【大学入試】高校生物の基礎の基礎！メンデルの法則を徹底解説

time 2021/12/06

メンデルの法則は、高校の生物学で最初に学ぶ分野の一つですが、最も重要な分野の一つでもあり、大学入試でも多用されています。メンデルの法則は、遺伝学の入り口であり、この法則を理解しなければ先に進むことはできません。メンデルの法則は、優性の法則、分離の法則、独立の法則の3つに細分化されています。今回は、メンデルの法則のうち、「顕性」「分離」「独立」の3つについて解説します。

優位性の法則：残りの特性は1つだけ？

優位性の法則植物では、花びらが赤いとか、豆の表面にシワがあるとか、遺伝的な形質を「形質」といいます。しかし、個々の形質が必ずしも子孫に引き継がれるとは限りません。いくつかの特徴が消えます。同じ種類の植物で、黄色の花を咲かせるものと、青い花を咲かせるものがあるとします。この2つの植物を交配すると、黄色の花しか咲かないという事態も起こり得ます。この場合、黄色い花は「顕性遺伝子」、青い花は「潜性遺伝子」と考えられます。

※従来使われてきた「優性」「劣性」という言葉は、それぞれ「顕性」「潜性」という言葉に置き換えられました。詳しくはこちら「遺伝の「優性」「劣性」使うのやめます　学会が用語改訂」をご覧ください。

顕性遺伝子には大文字を、潜性遺伝子には小文字を使うのが一般的です。ここでは、顕性遺伝子である黄色い花をAA、潜性遺伝子である青い花をaaと表記しています。

黄色い花と青い花を掛け合わせた結果は、次のように表されます。

黄色い花(AA)×青い花(aa)→黄色い花(aa)

ある個体の中に顕性遺伝子と潜性遺伝子があれば、顕性遺伝子が持つ形質が現れます。これは「顕性の法則」と呼ばれています。

分離の法則：減数分裂で対になる形質遺伝子が分断される

分離の法則動植物では、配偶子を作る過程として減数分裂があります。減数分裂は、細胞分裂の際に染色体の数が半分になる過程で、生殖細胞が形成される際に起こる。その結果、形質遺伝子のペアが2つに分かれます。その後、これらのバラバラの形質遺伝子が組み替えられます。説明のために、顕性の法則の説明で出てきた2つの黄色い花（Aa）を、クロスさせてみましょう。

黄色い花（Aa）×黄色い花（Aa）→A-a×A-a

その結果、A・a・A・aが別々に組み合わさって、

黄色い花（AA）
黄色い花（Aa）
黄色い花（Aa）
青い花（aa）

ができあがります。

このように、Aとaのような形質遺伝子のペアは、減数分裂の際に分離され、次の世代に引き継がれますが、これは「分離の法則」と呼ばれています。先ほどの例では、形質の分離の結果、潜性遺伝子aも分離されました。黄色い花を2つ掛け合わせると青い花が咲くのはこのためです（aa）。

分離の法則によれば、顕性形質を示す個体と潜性形質を示す個体の比率は3：1であることを忘れてはいけません。しかし、これまで見てきたように、顕性性の法則にも分離の法則にも例外があります。例えば、ペチュニアの場合、赤のペチュニアは遺伝子型AA、白のペチュニアは遺伝子型aaで表されます。しかし、遺伝子型Aaでは赤いペチュニアはできず、ピンクのペチュニアができます。

ある個体に顕性遺伝子と潜性遺伝子が存在するが、どちらの形質も発現していない場合、もう一方の形質が発現することを「不完全顕性」という。この場合、独立の法則に基づく「顕性形質の個体：潜性形質の個体＝3：1」の比率も崩れていることに注意が必要です。

独立の法則　2つの特性は互いに競合しない!

これまでは、形質が1組しかない場合の例を見てきました。しかし、2つのペアの遺伝形質が、結果として得られる個体にどのような影響を与えるのでしょうか？

ある豆の、表面が黄色（Y）、表面が緑色（y）、表面にシワがない（G）、表面にシワがある（g）の2つの個体を交配したとします。

シワのない黄色（yygg）×シワのある緑（yygg）→シワのない黄色（yyGg）

上記の場合、顕性の法則によれば、顕性遺伝子を持つ形質のみが発生します。では、このYyGgの個体を自家受精させるとどうなるのか。

シワのない黄色（YyGg）×シワのない黄色（YyGg）→シワのない黄色、シワのある黄色、シワのない緑、シワのある緑の4パターン。

これらの4つの遺伝子型は、さらに以下のように細分化されます。

しわのない黄色（YYGG、YYGG×2、YYGg×2、YyGy×4）：9パターン。
シワのある黄色（YYgg、YYgg×2） – 3パターン
シワのない緑の3パターン（yyGG、yyGg×2）
シワのある緑の模様（yygg）1個

遺伝子型がYyGgの個体からは、減数分裂でYG、Yg、yG、ygの4種類の生殖細胞が生まれる可能性があります。これが他の個体でも同じであれば、2つを掛け合わせて合計9種類の遺伝子型と4つが生まれる可能性があります。複雑な結果に見えますが、これらの特徴のうち1つだけに着目すると

黄：緑＝（9＋3）：（3＋1）＝3：1

シワなし：シワあり＝（9＋3）：（3＋1）＝3：1

ご覧のように、分離の法則に従って3：1の比率を維持することができました。2つ以上の異なる形質が対立する場合、2つの形質は独立して継承され、結合されることはありません。これは「独立の法則」と呼ばれています。

まとめ

私たちは、メンデルの法則を「顕性の法則」「分離の法則」「独立の法則」の3つに分けて解釈しました。遺伝学の分野では、他にも3つの形質のグループに関わる問題や、遺伝子マッピングに関する問題があります。しかし、どんなに複雑な問題であっても、基本的な法則はメンデルの法則であることを忘れてはいけません。

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