遺伝学：ステップごとの解答つき練習問題

1遺伝子、対立遺伝子、形質

遺伝子は、エンドウの花の色のような形質を制御する DNA の一部です。すべての植物や動物は、各遺伝子を2 つのコピー、つまり両親から 1 つずつもっています。

遺伝子には、対立遺伝子（アレル）と呼ばれる異なるバージョンがあります。花の色では、A は紫、a は白です。

生物がもつ対立遺伝子の組が、その遺伝子型です：AA、Aa、aa。紫や白のように目で見えるものが、表現型です。

• ホモ接合：2 つの対立遺伝子が同じ、AA または aa。
• ヘテロ接合：2 つの対立遺伝子が異なる、Aa。

一方の対立遺伝子が、もう一方に対して優性（大文字）で、もう一方は劣性（小文字）であることがよくあります。形質が現れるには、優性の対立遺伝子が 1 つあれば十分です。劣性の形質は aa のときにだけ現れます。

したがって、AA の植物も Aa の植物も紫です。aa の植物だけが白です。

2パネットの方形

各親は、2 つの対立遺伝子のうち1 つを、ランダムに選んで子に伝えます。Aa の親は、A か a を、それぞれ ½ の確率で渡します。

パネットの方形は、すべての組み合わせを並べたものです。一方の親の対立遺伝子を上に、もう一方を横に並べ、各マスが等しい確率で生じる 1 つの子です。

交配 Aa × Aa では：

• 遺伝子型：1 AA : 2 Aa : 1 aa。
• 表現型：3 紫 : 1 白。紫の子が生まれる確率は ¾ = 0.75、白は ¼ = 0.25 です。

確率は、その結果が出るマスの数を 4 で割ったものです。

32 つの遺伝子と集団全体

異なる染色体にある 2 つの遺伝子では、対立遺伝子は独立に伝わります。そこで、各遺伝子を別々に扱い、確率をかけ合わせることができます。

AaBb × AaBb では：背が高い（A_）確率は ¾、丸い（B_）確率も ¾ です。背が高く丸い確率は、¾ · ¾ = 9/16 です。

4 つの組み合わせすべてについてこれを行うと、二遺伝子雑種交配の古典的な 9 : 3 : 3 : 1 の比が得られます。

集団全体については、ハーディ・ワインベルグモデルが、各対立遺伝子と遺伝子型がどれくらい一般的かを記述します。A の頻度を p、a の頻度を q とします。

• p² は AA の割合、2pq は Aa（保因者）の割合、q² は aa の割合です。
• aa が誰かは見てわかるので、q² がよく与えられます。そのとき q = √(q²)、p = 1 − q です。

このモデルは、ランダムな交配があり、選択、突然変異、移住のない大きな集団で成り立ちます。

4ステップごとの方法

交配：

1. 各親の遺伝子型と、それぞれが渡せる対立遺伝子を書きます。
2. 1 つの遺伝子なら：2 × 2 のパネットの方形を描き、求める遺伝子型または表現型のマスを数えます。
3. 2 つの遺伝子なら：各遺伝子を別々に求め、確率をかけ合わせます。
4. 確率は、0 から 1 の間の分数または小数で答えます。

ハーディ・ワインベルグ：

1. 劣性の形質を示す割合が q² です。パーセントは小数で書きます：9% = 0.09。
2. q = √(q²)、次に p = 1 − q。
3. 保因者：2pq。優性ホモ接合：p²。個体数にするには、集団の大きさをかけます。

5例題

すべてのステップをたどりましょう。開く前に次のステップを予想してみましょう。

6よくある間違い

• 遺伝子型と表現型を混同すること。Aa と AA は異なる遺伝子型ですが、同じ表現型です。
• Aa を劣性と数えること。劣性の形質は aa のときにしか現れません。
• 2 つの遺伝子の確率を、かけずに足すこと。
• ハーディ・ワインベルグで、q² を q として使うこと。先に平方根を取ります。
• 保因者の 2pq で、係数 2 を忘れること。
• パーセントを 100 で割らずに小数として使うこと。

7試験問題の例

• やさしい：一遺伝子雑種交配。AA × Aa や Aa × Aa のような 1 つの遺伝子で、ある表現型や Aa のような遺伝子型の確率を求めます。
• ふつう：二遺伝子雑種交配。AaBb × Aabb のような独立した 2 つの遺伝子で、形質の組み合わせの確率を求めます。
• むずかしい：ハーディ・ワインベルグ。劣性の形質をもつ割合から、保因者、または優性ホモ接合の個体数を求めます。

むずかしい問題の例：5000 人の 4% が劣性の形質を示します。q = 0.2、p = 0.8 なので、0.64 · 5000 = 3200 人が優性ホモ接合です。