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理学部 生命科学科
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顿狈础を解析すれば、进化の歴史がわかる
遗伝から进化にアプローチ
「生物进化の研究」というと、ダーウィンのようにひたすらフィールドで観察し、データを取るというイメージがあると思います。しかし进化に対するアプローチはさまざまで、顿狈础やゲノムの配列からでも迫ることができるのです。例えば人间のミトコンドリア顿狈础は必ず母亲から子どもへと受け継がれ、父亲から受け継がれることはありません。そのため母亲から母亲、またその母亲、と系図を遡っていくと、すべての人类にとっての共通の女系祖先である「ミトコンドリア?イブ」の存在にたどり着くことができます。このイブが生きていた年代の推定値から、人类の祖先はアフリカで诞生したとする「アフリカ単一起源説」が强く支持されました。これは、遗伝情报から生物の进化を探る一例だと言えます。
塩基配列の解析とは
顿狈础は生物の遗伝情报のほぼすべてを担う高分子生体物质です。同じ种であれば、配列自体はほとんど同じです。しかし何かのきっかけで特定の顿狈础が置き换わる、抜ける、増える、别の场所に飞んでしまうという突然変异が起こります。ただし顿狈础の塩基配列は一见したところ、アデニン（础）、グアニン（骋）、シトシン（颁）、チミン（罢）を表す记号がランダムに并んでいるだけで、どの部分がどういう働きをしているのかわかりません。そこでコンピュータを使い、例えばアミノ酸をコードしている配列などを探していくことになります。そして、异なる个体の顿狈础を比较すれば、进化の过程で何が起きたのかを知ることができるのです。
种分化の仕组み
生物の种分化はまず集団の个体に突然変异が起こるところから始まります。しかし変异自体は何か目的があって起こるわけではありません。したがって个体にとって有害な変异であれば淘汰され、逆に环境に适した変异であれば集団全体に広がることになります。また、有害でも有益でもない突然変异も多く存在します。つまり生物の进化は突然変异の繰り返しで、集団中に変异が蓄积することにより种分化が起こるきっかけが生まれるのです。
遗伝に関する情报が蓄积されているキイロショウジョウバエ
同じ种でも遗伝子は违う
生物は同じ种でも遗伝子レベルで见ると违うところがあります。例えば、生息地域ごとに异なる组み合わせの塩基があり、遗伝子の発现に対して异なる制御を受ける场合があります。キイロショウジョウバエは高地では黒く、温かい地域では淡く白い体色です。これは体色を司る「エボニー遗伝子」の発现量が违うためです。このエボニー遗伝子はドーパミンなどの神経伝达物质を介する机能にも影响を及ぼしているため、行动パターンの违いも生み出します。また、キイロショウジョウバエは交尾の际、雄が羽を震わせるなど复雑な求爱行动を行います。そのとき、クチクラ（外骨格を形成する生体物质）に触れて交尾相手を认识するのですが、例えばフェロモンの合成に関わる遗伝子の构成が変わると相手を选ぶ际の好みのパターンも変わるのです。
研究に适したキイロショウジョウバエ
キイロショウジョウバエは人家の近くに生息しているため、20世纪初头から多くの遗伝学者が研究题材として使ってきました。そのため遗伝に関するノウハウが豊富に蓄积されており、人為的なノックアウト（特定の遗伝子を破壊すること）やノックダウン（発现量を抑えること）、入れ换えなども容易になっています。しかしキイロショウジョウバエの近縁种でも遗伝学研究のノウハウが当てはまらないことがあるため、このハエでしかできない実験もたくさんあります。
遗伝子を组换えるには
放射线などで外部から遗伝子を変化させることもできますが、その方法だと変化させたのがどの遗伝子であったのか、特定しにくくなります。そのため普通は遗伝子组换えを仲介する特别な顿狈础塩基配列に挿入した遗伝子を卵に注入し、目的とするハエの遗伝子に変化を起こさせた后、その変化によって生じた生物现象を调べます。光るマーカーなどを使って特定の遗伝子がどの组织に発现しているかを调べることもあります。原理的には他の生物でも、细かな技术的な问题や伦理的な问题をクリアすれば、类似の方法で遗伝子を组换えることが可能です。
高校生?受験生の皆さんへのメッセージ
生物学の研究には国语や英语、数学などの基础的な知识はもちろん、さまざまな世界への好奇心が大事です。ぜひさまざまな経験をして、自らの感受性を磨いてください。もうひとつ、人生には结婚や出产など、大きなイベントが待っています。そこで难しくなるのが仕事との両立ですが、どんな仕事もプロ意识を持って取り组めば、必ず周囲の理解や信頼を得られ、働きやすい环境が整っていくものです。人生の困难を恐れず、大学での4年间を将来についてじっくり考える时间にしてください。
梦ナビ编集部监修
