遺伝子が自己保存・複製をしたがる物理・化学的メカニズム

質問

遺伝子は、ドーキンスの言葉を使えば、

自己複製子

などと呼ばれることがあります。

で、質問したいのは、

遺伝子のどのような物理化学的性質が、
これを自己保存・複製することを促しているのでしょうか？

なにか、特に、
エントロピーが増加する　
エネルギー安定性が増す
などなど、
分かりやすい関数を最大化するべく複製しているというような説明をしてくださるとベストです。

また、そこまで、単純でなくても、
間接的に答えてくださっても結構ですし、
文献などを紹介してくださってもかまいません。

宜しくお願いします。

注意：　ここでは、例えば、
mRNA が作られて、…　云々
というような、
いわゆる「至近要因」自体の説明を求めているわけではありません。
その背景にある物理化学的要因を求めています。

もっとも、至近要因的な説明でも、
なにか、DNA などがおかれた物理・化学的環境を記述してくださって、
「これが、複製を促す」
というような答えを下さってもうれしいです。

回答No.6

kaazuu · ベストアンサー

どうも。前回は、お粗末な文章ですみません。
国語力に乏しく質問の意味が分からないところも多々あるのですが、僕の理解できた（？）範囲で意見として書いてみます。

＞と、以上、悲観的なところを述べた上で、当初の質問からはかなりずれた、単なるド素人質問になってしまいますが、「一つの見方」としては DNA の複製から複製までの１サイクルの再帰として、細胞分裂を理解することも可能なのでしょうか？

実験室レベル（培養ガン細胞のような均一な形質を持つ細胞集団）で扱う細胞周期は、基本的にいつも同じようなeventが連続していると考えられます。
ただし、個体レベルでは、さまざまな細胞集団から形成されたものなので、細胞によって異なる、と考えられます。

＞分裂を繰り返していくごとに、細胞周囲の環境が異なるため、生成される酵素なども異なってくるので、発生過程で異なる器官へと発生していくと。

そうですね。細胞周囲の環境とは、血中のホルモンの種類、量の変動を指す、と思います。

そうすると、再帰的でない部分は、周囲環境になると思いますが、どのようにミクロに特徴付けられるのでしょうか？

再帰的でない部分とは、具体的に何？イメージが沸かないです？？

＞また、これも超初歩的な質問で申し訳ありませんが、受精卵の初期の段階では、酵素は卵子などに遺伝物質と別に含まれているものを利用したりするのでしょうか？

あまり詳しくはないですが、多分、教科書レベルでは、
卵細胞（母由来）に精子（実際、取り込まれるのは、核）が入るわけですから、最初のうちは卵細胞にすでに存在しているタンパク質を利用します（少なくとも細胞質の成分は）。従って、子供がもつミトコンドリアは母由来となって、アフリカ辺りとかに人類の起源（何とかマザー、ド忘れしました。）があるのでは？となるわけです。

＞ほとんどすべての突然変異が非常に不安定で、次世代に受け継がれない理由を説明していただけるとうれしいです。

これも専門外ですが、分子生物学の教科書レベルでは、突然変異がタンパク質をコードした遺伝子に入った場合に、致死的であるとその個体が淘汰されるから、1細胞レベルで変異が入っても、その細胞に細胞死（アポトーシス）がおきて淘汰されるからだ、と思います。
例えば、遺伝子異常によって、尻尾が生えないネズミがいたとします。個体の生死には関係がないので、ちゃんと生まれ、後代も持続できるはずですが、ネズミ集団でかんがえると、尻尾がないことで、バランスが悪くなって、交尾を行いにくくなった、とかなると、集団遺伝学的には、やがて淘汰されるのでは？と考えられます。

どのレベルの突然変異を問題にするのかでは大きく異なる気がします。前述の細胞周期など、１細胞の生死に関わる遺伝子などの突然変異は致死的になるものが多いと考えられるので、その変異が受け継がれず、一般に、非常に不安定である、と言えるのかもしれませんね。
”変異”ついでですが、最近の流行では、SNPとかありますね。1遺伝子多型と訳されますが。これは、遺伝子そのものの多様性（ある意味遺伝子の変異ですが）みたいなものです（黒い髪とか薄い黒髪、茶髪とかを説明するもの？薬の効き目の個人差を説明するもの）

良い啓蒙書についてですが、分子生物学や生化学の教科書では、上の題材は良く取り上げている問題ですので、どれでもいいのでは（東大の生協とかにはいい本がたくさんありそうですね。）。１冊ではなく、何冊か読めば、正しそうな情報とそうでないものとが区別できるのでは、と思います。

補足

またまた、大変丁寧な回答を本当にありがとうございました。

＞そうですね。細胞周囲の環境とは、血中のホルモンの種類、量の変動を指す、と思います。

これが、再帰的でない部分だと理解しました。

おっしゃるように「ホルモンの種類・量の変動」の違いが別の入力変数となり、
同じ DNA の命令によって、
脳細胞から筋肉細胞まで作れるのでしょうか？

すごいですよね！！！

＞卵細胞（母由来）に精子（実際、取り込まれるのは、核）が入るわけですから、最初のうちは卵細胞にすでに存在しているタンパク質を利用します（少なくとも細胞質の成分は）。従って、子供がもつミトコンドリアは母由来となって、アフリカ辺りとかに人類の起源（何とかマザー、ド忘れしました。）があるのでは？となるわけです。

ネットで簡単に調べたら、
ゴッド・マザーとか、ミトコンドリア・マザーとか言うらしいですね。

エンカルタには、

最近、ヒトのmtDNAのサンプルの比較から、ヒトの祖先は14～29万年前にアフリカにすんでいた、1人の女性ではないかと考えられている。アフリカ人、アジア人、オーストラリア人、ヨーロッパ人、ニューギニア人からとった遺伝子のサンプルからは、何タイプかの特定のmtDNAがあることがわかった。これらのmtDNAのタイプをくらべることで、それぞれの人種が、いつほかの人種からわかれたのかを推測する家系図をつくることができる。こうしてできた家系図では、アフリカ人のmtDNAの枝がもっとも長くて古く、この枝から他の人種が枝わかれしていったとされる。

(C) 1993-2003 Microsoft Corporation. All rights reserved.

とありました。

なるほど、
DNA が複製されるときに利用されるミトコンドリアなどは、別の時点で複製したりしているのでしょう。つまり、ミトコンドリアはミトコンドリアで DNA の情報によって合成された酵素群を利用して、複製する。

で、特にミトコンドリアや、単性生殖の DNA は、
あまり変更も受けずに、
世代を（文字通り、物理的にも、卵というメディアを通じて）超えて、
ずっと複製を繰り返す。

すごく神秘的です。