生物学的な継承は、細胞または生物の子孫は両親の遺伝的寄付を受けるプロセスです。遺伝子の研究と、それらが世代から世代へと伝わる方法は、遺伝の遺伝学の研究分野です。
遺伝は、親とその子孫の間の類似性として定義できますが、この用語には、生殖中に発生する遺伝的変異に固有の違いも含まれます。
白鳥とその子(画像はwww.pixabay.comのHans Bennによる)
生物学的継承は、生きている細胞、したがって多細胞生物の最も重要な属性の1つです。これは、連続する世代によって決定された特性と特徴を伝達し、適応メカニズムと自然選択を協調させる能力を意味するためです。
多くの著者は、人間が何千年もの間、生物学的遺伝の基本概念に精通し、植物や動物の家畜化のプロセスが始まり、彼が最も重要であると考えた特徴を選択して、これらの特性を保持する子孫を取得します。
ただし、遺伝学の物理的および分子的基盤についての現在の理解は比較的最近のものです。20世紀初頭に科学界が遺伝学の染色体理論を考案するまで解明されなかったためです。
上記にもかかわらず、形質または特性の遺伝率の原理は、数年前に、現在「継承の父」と見なされているグレゴリオメンデルによってある程度詳細に分析されました。
この遺伝遺伝学の理論の形成の前と後の両方で、他の多くの発見が生物の遺伝学を現代的に理解するために超越的に重要であったことに言及することは重要です。これらには、とりわけ、核酸の単離と特徴付け、染色体の発見と研究が含まれます。
生物学的遺伝の理論
グレゴール・メンデル
継承の基本的な基礎は、1856年にオーストリアの修道士グレゴリーメンデル(1822-1884)によって最初に提案されました。
メンデルは、エンドウ植物の交配に関する彼の実験から、親とその子孫の類似点と相違点の両方が、個別の遺伝単位、つまり遺伝子の機械的伝達によって説明できることを理解しました。
メンデルのエンドウ豆とその特徴(出典:Nefronus、ウィキメディア・コモンズ経由)
これは現代の遺伝学を理解するための基礎を築きました。なぜなら、形質の遺伝性の理由は、生殖(性的または無性的)による染色体上の遺伝子の物理的移入が原因であることが知られているからです。
彼が得た結果によると、メンデルは一部のキャラクターに対して現在有効な「継承の法則」を策定しました:
-分離の法則:遺伝子には対立遺伝子として知られる「代替」形態があり、表現型(目に見える特徴)に直接影響を与えることが維持されています。
-独立した継承の法則:ある特性の継承が別の特性の継承から独立していることを意味しますが、これは多くの特性に完全に当てはまるわけではありません。
ショウジョウバエのショウジョウバエの遺伝学を研究している1908年のトーマスモーガンは、メンデルが以前に述べたように表現型の遺伝が起こっていることを示しました。さらに、遺伝単位(遺伝子)が染色体を介して伝達されることを解明したのは彼でした。
このように、そして他の多くの研究者の参加のおかげで、私たちは今日、染色体に含まれる遺伝単位が常染色体、有性または色素体染色体(真核生物)に伝染することで生物学的遺伝が起こることを知っています。
特定の表現型の発現または出現は、遺伝子型の特性(優性および劣性)に依存します。
基本概念
生物学的遺伝のメカニズムがどのように機能するかを理解するには、いくつかの基本的な概念を理解する必要があります。
すべての継承された特性が各生物のDNAを構成するヌクレオチドの配列に起因するわけではありませんが、生物学的継承に言及する場合、一般的に遺伝子に含まれる情報の伝達について話します。
ゲン
次に、遺伝子は遺伝の基本的な物理的単位として定義され、それは定義されたDNA配列であり、生物のある特性または特徴の発現に必要なすべての情報が含まれています。
対立遺伝子
遺伝子には複数の形態があり、それらは遺伝子を特徴付ける配列の小さな変動の産物です。同じ遺伝子の別の形は対立遺伝子として知られています。
対立遺伝子は通常、それらが与える表現型の特徴に従って定義され、集団では、同じ遺伝子に対して複数の対立遺伝子を見つけることが一般的です。
DNA、遺伝子、染色体(出典:ウィキメディア・コモンズ経由のThomas Splettstoesser)
たとえば、哺乳類は、両親から1つ、母親から1つ、父親から1つ、各遺伝子の2つの対立遺伝子を継承します。表現型で常に表現される遺伝子型のその対立遺伝子は優性対立遺伝子と呼ばれ、一方、「サイレント」のままであるもの(表現型の特徴が観察されない)は劣性対立遺伝子として知られています。
場合によっては、両方の対立遺伝子が発現し、中間表現型の出現を引き起こすことがあります。そのため、これらは一緒に優性対立遺伝子と呼ばれます。
ホモ接合性とヘテロ接合性
個人が両親から同一の対立遺伝子を2つ継承すると、どちらが優性であるか劣性であるかにかかわらず、遺伝的に言えば、これらの対立遺伝子がホモ接合であることが知られています。一方、個人が親から2つの異なる対立遺伝子、一方が優性で他方が劣性を継承する場合、これはこれらの対立遺伝子のヘテロ接合性と呼ばれます。
染色体
原核生物および真核生物の遺伝子は、染色体と呼ばれる構造上に見られます。原核生物、すなわち核を持たない細胞では、通常、染色体は1つだけです。いくつかのタンパク質に関連するDNAで構成されており、形状は円形で、コイル状になっています。
核を持つ細胞である真核生物は、種に応じて1つ以上の染色体を持ち、これらはクロマチンと呼ばれる材料で構成されています。各染色体のクロマチンは、ヒストンと呼ばれる4種類のタンパク質と密接に関連するDNA分子で構成されており、核内での圧縮を促進します。
真核生物には、複数のタイプの染色体があります。核、ミトコンドリア、葉緑体(光合成生物に限定)があります。核染色体は常染色体および有性(性を特定するもの)です。
倍数性
倍数性は、細胞が持つ染色体の「セット」の総数です。たとえば、すべての哺乳類や多くの動物のように、人間には2セットの染色体があります。1つは父親から、もう1つは母親からのものです。したがって、それらの細胞は二倍体であると言われています。
一倍体と倍数体
染色体が1セットしかない個体や細胞は、半数体と呼ばれます。一方、染色体が3セット以上ある生物は、合わせて倍数体(三倍体、四倍体、六倍体など)です。
配偶子
有性生殖の生物では、これは、「男性」と「女性」という2人の異なる個人によって生成された2つの特殊な細胞の融合のおかげで発生します。これらの細胞は配偶子です。男性は精子(動物)または小胞子(植物)を生産し、女性は胚珠または卵細胞を生産します。
通常、性細胞(配偶子)の染色体負荷は一倍体です。つまり、これらの細胞は、染色体数の減少を伴う細胞分裂を通じて生成されます。
遺伝子型
生物では、遺伝子型は、特定の特性または特徴をコードし、特定の機能または配列によって他と区別される一連の遺伝子(およびそれぞれの対立遺伝子)を表します。したがって、遺伝子型は、個体の対立遺伝子構成を表します。
遺伝子型は表現型を生み出すものであると一般に言われていますが、表現型の出現を調整できる多くの環境的およびエピジェネティックな要因があることを覚えておくことが重要です。
表現型
表現型とは文字通り「示される形」を意味します。多くのテキストは、それをその遺伝子(遺伝子型)の発現とそれを取り巻く環境との相互作用の両方から生じる生物の一連の目に見える特徴として定義しています。
ほとんどの表現型は、複数の遺伝子の協調作用の産物であり、同じ遺伝子が複数の特定の表現型の確立に参加することができます。
遺伝的遺伝はどのように伝わりますか?
親から子孫への遺伝子の伝達は、有糸分裂と減数分裂を介して細胞周期で発生します。
生殖が主に二分裂または二分裂によって起こる原核生物では、遺伝子は、分裂が起こる前に娘細胞に分泌されるその染色体の正確なコピーを介して、1つの細胞からその子孫に移されます。
多細胞真核生物は、一般に2種類の細胞(体細胞と性細胞)を特徴としていますが、伝達または遺伝子継承の2つのメカニズムがあります。
体細胞は、より単純な単細胞生物と同様に、分裂すると分裂を行います。つまり、染色体の内容を複製し、コピーを娘細胞に分泌します。これらのコピーは一般に正確であるため、新しい細胞の特性は「前駆細胞」の特性と同等です。
性細胞は、多細胞生物の有性生殖において基本的な役割を果たす。これらの細胞は配偶子としても知られ、減数分裂によって生成されます。減数分裂は、染色体負荷の減少を伴う細胞分裂を伴います(一倍体細胞です)。
有性生殖を通じて、2個体は一倍体の配偶子細胞を融合し、両方の両親の特徴を共有する新しい二倍体個体を形成することにより、世代から世代へと遺伝子を渡します。
継承の例
このプロセスを説明するためにテキストを教える際に使用される生物学的遺伝の古典的な例は、さまざまな「モデル」生物に基づいています。
たとえば、ミバエ(D. melanogaster)は、トーマスモーガンが使用した動物の研究モデルの1つで、多くの場合、赤い目をしています。しかし、彼の実験中、モーガンは白い目をした男性を見つけ、それを赤い目をした女性と交配しました。
ショウジョウバエ。キイロショウジョウバエ。撮影および編集者:Sanjay Acharya
この種では「赤目」の表現型が優勢であることを考えると、この交配の最初の世代の結果は赤目を持つ個人で構成されていました。第1世代(F1)の個体間のその後の交配により、両方の表現型が出現するF2世代が生じました。
白色の目は男性の50%近くのF2にしか現れなかったので、モーガンはそれを「性染色体に関連した遺伝」であると想定しました。
参考文献
- ガードナー、JE、シモンズ、JE、およびスナスタッド、DP(1991)。遺伝のプリンシパル。8 '"エディション。ジョン・ワイリーとサンズ。
- ヘンダーソン、M(2009)。あなたが本当に知る必要がある50の遺伝学のアイデア。コナラの本。
- ソロモン、EP、バーグ、LR、およびマーティン、DW(2011)。生物学(第9版)。ブルックス/コール、Cengage Learning:USA。
- 鈴木、DT、&グリフィス、AJ(1976)。遺伝分析の紹介。WH Freeman and Company。
- ワトソン、JD(2004)。遺伝子の分子生物学。ピアソン教育インド