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3 ドメイン説

ウーズらが rRNA の塩基配列の比較から生物を細菌・アーキア・真核生物の 3 ドメインに分けたこと、アーキアは原核生物だが細菌より真核生物に近縁であること、従来の界による分類との関係を正しく選べる

前提

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説明

生物全体をいちばん大きく分けるときの単位として、界よりも上にドメインという階層を置き、すべての生物を細菌（バクテリア）・アーキア（古細菌）・真核生物の 3 つに分ける考えを 3 ドメイン説といいます。この技能では、ウーズらがリボソームの RNA（rRNA）の塩基配列を比べてこの分け方を提案したこと、アーキアは原核生物であるのに細菌よりも真核生物に近縁であること、そして従来の界による分類（五界説）と 3 ドメインとの対応を、正しく選べるようになります。生物の系統や分類の大きな枠組みを問う選択式の問題で使います。

なぜそうしてよいのか

以前は、細胞のつくり（核膜で包まれた核があるかどうか）や、からだのつくり・栄養のとり方などの見た目の特徴で、生物を原核生物界・原生生物界・菌界・植物界・動物界の 5 つの界に分けていました（五界説）。しかし、原核生物どうしは顕微鏡で見ても形がよく似ていて、見た目だけでは類縁関係がよくわかりませんでした。そこでウーズらは、すべての生物がもつリボソームに含まれる rRNA の塩基配列に注目しました。リボソームはタンパク質をつくるのに欠かせないので、どの生物ももっています。また、その塩基配列は長い時間をかけてゆっくり変化するので、とても遠い関係の生物どうしでも比べることができます。前の技能で学んだように、塩基配列の違いが少ないほど、共通の祖先から分かれたのが新しく、近縁だと考えられます。

rRNA の塩基配列を比べると、これまで同じ原核生物とされていたものが、大腸菌・乳酸菌・シアノバクテリアなどのなかま（細菌）と、メタン生成菌・高度好塩菌・超好熱菌などのなかま（アーキア）という、大きく異なる 2 つのグループに分かれることがわかりました。さらに、アーキアは細菌よりも真核生物と塩基配列が似ていました。つまり、生物の共通の祖先から、まず細菌の系統とそれ以外の系統が分かれ、そのあとで後者からアーキアと真核生物が分かれたと考えられます。アーキアは核膜をもたない原核生物ですが、系統としては真核生物に近いのです。このように、「原核生物か真核生物か」という細胞のつくりの区別と、「どれとどれが近縁か」という系統の区別は一致しません。

五界説との関係は次のように整理できます。五界説の原核生物界は、細菌ドメインとアーキアドメインの 2 つに分かれます。残りの原生生物界・菌界・植物界・動物界は、すべて真核生物ドメインに含まれます。なお、共生説によると、真核生物のミトコンドリアと葉緑体は、それぞれ細菌ドメインに属する好気性細菌とシアノバクテリアに由来します。

手順

  1. 記述が 3 ドメイン説のどの点を述べているかを確かめる：提唱者と根拠（ウーズら、rRNA の塩基配列の比較）、3 つのドメインの名前（細菌・アーキア・真核生物）、近縁関係、五界説との対応

  2. ドメインは界よりも上の、最も大きな分類の階層であることを確かめる

  3. 近縁関係を確かめる：アーキアは原核生物だが、細菌よりも真核生物に近縁である

  4. 五界説との対応を確かめる：原核生物界 → 細菌ドメインとアーキアドメインに分かれる、原生生物界・菌界・植物界・動物界 → すべて真核生物ドメイン

  5. 具体的な生物の所属を確かめる：大腸菌・シアノバクテリアは細菌、メタン生成菌・高度好塩菌・超好熱菌はアーキア

  6. 根拠・関係・対応が入れ替わっている選択肢を除き、残ったものを答える

例題

3 ドメイン説について述べた文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　ウーズらは、生物のからだの形や栄養のとり方を比較して、生物を 3 つのドメインに分けた。
イ　アーキアは真核生物と同じく核膜で包まれた核をもつので、真核生物に近縁とされる。
ウ　アーキアは原核生物であるが、細菌よりも真核生物に近縁である。
エ　五界説の菌界は、細菌ドメインに含まれる。

例題の解答

手順 1：各選択肢がどの点を述べているかを確かめる。アは提唱の根拠、イとウは近縁関係、エは五界説との対応を述べている。アについて、ウーズらが比較したのは rRNA の塩基配列であり、からだの形や栄養のとり方ではない。よってアは誤り。

手順 2：ドメインと界の階層の上下について述べた選択肢はないので、この問題では手順 2 は使わない。

手順 3：近縁関係を確かめる。アーキアは核膜をもたない原核生物なので、イは誤り。アーキアは原核生物だが、rRNA の塩基配列は細菌よりも真核生物に近いので、ウは正しい。

手順 4：五界説との対応を確かめる。菌界（カビ・キノコ・酵母など）は真核生物であり、真核生物ドメインに含まれる。細菌ドメインに含まれるのは五界説の原核生物界の一部である。よってエは誤り。

手順 5：大腸菌やメタン生成菌など、具体的な生物の所属を問う選択肢はないので、この問題では手順 5 は使わない。

手順 6：誤りのア・イ・エを除き、答えはウである。

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。

入口の問題

この技能を使う問題