生物の進化と系統（知識）の問題
4 種の動物 P, Q, R, S がもつ同じはたらきのタンパク質について、アミノ酸配列を 2 種ずつ比べ、異なるアミノ酸の数を調べたところ、次の表のようになった。
| P | Q | R | S | |
|---|---|---|---|---|
| P | − | 3 | 15 | 30 |
| Q | 3 | − | 14 | 31 |
| R | 15 | 14 | − | 29 |
| S | 30 | 31 | 29 | − |
アミノ酸の違いの数は、共通祖先から分かれてからの時間が長いほど大きくなるものとする。こ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〜エから 1 つ選べ。
- ア P に最も近縁な種は R である。
- イ 4 種のうち、ほかの 3 種の共通祖先から最も早く分かれたのは S である。
- ウ Q は、P よりも R に近縁である。
- エ 違いの数が大きい組ほど、共通祖先から分かれてからの時間が短い。
この問題で使うもの
- 生物の分類の階層と系統樹（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（4 技能）
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ヒント
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ヒント 1
技能「生物の分類の階層と系統樹」のうち、分子の違いにもとづく系統樹の読み方を使う。違いの数が小さいほど近縁である。
ヒント 2
表の中で違いの数が最も小さい組を見つけよう。また、どの種とも違いの数が大きい種は、最も早く分かれたと考えられる。
ヒント 3
最も近縁なのは違いの数が 3 の組であり、これだけでアとウが正しいかどうかを判断できる。エは違いの数と時間の関係を逆にしていないか確かめよう。
答えと解説
答えを見る
イ
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解説を読む
使う知識 分子（タンパク質のアミノ酸配列など）の違いにもとづく系統樹では、違いの数が小さい組ほど共通祖先から分かれてからの時間が短く、近縁であると考える。
手順 1 最も近縁な組を見つける
表の中で違いの数が最も小さいのは P と Q の である。したがって、P と Q が最も近縁である。
手順 2 次に近い種を見つける
R と P, Q との違いの数は , で、S と P, Q との違いの数 , よりずっと小さい。したがって、R は S より先に P・Q のグループに近い。
手順 3 最も早く分かれた種を判断する
S はほかのどの種とも違いの数が 〜 と大きい。したがって、S はほかの 3 種（P, Q, R）の共通祖先から最も早く分かれたと考えられる。系統樹にすると、まず S が分かれ、次に R が分かれ、最後に P と Q が分かれた形になる。よって イ が適当である。
ほかの選択肢が誤りである理由
- ア: P との違いの数は Q が 、R が であり、P に最も近縁なのは Q である。
- ウ: Q との違いの数は P が 、R が であり、Q は R よりも P に近縁である。
- エ: 違いの数は分かれてからの時間が長いほど大きくなるので、違いの数が大きい組ほど分かれてからの時間は長い。
別解
P と Q の違いは 3 で最小なので最も近縁。P, Q と R の違いは 14〜15、S との違いは 29〜31 で、S が最も違いが大きい。
系統: ((P, Q), R), S。
ア: P に最も近縁なのは Q（違い 3）で、R（15）ではないので誤り。
イ: S はどの種とも違いが 29 以上で最大。S が最も早く分かれたと考えられるので正しい。
ウ: Q は R（14）より P（3）に近縁なので誤り。
エ: 違いが大きいほど分かれてからの時間は長いので誤り。
よって イ。