遺伝と生殖・発生（知識）の問題

イモリの初期原腸胚から原口背唇部を切り取り、別の初期原腸胚の腹側に移植した。すると、移植片が接した腹側の外胚葉から本来はできないはずの神経管がつくられ、移植を受けた胚の腹側にもう 1 つの胚（二次胚）が形成された。

この実験のように、胚のある部分が、接する他の部分にはたらきかけて、その部分の分化の方向を決めるはたらきを、一般に何というか。漢字 2 文字で答えよ。

ショウジョウバエの常染色体上にある遺伝子 $M$ と、その機能を失った潜性の対立遺伝子 $m$ について、次の実験 1・2 を行った。

実験 1 いろいろな遺伝子型の雌と雄を交配し、得られた胚（受精卵から発生した胚）の前後軸に沿った構造を調べた。結果は次の表のとおりである。

実験 2 遺伝子型 $mm$ の雌が産んだ受精卵に、正常な卵（$MM$ の雌が産んだ卵）の前端部の細胞質を注入した。前端部に注入した卵では、ほぼ正常な胚が生じた。卵の中央部に注入した卵では、中央部に頭部の構造が生じ、その両側に後方の構造が生じた。

実験 1・2 の結果からわかることとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　胚の前後軸に沿った構造は、胚自身の遺伝子型によって決まる。
• イ　$M$ の産物は、雌の体内で卵がつくられるときに卵の前端部に蓄えられ、頭部と胸部の形成に必要である。
• ウ　$M$ の産物は、受精のときに精子によって卵に持ち込まれ、頭部と胸部の形成に必要である。
• エ　$M$ の産物は、受精後に胚自身の核で $M$ が転写されてつくられ、頭部と胸部の形成に必要である。
• オ　卵の前端部の細胞質にある物質は、注入した場所に関係なく、つねに卵の前端に頭部をつくらせる。

ショウジョウバエの発生のしくみについて述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　未受精卵の中では、ビコイド遺伝子の mRNA は卵の前端に、ナノス遺伝子の mRNA は卵の後端に、それぞれかたよって分布している。
• イ　受精後に合成されたビコイドタンパク質は前端から後方へ広がって濃度勾配をつくり、胚の各部の細胞はその濃度を位置情報として、前後軸に沿った位置に応じた遺伝子を発現する。
• ウ　分節遺伝子は、ギャップ遺伝子、ペアルール遺伝子、セグメントポラリティ遺伝子の順にはたらき、胚を前後軸に沿って次第に細かく区画していく。
• エ　ビコイド遺伝子のはたらきを失った遺伝子をホモ接合でもつ雌を、正常な雄と交配して得られた胚は、雄から正常なビコイド遺伝子を受け継ぐので、頭部や胸部が正常に形成される。
• オ　ホメオティック遺伝子に突然変異が起こると、ある体節に本来とは別の体節の構造がつくられることがあり、触角ができるはずの位置に脚ができる突然変異体も知られている。

ショウジョウバエの胚の前後軸の形成と体節の分化について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　ビコイド遺伝子の mRNA は、母親の体内で卵がつくられる過程で、卵の後端側にかたよって蓄積される。
• イ　ナノス遺伝子からつくられるタンパク質は、受精後に胚の前方で多く合成され、前方から後方に向かって濃度勾配をつくる。
• ウ　分節遺伝子は、ギャップ遺伝子、ペアルール遺伝子、セグメントポラリティー遺伝子の順にはたらき、胚を区切る領域をしだいに細かく決めていく。
• エ　ホメオティック遺伝子に突然変異が起こると、胚の体節の数が減り、いくつかの体節が失われる。
• オ　ホメオティック遺伝子と同じなかまの遺伝子はショウジョウバエなどの昆虫だけがもち、マウスやヒトなどの脊椎動物はもたない。

ある動物において、遺伝子 $A$ と $a$、$B$ と $b$、$D$ と $d$ はそれぞれ対立遺伝子であり、$A$、$B$、$D$ は $a$、$b$、$d$ に対してそれぞれ顕性である。遺伝子型 $AABBDD$ の個体と $aabbdd$ の個体を交配して、${\mathrm{F}}_1$（遺伝子型 $AaBbDd$）を得た。この ${\mathrm{F}}_1$ に遺伝子型 $aabbdd$ の個体を交配（検定交雑）し、生まれた子 1000 個体の表現型を調べた。表 1 は遺伝子 $A$・$B$ に注目した結果、表 2 は遺伝子 $A$・$D$ に注目した結果である。なお、$[AB]$ は $A$ と $B$ の両方の形質が現れた表現型を表し、ほかも同様である。また、突然変異は起こらなかったものとする。

表 1

表 2

この実験の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　遺伝子 $A$ と $B$ は異なる染色体上にあり、${\mathrm{F}}_1$ が配偶子をつくる際に互いに独立に分配された。
• イ　表現型 $[Ab]$ と $[aB]$ の子が生じたのは、遺伝子型 $aabbdd$ の親が配偶子をつくる減数分裂で乗換えが起こったためである。
• ウ　表現型 $[Ab]$ と $[aB]$ の子が生じたのは、${\mathrm{F}}_1$ の減数分裂の第一分裂前期に、対合した相同染色体の間で乗換えが起こり、遺伝子 $A$（$a$）と $B$（$b$）の間で染色体の一部が交換されたためである。
• エ　表現型 $[Ab]$ と $[aB]$ の子が生じたのは、${\mathrm{F}}_1$ の減数分裂の第二分裂で、同じ染色体の姉妹染色分体の間で乗換えが起こったためである。
• オ　遺伝子 $A$ と $D$ は同じ染色体上にあり、その間では乗換えがほとんど起こらない。