プリンキピア

第12章メンデルの実験と遺伝

Garden Pea Characteristics Revealed the Basics of Heredityエンドウの特徴から明らかになった遺伝の基礎

In his 1865 publication, Mendel reported the results of his crosses involving seven different characteristics, each with two contrasting traits. A trait is defined as a variation in the physical appearance of a heritable characteristic. The characteristics included plant height, seed texture, seed color, flower color, pea pod size, pea pod color, and flower position. For the characteristic of flower color, for example, the two contrasting traits were white versus violet. To fully examine each characteristic, Mendel generated large numbers of F1 and F2 plants, reporting results from 19,959 F2 plants alone. His findings were consistent.
英語のヒント
1865年の発表で、メンデルはそれぞれ二つの対照的な形質を持つ、七つの異なる特徴について交配の結果を報告した。形質は、遺伝する特徴の外見上の変異と定義される。扱った特徴は、草丈、種子の表面の形、種子の色、花の色、さやの大きさ、さやの色、花の位置だった。例えば花の色という特徴では、白色と紫色が対照的な二つの形質であった。各特徴を十分に調べるため、多数のF1 植物とF2植物を作り、F2だけでも19,959個体の結果を報告した。結果は一貫していた。
What results did Mendel find in his crosses for flower color? First, Mendel confirmed that he had plants that bred true for white or violet flower color. Regardless of how many generations Mendel examined, all self-crossed offspring of parents with white flowers had white flowers, and all self-crossed offspring of parents with violet flowers had violet flowers. In addition, Mendel confirmed that, other than flower color, the pea plants were physically identical.
英語のヒント
花の色の交配で、メンデルはどんな結果を得たのだろう。まず、白色または紫色の花について純系の植物を持っていることを確かめた。何世代を調べても、白い花の親の自家交配による子はすべて白い花を、紫色の花の親の自家交配による子はすべて紫色の花を持った。さらに花の色以外は、エンドウの外見的特徴が同一であることも確認した。
Once these validations were complete, Mendel applied the pollen from a plant with violet flowers to the stigma of a plant with white flowers. After gathering and sowing the seeds that resulted from this cross, Mendel found that 100 percent of the F1 hybrid generation had violet flowers. Conventional wisdom at that time (the blending theory) would have predicted the hybrid flowers to be pale violet or for hybrid plants to have equal numbers of white and violet flowers. In other words, the contrasting parental traits were expected to blend in the offspring. Instead, Mendel’s results demonstrated that the white flower trait in the F1 generation had completely disappeared.
英語のヒント
確認を終えると、メンデルは紫色の花の植物の花粉を、白い花の植物の柱頭に付けた。交配でできた種子を集めてまいたところ、F1雑種世代の100%が紫色の花を持っていた。当時の常識である混合遺伝説なら、雑種の花は薄紫色になるか、白い花と紫色の花が同数できると予測したはずである。つまり、親の対照的な形質が子で混ざると期待された。しかしメンデルの結果では、F1世代で白い花の形質が完全に消えていた。
Importantly, Mendel did not stop his experimentation there. He allowed the F1 plants to self-fertilize and found that, of F2-generation plants, 705 had violet flowers and 224 had white flowers. This was a ratio of 3.15 violet flowers per one white flower, or approximately 3:1. When Mendel transferred pollen from a plant with violet flowers to the stigma of a plant with white flowers and vice versa, he obtained about the same ratio regardless of which parent, male or female, contributed which trait. This is called a reciprocal cross—a paired cross in which the respective traits of the male and female in one cross become the respective traits of the female and male in the other cross. For the other six characteristics Mendel examined, the F1 and F2 generations behaved in the same way as they had for flower color. One of the two traits would disappear completely from the F1 generation only to reappear in the F2 generation at a ratio of approximately 3:1 (Table 12.1).
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重要なのは、メンデルがそこで実験をやめなかったことである。F1植物を自家受精させると、F2世代では705個体が紫色、224個体が白色の花を持っていた。白色1に対して紫色3.15、ほぼ3:1の比である。紫色の花の植物から白色の花の植物へ花粉を移した場合と、その逆の場合とで、雄側と雌側のどちらがどの形質を与えたかにかかわらず、ほぼ同じ比を得た。これを正逆交配という。対になる二つの交配で、一方の雄と雌のそれぞれの形質を、他方では雌と雄の形質として入れ替える。ほかの六つの特徴でも、F1世代とF2世代は花の色と同じ振る舞いをした。二つの形質の片方がF1世代で完全に消え、F2世代で約3:1の比をなして再び現れた(表12.1)。
The Results of Mendel’s Garden Pea Hybridizations
メンデルのエンドウ交雑実験の結果
Characteristic
特徴
Contrasting P0 Traits
P0の対照的な形質
F1 Offspring Traits
F1の子の形質
F2 Offspring Traits
F2の子の形質
F2 Trait Ratios
F2の形質の比
Flower color
花の色
Violet vs. white
紫色と白色
100 percent violet
100%が紫色
  • 705 violet
    紫色705
  • 224 white
    白色224
3.15:1
Flower position
花の位置
Axial vs. terminal
腋生と頂生
100 percent axial
100%が腋生
  • 651 axial
    腋生651
  • 207 terminal
    頂生207
3.14:1
Plant height
草丈
Tall vs. dwarf
高性と矮性
100 percent tall
100%が高性
  • 787 tall
    高性787
  • 277 dwarf
    矮性277
2.84:1
Seed texture
種子の表面の形
Round vs. wrinkled
丸としわ
100 percent round
100%が丸
  • 5,474 round
    丸5,474
  • 1,850 wrinkled
    しわ1,850
2.96:1
Seed color
種子の色
Yellow vs. green
黄色と緑色
100 percent yellow
100%が黄色
  • 6,022 yellow
    黄色6,022
  • 2,001 green
    緑色2,001
3.01:1
Pea pod texture
さやの形
Inflated vs. constricted
膨らんだ形とくびれた形
100 percent inflated
100%が膨らんだ形
  • 882 inflated
    膨らんだ形882
  • 299 constricted
    くびれた形299
2.95:1
Pea pod color
さやの色
Green vs. yellow
緑色と黄色
100 percent green
100%が緑色
  • 428 green
    緑色428
  • 152 yellow
    黄色152
2.82:1
Table 12.1表 12.1
Upon compiling his results for many thousands of plants, Mendel concluded that the characteristics could be divided into expressed and latent traits. He called these, respectively, dominant and recessive traits. Dominant traits are those that are inherited unchanged in a hybridization. Recessive traits become latent, or disappear, in the offspring of a hybridization. The recessive trait does, however, reappear in the progeny of the hybrid offspring. An example of a dominant trait is the violet-flower trait. For this same characteristic (flower color), white-colored flowers are a recessive trait. The fact that the recessive trait reappeared in the F2 generation meant that the traits remained separate (not blended) in the plants of the F1 generation. Mendel also proposed that plants possessed two copies of the trait for the flower-color characteristic, and that each parent transmitted one of its two copies to its offspring, where they came together. Moreover, the physical observation of a dominant trait could mean that the genetic composition of the organism included two dominant versions of the characteristic or that it included one dominant and one recessive version. Conversely, the observation of a recessive trait meant that the organism lacked any dominant versions of this characteristic.
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何千もの植物の結果をまとめ、メンデルは、特徴には表に現れる形質と潜在する形質があると結論した。それぞれを優性形質、劣性形質と呼んだ。優性形質は交雑で変わらずに受け継がれる形質である。劣性形質は交雑でできた子では潜在化し、つまり見えなくなる。しかし雑種の子孫では再び現れる。優性形質の例は紫色の花であり、同じ花色という特徴について、白い花は劣性形質である。劣性形質がF2世代で再び現れたことは、F1世代の植物の中で形質が混ざらず、別々に保たれていたことを意味する。メンデルはさらに、植物は花色を決める形質を2コピー持ち、各親がそのうち1コピーを子へ伝え、子の中でそれらが一緒になると提唱した。また優性形質が外見に現れている場合、その生物の遺伝的構成には、その特徴の優性の型が2コピーある場合と、優性と劣性が1コピーずつある場合が考えられる。逆に劣性形質が見えることは、その特徴の優性の型を持たないことを意味した。
So why did Mendel repeatedly obtain 3:1 ratios in his crosses? To understand how Mendel deduced the basic mechanisms of inheritance that lead to such ratios, we must first review the laws of probability.
英語のヒント
では、なぜメンデルの交配では3:1の比が繰り返し得られたのだろう。この比を生む遺伝の基本的なしくみを、メンデルがどう推論したか理解するため、まず確率の法則を復習しよう。