プリンキピア

第12章メンデルの実験と遺伝

12.2 Characteristics and Traits12.2 特徴と形質

Learning Objectives学習目標

By the end of this section, you will be able to do the following:
この節を学ぶと、次のことができるようになる。
  • Explain the relationship between genotypes and phenotypes in dominant and recessive gene systems
    優性・劣性の遺伝子系における遺伝子型と表現型の関係を説明する。
  • Develop a Punnett square to calculate the expected proportions of genotypes and phenotypes in a monohybrid cross
    パネット方形を作り、一遺伝子雑種交配の遺伝子型と表現型の予想割合を計算する。
  • Explain the purpose and methods of a test cross
    検定交雑の目的と方法を説明する。
  • Identify non-Mendelian inheritance patterns such as incomplete dominance, codominance, recessive lethals, multiple alleles, and sex linkage
    不完全優性、共優性、劣性致死、複対立遺伝子、伴性遺伝など、単純なメンデル型以外の遺伝パターンを識別する。
Physical characteristics are expressed through genes carried on chromosomes. The genetic makeup of peas consists of two similar, or homologous, copies of each chromosome, one from each parent. Each pair of homologous chromosomes has the same linear order of genes. In other words, peas are diploid organisms in that they have two copies of each chromosome. The same is true for many other plants and for virtually all animals. Diploid organisms produce haploid gametes, which contain one copy of each homologous chromosome that unite at fertilization to create a diploid zygote.
英語のヒント
外見的な特徴は染色体上の遺伝子を通じて発現する。エンドウの遺伝的構成には、各染色体のよく似た、すなわち相同なコピーが、両親から一つずつ計二つ含まれる。各相同染色体対では遺伝子の直線的な並び方が同じである。言い換えると、各染色体を2コピー持つという点で、エンドウは二倍体生物である。多くの植物と、事実上すべての動物も同様である。二倍体生物は、各相同染色体を1コピーずつ持つ半数体配偶子を作り、それらが受精時に融合して二倍体の接合子を作る。
For cases in which a single gene controls a single characteristic, a diploid organism has two genetic copies that may or may not encode the same version of that characteristic. Gene variants that arise by mutation and exist at the same relative locations on homologous chromosomes are called alleles. Mendel examined the inheritance of genes with just two allele forms, but it is common to encounter more than two alleles for any given gene in a natural population.
英語のヒント
一つの遺伝子が一つの特徴を決める場合、二倍体生物はその遺伝子を2コピー持つ。それらが同じ型の特徴をコードする場合も、異なる型をコードする場合もある。突然変異で生じ、相同染色体上の対応する位置に存在する遺伝子の異なる型を、対立遺伝子という。メンデルは対立遺伝子が二つだけの遺伝子の遺伝を調べたが、自然個体群で一つの遺伝子に三つ以上の対立遺伝子が見つかることは普通である。

Phenotypes and Genotypes表現型と遺伝子型

Two alleles for a given gene in a diploid organism are expressed and interact to produce physical characteristics. The observable traits expressed by an organism are referred to as its phenotype. An organism’s underlying genetic makeup, consisting of both physically visible and non-expressed alleles, is called its genotype. Mendel’s hybridization experiments demonstrate the difference between phenotype and genotype. When true-breeding plants in which one parent had yellow pods and one had green pods were cross-fertilized, all of the F1 hybrid offspring had yellow pods. That is, the hybrid offspring were phenotypically identical to the true-breeding parent with yellow pods. However, we know that the allele donated by the parent with green pods was not simply lost because it reappeared in some of the F2 offspring. Therefore, the F1 plants must have been genotypically different from the parent with yellow pods.
英語のヒント
二倍体生物のある遺伝子の二つの対立遺伝子は、発現し、互いに作用して外見的な特徴を生む。生物が示す観察可能な形質を表現型という。その基礎にある遺伝的な構成は、外見に現れる対立遺伝子と現れない対立遺伝子の両方を含み、遺伝子型と呼ぶ。メンデルの交雑実験は、表現型と遺伝子型の違いを示す。黄色いさやの純系と緑色のさやの純系を交配すると、F1の雑種の子はすべて黄色いさやを持った。つまり子の表現型は、黄色いさやの純系の親と同一だった。しかし緑色のさやの親から与えられた対立遺伝子が、ただ失われたわけではないことは分かる。F2の子の一部で再び現れたからである。したがってF1植物は、黄色いさやの親と遺伝子型が異なっていたはずである。
The P1 plants that Mendel used in his experiments were each homozygous for the trait he was studying. Diploid organisms that are homozygous at a given gene, or locus, have two identical alleles for that gene on their homologous chromosomes. Mendel’s parental pea plants always bred true because both of the gametes produced carried the same trait. When P1 plants with contrasting traits were cross-fertilized, all of the offspring were heterozygous for the contrasting trait, meaning that their genotype reflected that they had different alleles for the gene being examined.
英語のヒント
メンデルの実験のP1植物は、調べている形質についてすべてホモ接合だった。ある遺伝子、すなわち遺伝子座でホモ接合の二倍体生物は、相同染色体上にその遺伝子の同じ対立遺伝子を二つ持つ。親のエンドウは、作る両方の配偶子が同じ形質を持つため、常に純系として子を生んだ。対照的な形質を持つP1植物を交配すると、すべての子がその形質についてヘテロ接合になった。これは、調べている遺伝子について異なる対立遺伝子を持つことが遺伝子型に反映されていたという意味である。

Dominant and Recessive Alleles優性対立遺伝子と劣性対立遺伝子

Our discussion of homozygous and heterozygous organisms brings us to why the F1 heterozygous offspring were identical to one of the parents, rather than expressing both alleles. In all seven pea-plant characteristics, one of the two contrasting alleles was dominant, and the other was recessive. Mendel called the dominant allele the expressed unit factor; the recessive allele was referred to as the latent unit factor. We now know that these so-called unit factors are actually genes on homologous chromosome pairs. For a gene that is expressed in a dominant and recessive pattern, homozygous dominant and heterozygous organisms will look identical (that is, they will have different genotypes but the same phenotype). The traits of the recessive allele will only be observed in homozygous recessive individuals (Table 12.4).
英語のヒント
ホモ接合体とヘテロ接合体の話から、F1のヘテロ接合の子が両方の対立遺伝子を外見に示さず、一方の親と同じだった理由に進もう。エンドウの七つの特徴すべてで、対照的な二つの対立遺伝子の一方が優性、他方が劣性だった。メンデルは優性対立遺伝子を現れる単位因子、劣性対立遺伝子を潜在する単位因子と呼んだ。現在では、これらの単位因子が実際には相同染色体対上の遺伝子だと分かっている。優性・劣性のパターンで発現する遺伝子では、優性ホモ接合体とヘテロ接合体の外見は同じになる。つまり遺伝子型は異なるが表現型は同じである。劣性対立遺伝子の形質は、劣性ホモ接合個体でしか観察されない(表12.4)。
Human Inheritance in Dominant and Recessive Patterns
ヒトの優性・劣性パターンの遺伝
Dominant Traits
優性形質
Recessive Traits
劣性形質
Achondroplasia
軟骨無形成症
Albinism
白皮症
Brachydactyly
短指症
Cystic fibrosis
嚢胞性線維症
Huntington’s disease
ハンチントン病
Duchenne muscular dystrophy
デュシェンヌ型筋ジストロフィー
Marfan syndrome
マルファン症候群
Galactosemia
ガラクトース血症
Neurofibromatosis
神経線維腫症
Phenylketonuria
フェニルケトン尿症
Widow’s peak
富士額
Sickle-cell anemia
鎌状赤血球貧血
Wooly hair
縮毛
Tay-Sachs disease
テイ・サックス病
Table 12.4表 12.4
Several conventions exist for referring to genes and alleles. For the purposes of this chapter, we will abbreviate genes using the first letter of the gene’s corresponding dominant trait. For example, violet is the dominant trait for a pea plant’s flower color, so the flower-color gene would be abbreviated as V (note that it is customary to italicize gene designations). Furthermore, we will use uppercase and lowercase letters to represent dominant and recessive alleles, respectively. Therefore, we would refer to the genotype of a homozygous dominant pea plant with violet flowers as VV, a homozygous recessive pea plant with white flowers as vv, and a heterozygous pea plant with violet flowers as Vv.
英語のヒント
遺伝子と対立遺伝子の表記にはいくつかの慣例がある。この章では、対応する優性形質の最初の文字で遺伝子を略記する。例えばエンドウの花色では紫色(violet)が優性なので、花色の遺伝子をVと表す。遺伝子の記号は斜体にするのが慣例である。さらに優性対立遺伝子を大文字、劣性対立遺伝子を小文字で表す。したがって紫色の花を持つ優性ホモ接合体はVV、白い花を持つ劣性ホモ接合体はvv、紫色の花を持つヘテロ接合体はVvとなる。