものがあります。細胞が分裂するときは、染色糸は染色体という特別な形を形成します。
もう少し詳しくみると、細胞分裂が始まると核の中にあった染色糸はらせん状に収縮し、タンパク質などが加わって太く短くなります。このときは塩基性色素に染まり、顕微鏡で見ることができます。
これが染色体です。
人間の染色体は人種に関係なくすべて４６本あります。よくみると同形同大のものが２個ずつあります。つまり２３対になりますが、これは女性の場合であって、男性の場合は同形同大のものが２２対で、もう１対は大きいのと小さいのとが１個ずつになっています。
染色体は、大きさの順に並べて番号がつけられています。１番から２２番までは常染色体と呼ばれており、男女共通です。最後の２３番目の１対は性染色体と呼ばれており、男性の場合の同形同大でない対がこれに相当し、長い方がＸ染色体、短い方がＹ染色体です。
女性の場合はＸ染色体が２本になっています。
体を作っている細胞が２つに分裂して増えるとき、染色体もそれぞれ複製を作って新しい細胞に移っていきます。ですから、何回細胞分裂を繰り返しても染色体の数と形は変わりません。
精子や卵子（これらを配偶子といい、生殖細胞の１つです）を作るときは、減数分裂という特別な分裂が行われます。染色体が複製を作ることをせず、それぞれの対の一方だけが配偶子に入ります。
ですから精子も卵子も、親がもっていた染色体のうちの半分の２３本の染色体をもつことになります。

こうしてできたそれぞれ２３本の染色体をもつ配偶子が合体すると、２３対つまり４６本の染色体をもつ受精卵ができるわけです。
親から子へ伝えられる特徴も、このような営みの結果としてあらわれてくるわけですが、親と子の遺伝子は半分は同じものですから、特徴も当然似たものとなってくるわけです。
生殖細胞（精子・卵子など）と体細胞の違い
よく細胞に遺伝子の変化が起きると、それがすべて子孫に伝えられ病気のもとになると考える人がいるようですが、これは大きな誤りです。
この章の初めにも述べましたが、親の特徴は生殖細胞を通じて子孫に伝えられます。人の体の中の細胞は、生殖細胞もそのほかの細胞も同じ遺伝子をもっており、遺伝子の変化は生殖細胞もそのほかの体の細胞も同様の仕組みで起きます。しかし、その変化が子孫に伝わるかどうかという点では、この両者はまったく異なります。すなわち生殖細胞に起きた遺伝子の変化は子孫に伝わりますが、体の細胞は生殖にはまったくかかわり合いがありませんから、それが子孫に伝わることはありません。