生物の進化と系統(知識)の問題
次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。
かつては、生物を細胞の構造などにもとづいていくつかの界に分ける考え方が広く用いられてきた。これに対してウーズらは、すべての生物がもつ( a )を比較し、生物を細菌(バクテリア)、アーキア(古細菌)、真核生物(ユーカリア)の 3 つのドメインに分ける 3 ドメイン説を提唱した。アーキアは、核膜に包まれた核をもたない原核生物である点では細菌と共通しているが、遺伝子の比較などから、系統的には細菌よりも( b )に近縁であると考えられている。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | rRNA の塩基配列 | 細菌とは別に生じたウイルス |
| イ | ヘモグロビンのアミノ酸配列 | 真核生物 |
| ウ | rRNA の塩基配列 | 真核生物 |
| エ | ヘモグロビンのアミノ酸配列 | 細菌とは別に生じたウイルス |
この問題で使うもの
- 3 ドメイン説(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(12 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
3 ドメイン説が何を比較して提唱されたのか、また 3 つのドメインの系統関係がどうなっているのかを思い出そう。
ヒント 2
比較に使う分子は、細菌・アーキア・真核生物のすべてがもっていなければならない。また、ウイルスは細胞構造をもたないことに注意しよう。
ヒント 3
a はすべての生物がもつリボソームにかかわる分子なので、ア・ウにしぼれる。b には、アーキアと系統的に近い、細胞をもつ生物のグループが入る。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
a について:ウーズらは、タンパク質合成(翻訳)の場であるリボソームを構成する rRNA(リボソーム RNA)の塩基配列を比較して、生物を 3 つのドメインに分けた。リボソームはすべての生物がもつため rRNA はすべての生物に共通して存在し、その塩基配列は変化がゆっくりであるため、遠い関係にある生物どうしの比較に適している。一方、ヘモグロビンは脊椎動物などの赤血球に含まれる酸素運搬のタンパク質であり、すべての生物に共通して存在するわけではない。したがって、すべての生物を比較する材料には適さず、a は「rRNA の塩基配列」である。
b について:アーキアは核膜をもたない原核生物であるが、rRNA の塩基配列などの比較から、細菌よりも真核生物に近縁であることがわかっている。3 ドメイン説の系統樹では、まず細菌の系統が分かれ、その後にアーキアと真核生物の系統が分かれたと考えられている。また、ウイルスは細胞構造をもたず、自分だけでは増殖できないため、3 ドメイン説のドメインには含まれない。したがって、b は「真核生物」である。
以上より、正解はウである。
- ア:a は正しいが、b が誤り。ウイルスは細胞構造をもたず、ドメインに位置づけられない。アーキアが近縁なのは真核生物である。
- イ:b は正しいが、a が誤り。ヘモグロビンは脊椎動物などの赤血球にあるタンパク質で、すべての生物に共通するものではないため、すべての生物を比較する材料にはならない。
- エ:a・b ともに誤り。a はすべての生物に共通する分子ではなく、b のウイルスはドメインに含まれない。
別解
3ドメイン説は、ウーズらがすべての生物がもつ rRNA(リボソーム RNA、小サブユニットの 16S/18S rRNA)の塩基配列を比較して提唱した。したがって a は「rRNA の塩基配列」である。ヘモグロビンは脊椎動物など一部の生物しかもたず、すべての生物の比較には使えないので、イとエは誤り。
b について、アーキアは原核生物だが、系統的には細菌よりも真核生物に近縁と考えられている。したがって b は「真核生物」である。
各選択肢の確認:
ア: a は正しいが、b の「細菌とは別に生じたウイルス」は誤り。ウイルスは細胞をもたず、生物の3ドメインの系統には含まれない。よって誤り。
イ: a が誤り。
ウ: a・b ともに正しい。
エ: a・b ともに誤り。
よって答えはウ。