致死遺伝子

致死遺伝子をホモにもつ個体が生まれない（あるいは X 染色体上の致死遺伝子をもつ雄が生まれない）ことを考えて、生存する子の分離比（例: $2 : 1$ 、雌:雄 $= 2 : 1$ ）を求め、その子をさらに交配したときの比を求められる

前提

伴性遺伝（高校生物遺伝と生殖・発生）

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伴性遺伝（高校生物遺伝と生殖・発生）

説明

遺伝子の中には、ホモ接合（2 つとも同じ遺伝子をもつ状態）になると個体が発生の途中で死んでしまうものがあり、これを致死遺伝子といいます。致死遺伝子がかかわる交配では、ふつうの分離比から生まれてこない個体を除くため、生き残った子の比が $3 : 1$ ではなく $2 : 1$ になったり、雌:雄が $1 : 1$ ではなく $2 : 1$ になったりします。この技能では、生存する子の分離比と、その子をさらに交配したときの比を求めます。

なぜそうしてよいのか

致死遺伝子があっても、配偶子のつくられ方と受精の組み合わせは分離の法則のとおりです。違うのは、受精卵のうち致死の遺伝子型をもつものが途中で死に、生まれてこないことだけです。たとえば、毛色を黄色にする遺伝子 Y が灰色にする遺伝子 y に対して顕性で、YY が死ぬとします。Yy × Yy の受精卵は YY:Yy:yy $= 1 : 2 : 1$ ですが、YY の 1 が生まれないので、生まれる子は Yy:yy $= 2 : 1$ 、表現型は黄色:灰色 $= 2 : 1$ になります。つまり「分離の法則で比を出す → 死ぬ遺伝子型を消す → 残りで比や割合を作り直す」という順で考えればよいのです。

X 染色体上に致死遺伝子 l がある場合（L は l に対して顕性で、 $X^{l} X^{l}$ と $X^{l} Y$ が死ぬとする）、雄は X を 1 本しかもたないので、l を 1 つもつだけで死にます。 $X^{L} X^{l}$ の雌と $X^{L} Y$ の雄の子は、伴性遺伝の考え方で $X^{L} X^{L} : X^{L} X^{l} : X^{L} Y : X^{l} Y = 1 : 1 : 1 : 1$ ですが、 $X^{l} Y$ が生まれないので、雌:雄 $= 2 : 1$ になります。

生き残った子をさらに交配するときは、まず「どう交配させるか」を問題文で確かめます。（a）Yy どうしなど組み合わせが指定されていれば、その組み合わせで手順をくり返します。（b）生き残った子の集団の中で、雌雄が自由に（任意に）交配する場合は、生き残った子だけの遺伝子型の比から配偶子の割合を出します。たとえば上の Yy:yy $= 2 : 1$ （Yy が $\frac{2}{3}$ 、yy が $\frac{1}{3}$ 、雌雄とも同じ比）の集団では、Yy は Y と y を半分ずつ、yy は y だけをつくるので
$Y = \frac{2}{3} \times \frac{1}{2} = \frac{1}{3}, y = \frac{2}{3} \times \frac{1}{2} + \frac{1}{3} = \frac{2}{3}$
です。雌の配偶子と雄の配偶子の組み合わせから、受精卵は
$Y Y = \frac{1}{3} \times \frac{1}{3} = \frac{1}{9}, Y y = 2 \times \frac{1}{3} \times \frac{2}{3} = \frac{4}{9}, y y = \frac{2}{3} \times \frac{2}{3} = \frac{4}{9}$
となります。ここで YY の $\frac{1}{9}$ は生まれてこないので除くと、生まれる子は Yy:yy $= \frac{4}{9} : \frac{4}{9} = 1 : 1$ 、黄色の割合は $\frac{1}{2}$ になります。このように、次の世代でも「配偶子 → 受精卵 → 致死の遺伝子型を除く」の順で考えます。

手順

親の遺伝子型を書き、分離の法則（伴性遺伝なら性別ごと）で受精卵の遺伝子型の比を求める（例：Yy × Yy → YY:Yy:yy $= 1 : 2 : 1$ ）
問題文の条件から、生まれてこない遺伝子型（致死遺伝子のホモ接合体、X 染色体上の致死遺伝子をもつ雄など）を決め、その分を除く
残った遺伝子型だけで比を作り直し、表現型の比や割合を求める（例：Yy:yy $= 2 : 1$ 、黄色の割合 $\frac{2}{2 + 1} = \frac{2}{3}$ ）
生まれた子をさらに交配するときは、交配のしかた（指定の組み合わせか、任意交配か）を確かめ、手順 3 の比から配偶子の割合を出す（例：Yy:yy $= 2 : 1$ なら $Y = \frac{1}{3}$ 、 $y = \frac{2}{3}$ ）
配偶子の組み合わせで受精卵の比を作り（例：YY:Yy:yy $= \frac{1}{9} : \frac{4}{9} : \frac{4}{9}$ ）、再び致死の遺伝子型を除いてから比を求める（例：Yy:yy $= 1 : 1$ ）

例題

あるネズミの毛色について、黄色にする遺伝子 Y は灰色にする遺伝子 y に対して顕性である。また、Y をホモにもつ個体（YY）は胎児のうちに死ぬため生まれてこない。黄色の個体（Yy）どうしを交配したとき、生まれてくる子のうち黄色の個体の割合を分数で求めよ。

例題の解答

手順 1：Yy × Yy では、配偶子はどちらも Y:y $= 1 : 1$ なので、受精卵は YY:Yy:yy $= 1 : 2 : 1$ になる。

手順 2：YY は胎児のうちに死ぬので、生まれてこない。

手順 3：生まれる子は Yy:yy $= 2 : 1$ 。Yy は黄色、yy は灰色なので、黄色:灰色 $= 2 : 1$ 。黄色の個体の割合は
$\frac{2}{2 + 1} = \frac{2}{3}$
である。

（補足：手順 4・5 の例。この子どうしを任意に交配させると、配偶子は $Y = \frac{1}{3}$ 、 $y = \frac{2}{3}$ 、受精卵は YY:Yy:yy $= \frac{1}{9} : \frac{4}{9} : \frac{4}{9}$ で、YY を除いて Yy:yy $= 1 : 1$ となり、次の世代の黄色の割合は $\frac{1}{2}$ になる。）

答え: $\frac{2}{3}$

よくある誤り

死んで生まれてこない個体を分母に残してしまう誤り。例題で黄色の割合を $\frac{2}{1 + 2 + 1} = \frac{1}{2}$ とするのは誤りで、正しくは生まれてくる子だけで $\frac{2}{2 + 1} = \frac{2}{3}$
致死遺伝子を考えずに、ふつうの顕性:潜性 $= 3 : 1$ を答えてしまう誤り。YY が生まれないので、Yy × Yy の子は黄色:灰色 $= 2 : 1$
X 染色体上の致死遺伝子で、雄も雌と同じく 2 つそろったときだけ死ぬとしてしまう誤り。雄は X を 1 本しかもたないので $X^{l} Y$ は死に、 $X^{L} X^{l} \times X^{L} Y$ の子は雌:雄 $= 2 : 1$ （ $1 : 1$ ではない）
生まれた子をさらに任意交配するとき、生まれる前の比 YY:Yy:yy $= 1 : 2 : 1$ を使ったり、次の世代の YY を除き忘れたりする誤り。正しくは生まれた子 Yy:yy $= 2 : 1$ から配偶子 $Y = \frac{1}{3}$ 、 $y = \frac{2}{3}$ を出し、受精卵 $\frac{1}{9} : \frac{4}{9} : \frac{4}{9}$ から YY を除いて Yy:yy $= 1 : 1$

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

難易度 1（教科書の例題レベル）
ある哺乳類では、尾を短くする遺伝子 $T$ が、尾を長くする遺伝子 $t$ に対して顕性である。また、遺伝子 $T$ をホモにもつ個体（遺伝子型 $T T$ ）は、胚の段階で死んでしまい生まれてこない。
尾の短い個体（遺伝子型 $T t$ ）どうしを交配したとき、生まれてくる子の表現型の分離比を、最も簡単な整数比で、尾の短い個体 : 尾の長い個体の順に求めよ。ただし、遺伝子型 $T t$ と $tt$ の個体はどちらも同じように生まれて育つものとする。

この技能を使う問題

難易度 4（国公立二次の標準レベル）
性決定が XY 型（雌が XX、雄が XY）のある昆虫で、見た目は正常な雌 $W$ を、正常な系統の雄と交配したところ、次の結果になった。
子の性雌雄
ふ化した個体数 400 200
この結果は、X 染色体上にある潜性の致死遺伝子 $l$ によるものである。 $l$ をホモ接合（ $X^{l} X^{l}$ ）でもつ雌と、 $l$ をもつ雄（ $X^{l} Y$ ）は胚の段階で死に、ふ化しない。 $l$ の対立遺伝子 $L$ は顕性で、 $X^{L} X^{l}$ の雌は正常に育つ。Y 染色体には $L$ 、 $l$ の遺伝子座はない。正常な系統の個体は $l$ をもたない。
次に、この交配で得られた雌をすべて 1 匹ずつ正常な系統の雄と交配し、得られた子をすべて合わせた。このとき、ふ化した子について、[ $l$ をもつ雌]:[ $l$ をもたない雌]:[雄] の比を、最も簡単な整数比でこの順に求めよ。
ただし、どの交配でも雌と雄の受精卵は同数ずつできるものとし、雌 1 匹あたりの受精卵の数はどの雌でも等しいとする。また、 $l$ による死亡以外で死ぬ個体はなく、突然変異は起こらないものとする。