技能一覧 › 高校生物 生物の進化と系統(知識)

突然変異と自然選択

突然変異が環境と無関係に偶然起こること、生存・繁殖に有利な形質をもつ個体が多く子を残す自然選択によって集団の対立遺伝子頻度が変わり適応が進むこと(工業暗化など)を判断でき、獲得形質の遺伝との違いを見分けられる

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説明

生物の集団が環境に合った形質をもつように変わっていくしくみを、突然変異と自然選択の 2 つの考えで説明できるようにします。突然変異は DNA の変化によって新しい対立遺伝子が生じることで、環境に合わせて都合よく起こるのではなく偶然起こります。そのうち生存や繁殖に有利な形質をもつ個体が多くの子を残すことで、集団の中のその対立遺伝子の割合(対立遺伝子頻度)が世代を追って高くなります。工業暗化などの例について正しい説明を選んだり、「必要だから変化した」「使った器官が発達して子に伝わった」という誤った説明を見分けたりするときに使います。

なぜそうしてよいのか

形質は遺伝子によって決まり、遺伝子の本体は DNA です。DNA は複製のときの誤りや放射線・化学物質などによってまれに変化し、もとと異なる対立遺伝子が生じます。これが突然変異です。突然変異はどの遺伝子にどんな変化が起こるかが偶然で決まり、生物が「この環境では黒いほうが有利だ」と判断して起こすことはできません。そのため、生じた変化が有利か不利かは、その個体が置かれた環境によって後から決まります。

同じ種の集団の中には、突然変異によって生じたさまざまな対立遺伝子をもつ個体がまざっています。ある環境で生き残りやすく子を多く残せる形質をもつ個体がいると、その形質を決める対立遺伝子は子の世代に多く伝わります。これが何世代もくり返されると、集団全体でその対立遺伝子の割合が高くなり、集団は環境に合った形質をもつようになります(適応)。これが自然選択です。変わるのは個体ではなく、集団の中の対立遺伝子の割合だという点が大切です。

イギリスのオオシモフリエダシャク(ガの一種)の工業暗化がよい例です。工場のすすで木の幹が黒ずんだ地域では、もともと少数いた黒い体色の個体が鳥に見つかりにくく生き残りやすかったため、黒い体色の対立遺伝子の割合が高くなりました。一方、個体が生きている間に使って発達させた形質(獲得形質)が子に伝わるという考え(獲得形質の遺伝)は、体の細胞の変化が生殖細胞の DNA を変えるわけではないので、現在では進化のしくみとして認められていません。

手順

  1. 選択肢の記述が「変化の原因(突然変異)」と「変化が集団に広がるしくみ(自然選択)」のどちらについて述べているかを見分ける

  2. 突然変異について、「環境に合わせて」「必要に応じて」起こるといった目的をもつ書き方になっていないか確かめる(正しくは偶然起こる)

  3. 自然選択について、有利な形質の個体が多く子を残し、集団の対立遺伝子頻度が世代を追って変わる、という流れになっているか確かめる

  4. 「使った器官が発達して子に伝わる」「個体が環境に合わせて体を変えた」のような獲得形質の遺伝の考えが入っていたら誤りと判断する

  5. 例(工業暗化など)では、変化の前から少数の個体が有利な形質をもっていたこと、環境の変化によって有利・不利が入れかわったことを確かめて答える

例題

イギリスのオオシモフリエダシャクでは、工業化によって木の幹がすすで黒ずんだ地域で、黒い体色の個体の割合が高くなった。この変化の説明として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア すすで黒ずんだ環境に合わせるため、白い体色の個体の体が黒くなり、その形質が子に伝わった。

イ 黒い体色をもつ必要が生じたため、黒い体色の対立遺伝子をつくる突然変異が多く起こった。

ウ 黒い体色の個体はもともと集団に少数いたが、黒ずんだ幹の上で鳥に見つかりにくく、より多くの子を残したため、黒い体色の対立遺伝子の割合が高くなった。

エ すすを体に浴びた個体の体色が黒くなり、その個体どうしが交配したため、黒い体色の個体が増えた。

例題の解答

手順 1: アとエは個体が生きている間の体の変化、イは変化の原因(突然変異)、ウは集団に広がるしくみ(自然選択)について述べている。

手順 2: イは、突然変異が「必要が生じたため」に起こったとしているが、突然変異は環境と無関係に偶然起こるので誤り。

手順 3: ウは、有利な形質(黒い体色)の個体が多くの子を残し、集団の対立遺伝子の割合が変わったという自然選択の流れになっていて正しい。

手順 4: アとエは、個体が生きている間に得た形質が子に伝わるという獲得形質の遺伝の考えなので誤り。すすを浴びて体が黒くなっても、生殖細胞の DNA は変わらない。

手順 5: ウは、黒い個体が変化の前から少数いたこと、幹が黒ずんだことで黒い体色が有利になったことも正しく述べている。よって答えはウ。

答え:

ウ

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

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