分離の法則と独立の法則

分離の法則・独立の法則の内容と、減数分裂での相同染色体の分離・独立な分配との対応、遺伝子型と表現型・ホモ接合とヘテロ接合・検定交雑の意味について、正しい記述を選べる

前提

減数分裂の過程（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））
遺伝の規則性と進化（中学理科生物分野の用語と知識）

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算数中学高校大学大学院

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細胞周期と体細胞分裂の各期（高校生物細胞と分子（知識））
減数分裂の過程（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））
動物の分類（中学理科生物分野の用語と知識）
遺伝の規則性と進化（中学理科生物分野の用語と知識）

説明

メンデルが見つけた分離の法則と独立の法則が何を言っているのか、そしてそれが減数分裂のどの出来事に対応しているのかを整理します。あわせて、遺伝子型と表現型、ホモ接合とヘテロ接合、検定交雑といった遺伝の基本用語の意味を正しく区別できるようにします。遺伝の問題を解く前に「どの記述が正しいか」を判断する場面や、選択式の知識問題で使います。

なぜそうしてよいのか

体細胞（ $2 n$ ）では、形質を決める遺伝子が相同染色体の同じ位置（遺伝子座）に 1 つずつ、つまり 1 対ずつあります。この対になった遺伝子を対立遺伝子といいます。減数分裂の第一分裂では相同染色体どうしが分かれて別々の細胞に入るので、対立遺伝子 $A$ と $a$ も分かれて別々の配偶子に入ります。これが分離の法則の正体です。 $A a$ の個体からは $A$ をもつ配偶子と $a$ をもつ配偶子が $1 : 1$ でできます。

異なる相同染色体（たとえば 1 番の対と 2 番の対）にある 2 組の遺伝子 $A, a$ と $B, b$ を考えます。第一分裂で相同染色体の対が赤道面に並ぶとき、どちら側にどちらの染色体が行くかは対ごとに無関係に決まります。そのため $A$ が $B$ と一緒に行くか $b$ と一緒に行くかは偶然で、 $A a B b$ からは $A B : A b : a B : ab = 1 : 1 : 1 : 1$ の配偶子ができます。これが独立の法則で、成り立つのは 2 組の遺伝子が別々の相同染色体にあるときに限られます（同じ染色体上にある＝連鎖しているときは成り立たない）。

また、個体がもつ遺伝子の組み合わせ（ $AA$ , $A a$ , $aa$ ）を遺伝子型、実際に現れる形質を表現型といいます。同じ遺伝子が対になった $AA$ , $aa$ をホモ接合、異なる遺伝子の対 $A a$ をヘテロ接合といいます。 $AA$ と $A a$ はどちらも顕性形質を示すので、表現型だけでは見分けられません。そこで潜性ホモ接合体 $aa$ と交配させる検定交雑を行います。 $aa$ の配偶子は必ず $a$ なので、子の表現型の比が相手の配偶子の比をそのまま映し、相手の遺伝子型がわかります。

手順

記述がどの法則・用語についてのものかを見分ける（分離の法則／独立の法則／遺伝子型・表現型／ホモ・ヘテロ接合／検定交雑）
分離の法則なら「1 対の対立遺伝子が、減数分裂第一分裂で相同染色体とともに分かれ、別々の配偶子に入る」と照らし合わせる（ $A a \to A : a = 1 : 1$ ）
独立の法則なら「別々の相同染色体にある 2 組の遺伝子が、互いに無関係に配偶子に分配される」と照らし合わせ、連鎖している場合には成り立たないことを確認する（ $A a B b \to A B : A b : a B : ab = 1 : 1 : 1 : 1$ ）
用語の記述なら定義と照らし合わせる（遺伝子型＝遺伝子の組み合わせ、表現型＝現れる形質、ホモ接合＝ $AA$ ・ $aa$ 、ヘテロ接合＝ $A a$ ）
検定交雑の記述なら「相手は潜性ホモ接合体 $aa$ 」「子の表現型の比＝調べたい個体の配偶子の比」と照らし合わせる
すべての選択肢を判定し、条件に合うもの（正しいもの）を選ぶ

例題

遺伝の法則と減数分裂についての記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア　分離の法則は、減数分裂の第二分裂で染色分体が分かれることによって起こる。

イ　独立の法則は、同じ染色体上にある 2 組の対立遺伝子についても常に成り立つ。

ウ　遺伝子型が $A a$ の個体を潜性ホモ接合体 $aa$ と交配すると、子の表現型は顕性：潜性 $= 1 : 1$ となる。

エ　遺伝子型が $AA$ の個体はヘテロ接合体であり、 $A a$ の個体はホモ接合体である。

選択肢の記号を答えよ。

例題の解答

手順 1 で、ア・イは法則と減数分裂の対応、ウは検定交雑、エは用語についての記述だと見分ける。

ア（手順 2）: 対立遺伝子 $A$ と $a$ は相同染色体の上にあり、相同染色体が分かれるのは第一分裂である。第二分裂で分かれる染色分体は複製でできた同じ遺伝子をもつので、対立遺伝子が分かれることにはならない。誤り。

イ（手順 3）: 独立の法則が成り立つのは 2 組の遺伝子が別々の相同染色体にあるときで、同じ染色体上にある（連鎖している）と一緒に配偶子に入りやすい。「常に成り立つ」は誤り。

ウ（手順 5）: $A a$ の配偶子は $A : a = 1 : 1$ 、 $aa$ の配偶子はすべて $a$ なので、子は $A a : aa = 1 : 1$ 、表現型は顕性：潜性 $= 1 : 1$ となる。正しい。

エ（手順 4）: $AA$ は同じ遺伝子の対なのでホモ接合体、 $A a$ はヘテロ接合体である。逆になっているので誤り。

手順 6 より、正しいものはウ。

答え:

ウ

よくある誤り

分離の法則を減数分裂の第二分裂（染色分体の分離）と結びつけてしまう誤り。正しくは、対立遺伝子 $A$ と $a$ が分かれるのは相同染色体が分かれる第一分裂で、 $A a \to A : a = 1 : 1$ の配偶子ができる
独立の法則がどんな 2 組の遺伝子にも成り立つと考えてしまう誤り。正しくは、別々の相同染色体にある遺伝子どうしでだけ $A a B b \to A B : A b : a B : ab = 1 : 1 : 1 : 1$ となり、同じ染色体上にある（連鎖している）遺伝子では成り立たない
表現型が同じなら遺伝子型も同じだとしてしまう誤り。正しくは、 $AA$ と $A a$ はどちらも顕性形質を示すが遺伝子型は異なり、区別するには検定交雑が必要である
検定交雑を顕性ホモ接合体 $AA$ との交配としてしまう誤り。正しくは、潜性ホモ接合体 $aa$ と交配する。 $AA$ と交配すると子はすべて顕性形質になり、相手が $AA$ か $A a$ かを見分けられない

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）
エンドウの種子の形には、顕性形質の「丸」と潜性形質の「しわ」がある。丸い種子をつくる個体には、遺伝子型が $AA$ のものと $A a$ のものがあり、見かけだけでは区別できない。そこで、遺伝子型を調べたい個体を、潜性の遺伝子についてホモ接合の個体（遺伝子型 $aa$ ）と交配し、生じた子の表現型の分離比から、調べたい個体の遺伝子型を判定する。このような交配を何というか。漢字で答えよ。

この技能の次に学べること

独立の法則と 2 組の遺伝子の遺伝（高校生物遺伝と生殖・発生）
伴性遺伝（高校生物遺伝と生殖・発生）
複対立遺伝子と ABO 式血液型（高校生物遺伝と生殖・発生）
連鎖と組換え・遺伝的多様性（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））
被子植物の配偶子形成と重複受精（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））
母性因子と体軸の形成（高校生物遺伝と生殖・発生（知識））
遺伝子頻度と遺伝子型頻度（高校生物生物の進化と系統）