受精のときのDNAのふるまいについて

質問

精子と卵子が合体して受精が成功します。

精子にも卵子にもDNAがあります。これがどう融合するのか教えてください。
別々のDNAなのにどうやって上手に合体できるのでしょうか？

DNAは塩基の配列でできています。
ですから二重螺旋がほどけて、自分のコピーは簡単にできます。
でも精子と卵子のほどけた同士はどのようなルールに基づいて、融合するのでしょう。
ある部分は精子のDNA、ある部分は卵子のDNAを取捨選択すると思うのですが。あるいはどちらでもない中間のような塩基配列になることもあるのでしょうか？

たとえば「背が高くなる遺伝子」と「背が低くなる遺伝子」が合体した場合、「背が高くなる遺伝子」と「背が低くなる遺伝子」のどちらが選択されるかは確率の問題なのでしょうか？
あるいは、中間的な「背が普通になる遺伝子」になるのでしょうか？

長年疑問だったことです。
どなたかすっきりさせてください。
よろしくおねがいします。

回答No.3

ruehas · ベストアンサー

こんにちは。
つい先日、別の質問に答えるために色々調べましたので、少しは詳しく説明できるかも知れません。

まず、＃１さんの仰る通り、ＤＮＡは受精のときには融合しません。
これに就いてはあとで述べますが、

＞たとえば「背が高くなる遺伝子」と「背が低くなる遺伝子」が合体した場合、「背が高くなる遺伝子」と「背が低くなる遺伝子」のどちらが選択されるかは確率の問題なのでしょうか？
あるいは、中間的な「背が普通になる遺伝子」になるのでしょうか？

我々は産まれるとき、両親から遺伝子として染色体２３個セット（これを一倍体と言います）をそれぞれ、１セットづつ貰います。受精のときそれは融合しないのですから、細胞の中にはそのままの形で２セット（二倍体）あるということになります。
では、融合しないのに、両親の性質や体質がまぜこぜに現れるのはなぜでしょうか？

性質というのは遺伝子単位で現れ、それには優性と劣勢があります。
例えば、二重まぶたは優性です。実は、これも前に「教グー」で出ていたのですが、くせ毛も優性なんだそうです。ですから、明らかに優劣がある場合は、母親から貰った遺伝子が二重まぶたであれば、父親が一重でも子供は九部九厘「二重まぶた」になります。
このように、体質というのは遺伝子単位で、両親どちらかのものが子供に発現します。優性と劣勢がない場合でも、どちらかが発現すれば、もう片方の遺伝子の働きは抑制される仕組みになっています。この場合は確立、もしくは偶然と言っても良いのではないでしょうか。
ですから、この仕組みがきちんと働いている限り、金髪で肌の色が日本人という子供が産まれることはあっても、右目が黒で左がブルーという子供が生まれることはありません。
そして、中間に背の高い子供が産まれたとしても、それは背の高い遺伝子と、背の低い遺伝子がＤＮＡレベルで融合したということではありません。背の高い低いという性質は二重まぶたなどと違い、複数の遺伝子によって定められる性質ですから、組み合わせしだいでは、背の低い両親からジャイアント馬場選手が産まれることもあるはずです。これを「多因子遺伝」と言います。

さて、ＤＮＡが融合するのは受精のときではなく、精子や卵子を作るための減数分裂の際に行なわれます。精子や卵子は、協同作業によって二倍体を作り出すために、減数分裂によって染色体の数を半分に減らした特別な細胞（生殖細胞）です。
厳密には、ＤＮＡが融合するのではなく、ここで染色体の組み替えが行なわれています。これによって、両親がふたつづつ持っていた遺伝子が染色体単位でまぜこぜにされます。
ここで、両親がふたつづつ持っていた遺伝子というのはおじいちゃんとおばあちゃんのものだということになります。ですから、我々は産まれるときそのまぜこぜにしたものをひとつづつ貰ったということですね。
同様に、我々が子供にあげるときも、母親と父親から貰ったものを混ぜてやります。そして、精子や卵子はその都度混ぜ合わせて作るのですから、同じ兄弟でもその組み合わせは違います。

補足

非常にわかりやすい解答、ありがとうございます。
気分がすっきりしました。
ただ、一つだけ疑問が。

＞優性と劣勢がない場合でも、どちらかが発現すれば、もう片方の遺伝子の働きは抑制される仕組みになっています。この場合は確立、もしくは偶然と言っても良いのではないでしょうか。

一卵性双子の場合は同じ遺伝子をもっています。
それでいて同じ姿形をしてします。
ここに、偶然の要素はありますか？
なぜ同じ容姿に発現するのでしょう？

回答No.6

ruehas

こんにちは。
＃３です。
＃５さんからの善意のご指摘に従い、発言の一部を撤回致します。

全ての遺伝子が優性と劣性を持つわけではないといった記述は私の記憶違いだったと思われます。
昔何かの本で読んだと思っていたのですが、確かめもせずに間違った回答をしました。ごめんなさい。

抑制は対立する遺伝子に優性と劣性がある場合に働きます。
Ｏ型はＡ，Ｂに対して劣勢なため発現が抑制されますが、Ａ，Ｂは共に優性であるため両方が発現します。これを「共有性」と言うのだそうです。

従って、優性、劣性のない場合どちらかが抑制されるというのはというのは明らかな誤りでした。

お詫びして訂正致します。
＃５さん、お手数をお掛けしました（冷汗；）

回答No.5

ranx

No.3さんの回答で、違うと思われる部分について一言。

> 体質というのは遺伝子単位で、両親どちらかのものが子供に発現します。
> 優性と劣勢がない場合でも、どちらかが発現すれば、もう片方の遺伝子の
> 働きは抑制される仕組みになっています。この場合は確立、もしくは偶然と
> 言っても良いのではないでしょうか。

こんなことはないはずです。

例としてＡＢＯ式血液型を考えてみます。子どもは両親からＡ・Ｂ・Ｏの
いずれかの遺伝子を一つずつ受け取ります。仮にＡとＯだった場合、
Ａ遺伝子はＡ型の血液型物質を作る酵素を作ります。Ｏ遺伝子がどういう
働きをするのか私はよく知りませんが、いずれにしてもＡ型の血液型物質
が作られ、子はＡ型の血液を持ちます。両親からＡとＢを受け取った場合、
Ａ遺伝子はＡ型の血液型物質を作る酵素を、Ｂ遺伝子はＢ型の血液型物質を
作る酵素をそれぞれ作ります。いずれか片方が他方の働きを抑えるなどと
いうことはありません。その結果、子はＡＢ型の血液になります。

あと、No.1の回答で、誤解を招きそうな表現があったので訂正しておきます。

> 細胞の核の染色体の中で２本のＤＮＡとして共存するだけです。

２本のＤＮＡは、一対の（２本の）染色体になります。１本の染色体に
２本のＤＮＡが共存するわけではありません。

お礼

ありがとうございます。
最後締めていただき、ありがとうございます。
ご老公さまのおいでの場面のようです。

回答No.4

ruehas

こんにちは。
＃３です。回答をお読み頂きありがとうございます。

一卵性双生児ですね。
ぜんぜん気が付きませんでした。質問者さんは鋭い　（＾ぅ＾；

ぜんぜん気が付きませんでしたし、私は今までこれに就いては調べたこともありません。
ですが、ちょっと考えてみました。

まず、全ての遺伝子に優性と劣性があるのであればこの問題は解決するのかも知れません。ですが、何処かの本で、全てがそうではないというのを読んだ記憶があります。今、探してみたのですが、見付からず確認はできませんでした。一応偶然は介在するという仮定で説明しますが、偶然が介在するしないに関わらず、一卵性双生児が別な性質を持つことはあり得ません。

一卵性双生児は、その名の通り、ひとつの受精卵から分裂した細胞がふたつの個体になったものです。
仮に、この兄弟の持つ「全く同じ性質」は、優性と劣性に、確立や偶然も踏まえて決定されたものだとします。この場合、決定されるのは最初の分裂（二分割）の前、もしくはその瞬間でなくてはなりません。理由は判りませんし、本当にそうなのかも判りません。ですが、ふたつに分割されてしまったた細胞に偶然が介在して別々な性質を発現するはずはないのです。
何故ならば、人間（生物）はひとつの受精卵から分裂を始めて、最終的には６０兆という細胞の塊になります。もし、細胞分裂のときに性質の選択に於ける偶然が働くならば、６０兆の細胞の性質がぜんぜんバラバラになってしまいます。従って、一卵性双生児が細胞分裂のときに違う性質を与えられるということはちょっと考えられないのです。

回答No.2

ranx

> その２本のDNAが精子や卵子になるときには、どうなるのでしょう？
> ２本のままでは都合が悪いですよね。

２本のうちの１本だけが１個の精子や卵子に入ります。
（減数分裂と言います。）

お礼

ありがとうございます。
「減数分裂」でネット検索したら、ここに動画がありました。たしかに共存してます。１つの細胞が４つになってました。
http://www.tokyo-med.ac.jp/genet/mfi.htm
これで半分すっきりしました。

補足

ありがとうございます。
では、「背が高い遺伝子」と「背が低い遺伝子」はどのように共存しているのでしょうか。
２つもあって不都合ではないですか。

回答No.1

ranx

> 精子にも卵子にもDNAがあります。これがどう融合するのか教えてください。

「融合」しません。
細胞の核の染色体の中で２本のＤＮＡとして共存するだけです。

補足

えっ、共存ですか。
その２本のDNAが精子や卵子になるときには、どうなるのでしょう？
２本のままでは都合が悪いですよね。