生命の本
質に迫る

遺伝子

「お父さん似」「お母さん似」。
これは偶然ではありません。
お父さん，お母さんの遺伝情報，いわゆる「プログラム」を受け継ぐことによって起こるのです。
「情報」とか「プログラム」とかまるでコンピュータみたいだと思いませんか？
その通り，まさに生物はミクロの要素で構成された緻密なシステムなのです。

ゲノムの謎を解く
それぞれの生物に特有な遺伝子に書き込まれた1セットの遺伝情報，これを「ゲノム（GENOME）」と呼びます。この「情報」を読み解くことが生命現象や生物の進化を解明するカギとされています。

ゲノム・サイエンス
生物はそれぞれの種に固有な遺伝子象に関わっていることがわかってきまの１セットを親からもらい，そこに書した。遺伝子ではなく，ゲノム全体をき込まれた遺伝情報に従って自身を作調べる必要性が高まってきたのです。

り上げます。この１セットの遺伝情報

すでにヒトのゲノム30億塩基対が解読をゲノムと呼び，その実体はDNA（デされており，遺伝子機能，遺伝子産物，オキシリボ核酸）という有機物質であ生命機能，健康や病気との関連など，ることがわかっています。DNAはA,さまざまな研究がはじまっています。

G, C, Tで表される４種類の塩基が２本のらせん状に結合したもので，この配列が遺伝子情報となります。近年，一ゲノムの本体である染色体の蛍光顕微鏡写真

つの生命現象には驚くほど多くの遺伝子が関わり，一つの遺伝子は複数の現生きている細胞を見る

経過 0時間︵分 15︶60145

細胞が生きていくためには，DNAに書かれている遺伝情報だけではなく，細胞膜と細胞内の骨格としてはたらく

65

微小管のダイナミックな変化が必要で150す。光学顕微鏡技術の進歩によって，その微細な世界の動きを直接見ること35125ができるようになりました。微小管はチューブリンというタンパク質がらせ170ん状に重合したもので，必要に応じて45130形成され，消滅します。この生成と解体がエネルギーの高低の変化を利用し2005013555140

た動的不安定性という巧妙な仕組みであることがわかってきました。

25010μm
現実の細胞の中の微小管
生きているヒト細胞分裂 − 染色体（赤）と微小管（緑）。
染色体はDNA 特異的蛍光色素 Hoechst 33342 で染色し，微小管はローダミン蛍光色素でラベルしたチューブリンタンパク質を細胞に顕微注入して染色した。同じ細胞の５分ごとの変化を追跡，記録した。資料提供：通信総合研究所

60

生物ゲノム・リプログラミングと自然界のクローン
遺伝子組成が等しい細胞や生物の集界で無性生殖をするプラナリアやホヤムだけで個体発生が進行します。また，団をクローンといいますが，未受精卵などはみなクローンとして増殖してい日本の河川にいるフナやドジョウにはへの体細胞核の移植技術や細胞融合をますが，両性生殖をする動物にもクロメスのゲノムだけで増える種がみつか用いてクローン動物をつくり出したーンで増えるものがいることがわかっっています。なぜ，このような現象がり，ゲノムを再プログラム化することてきました。二枚貝のマシジミは，雌自然界に存在するのか，クローン技術ができるようになりました。この機構

雄同体で卵子と精子の両方をつくっての安全性や成果を問うためにも重要なは細胞を若返らせながら生命をつなぐ

自家受精しますが，受精後まもなく卵研究課題と言えるでしょう。

ものと考えられています。また，自然由来のゲノムが捨てられて精子のゲノ

123456生物

雄性発生するマシジミの卵
マシジミの発生は，精子のゲノムだけで進行する。1）受精直後の卵。卵の核は第一減数分裂の中期（2つにわかれ始めたところ）。鎌形に見えるのが精子の核。精子の核は減数分裂を省略し，染色体数は体細胞と同じ。2）第一分裂後期（卵の染色体が2つにわかれたところ）。3）卵の核は2つとも第一極体として放出される（通常の両性生殖する動物では，卵内に核が残り，精子由来の核と合体する）。卵内に見られるのは精子核が変化した雄性前核。4）雄性前核は次第に大きくなり，前核内に糸状の染色体がみられるようになる。5）雄性前核由来の染色体は赤道板上にならぶ（第一卵割中期）。6）第一卵割
後期（染色体が左右に分離）7）二細胞期（二枚貝の第一卵割は不等分裂。左右の細胞の大きさが異なる）。放出された卵の核は2個の極体として卵の動物極（上側）に付着しており，発生には関与しない。
以後精子由来の遺伝情報のみで発生が進行する。
（写真：三重大学生物資源学部）

7

ヒトのDNAパターン

61

生物の形と起源「百花繚乱」の例えに使われるように，植物はその種類ごとに異なるさまざまな花を咲かせます。
ところで，たとえどんな花であろうと，その構成は必ず外側から「がく」「花弁」「雄しべ」「雌しべ」の順になってますよね？その謎に迫ってみましょう。

花はどのようにしてつくられるか
八重咲きの花は2000年以上も昔からのグループの遺伝子のはたらきの組みA，B，Cグループの遺伝子（MADS人々の注意をひいてきました。八重咲合わせによって決められていることがボックス遺伝子）の発見を期に花の起きの花は雄しべが花弁（花びら）に転明らかになりました（ABCモデル）。A源についての研究方法は大きく変わり換してしまうことにより生じますが，グループの遺伝子とCグループの遺伝つつあります。個体の発生過程で花がこのように相同な器官の間で転換が起子は互いのはたらきを抑え合い，Cグどのようにつくられるかについての理こることをホメオシスと呼び，ホメオループの遺伝子の機能が失われるとA

解が，系統発生の過程で花がどのようシスを引き起こすような突然変異をホグループの遺伝子が内側の2つの区画にして進化してきたかを理解する重要

メオティック変異と呼びます。花がどでもはたらくようになります。八重咲な鍵を提供しているというわけです。のようにつくられるかというしくみ

きの花はそのようにして生じます。

は，八重咲きを含む様々なホメオティ
ック変異を研究することによって明らかになってきました。
例えば，花を構成する４種類の器官（がく，花弁，雄しべ，雌しべ）の並び方は，外側から内側に向かって，がく，花弁，雄しべ，雌しべの順になっていて，これは植物の種類によらず不変です。ホメオティック変異の研究か
ら，この並び方は，A, B, Cという３つ生物dB

花はどのようにしてつくられるか（器官の並び方がどのように決まるか）

BACa）花がつくられる機構がもっともよく研究されている植物シロイヌナズナ（アブラナ科）。根を除く植物の全体像を示す（スケールは5cm）。

Ab）シロイヌナズナの開花直前のつぼみ（スケールは0.5ｍｍ）。がくと花弁を１枚ずつ取り除いてつぼみの内部にある雄しべと雌しべが見えるようにしている。
c）花芽が盛んにつくられているシロイヌナズナの茎の先端部の走査型電子顕微鏡写

遺伝子の組み合わせAA +B

形成される花器官B
雌 雄+ C し しべ べC

花
弁がく真（スケールは50μｍ）。発生段階が異なる３つの花芽（若い順に１から３）の上に彩色を施している。１は形成されたばかりの花芽で，まだ区画分けがされていない（白で示す）。２は区画分けがされた花芽で，（d）のABCモデルの説明図の下左と同じ色で彩色している。３はさらに発生が進んだ花芽で，青色で示す一番外側の区画には４枚のがくが形成されている。
d）花の器官の並び方を説明するABCモデル。このモデルでは，形成され始めたばかりの花芽に同心のリング状に４つの区画（１〜４）を想定する。Aグループの遺伝子（青色で表す）は区画１と２で，Bグループの遺伝子（黄色で表す）は区画２と３で，Cグループの遺伝子（赤色で表す）は区画３と４でそれぞれはたらくと考える（上）。
はたらく遺伝子の組み合わせは４つの区画で異なり，区画１ではAグループのみ（青色で表す），区画２ではAとBグループ（緑色で表す），区画３ではBとCグループ（橙色で表す），区画４ではCグループのみ（赤色で表す）がそれぞれはたらく（下左）。
これらの遺伝子の組み合わせにより，区画１にはがく，区画２には花弁，区画３には雄しべ，区画４には雌しべがそれぞれ形成される（下右）。

123 462