今回は、真核生物の細胞において、どのようにして遺伝子からタンパク質が合成されているかを学んでいきます。完成品となるタンパク質は、「アミノ酸」と呼ばれる物質から作られています。遺伝子は、各タンパク質のパーツとなるアミノ酸の順番に関する情報を持っていますが、実際に遺伝子からタンパク質が合成されるためには「転写」、「修飾」、「翻訳」という三つのフェーズが必要です。

図） DNA からタンパク質が合成される一連の流れ（Created with BioRender.com）

転写

転写は、DNAの塩基配列のうち、合成したいタンパク質に関する遺伝子の情報だけを取り出すフェーズです。なぜこのようなことをするかというと、DNAはあくまで膨大な情報の貯蔵庫のような存在であり、タンパク質を合成する度に貯蔵庫をまるごと利用するのは効率的ではないからです*1。ヒトであれば、一細胞当たり約20,000種類の遺伝子が存在していますが、実際はその細胞が担う機能や状況によって必要なタンパク質は異なり、全ての遺伝子を同時に利用する機会はありません。そのため、必要なタンパク質だけを効率よく合成できるDNAの鋳型のような存在が望まれます。 そこで、DNAは「 メッセンジャー RNA(mRNA)」と呼ばれる物質に、合成したいタンパク質に関連する遺伝子の塩基配列だけをコピーします*2。これが「転写」と呼ばれる過程です。ここで、転写に関して注意しておきたいことが二つあります。

一つ目は、mRNAの塩基配列はもとのDNAの塩基配列と全く同じではないということです。DNAは二重らせん構造を取っており、互いの鎖はお互いに相補的な配列になっていること、DNAを複製する際は二重らせん構造をほどき、各々の鎖に相補的な鎖を合成しますが、DNAからmRNAに転写される際も同様で、転写されるmRNAはもとのDNAと全く同じ塩基配列ではなく、これに一対一で対応した相補的な塩基配列となります。二つ目は、mRNAで使用される塩基の種類です。DNAではA,T,G,Cの4種類の塩基が用いられていることは何度か説明してきました。mRNAにおいては、DNAと同じくA,G,Cの3種類の塩基は用いられていますが、残り1種類は「ウラシル(U)」という別の種類の塩基が用いられています*3。つまり、mRNAはA,U,G,Cの4種類の塩基から構成されているということです。

修飾

DNAから転写されたmRNAは、次に「修飾」のフェーズに移ります。

修飾は、タンパク質を合成するにあたってmRNAをより使いやすくするためのいくつかの処理だと理解してください。修飾の中でも最も大がかりな処理の一つである「スプライシング」について説明します。スプライシングとは、mRNAから直接アミノ酸を指定する塩基配列だけを切り出して再構成するという処理です。遺伝子はタンパク質の合成を担う領域ですが、実は遺伝子中の塩基配列全てがアミノ酸の順番を直接指示しているわけではありません。図のように、遺伝子はアミノ酸の順番を直接指示する「エキソン」と呼ばれる塩基配列と、それ以外の「イントロン」と呼ばれる塩基配列が複雑に混ざって構成されています。イントロンはアミノ酸の順番を指示する働きを持っていないので、一見、非遺伝子領域と同じ存在のように思われるかもしれません。しかし、mRNAから必要なエキソンのみを取り出すスプライシングの手順を見ていくと、イントロンがタンパク質の合成において大きな意義を持っていることが分かります。スプライシングでは、mRNAから必要なエキソンのみが切り出されます。このとき、切り出されたエキソン同士は様々な組み合わせで再結合することが分かっています。

図では、エキソン1～5までの5種類のエキソンがあり、これをスプライシングによって切り出すことで(1,3,5)や(2,3,4)といった様々な組み合わせのmRNAになることが示されています。こうしたスプライシングを行うメリットは、もとは同じDNAの領域から転写されたmRNAであっても、スプライシングによってエキソンの組み合わせのバリエーションが広がるという点にあります。実際、ヒトの遺伝子は一細胞当たり約20,000種類存在しますが、スプライシングを行うことでこれらの遺伝子から切り出されるエキソンの組み合わせは約10万種類にも及ぶことが分かっています。これはイントロンによってエキソンが区切られているからこそ実現可能なことであるといえます。また、イントロンはmRNAを細胞内で運搬したり、この後で説明する「翻訳」をサポートしたりと様々なサポートを行っていることも分かっています。スプライシングなどの修飾を受けて成熟したmRNAは、細胞核を出て「リボソーム」と呼ばれるタンパク質の工場に移動し、最後の「翻訳」と呼ばれるフェーズに入ります。

翻訳

翻訳では、mRNA上の三つの塩基を一セットとして、三塩基ごとにアミノ酸を指定していきます。この三塩基のセットのことを「コドン」と呼びます。下記の表は「コドン表」といい、それぞれのコドンと対応するアミノ酸の一覧を示しています。縦の行がコドンのうちの一つ目の塩基を、横の列が二つ目の塩基を表しています。一つのコドンはA,G,C,Uの4種類の塩基を自由に使った三つ並びを一セットとする塩基配列ですから、コドンは全部で4×4×4=64種類が存在します。生体内で利用されるアミノ酸は全部で20種類あることが分かっており、64種類のコドンがそれぞれのアミノ酸を指定しています。また、64種類のコドンと各アミノ酸の対応関係は全ての生物で同一です。「翻訳とは、コドン表の通りにmRNAからアミノ酸が呼び出される過程である」と理解してください。

表）コドン表

セントラルドグマと遺伝子発現のプロセス

mRNAはタンパク質の工場となるリボソームにおいて、上記のコドン表に基づいてアミノ酸を順番に呼び出します。呼び出されたアミノ酸は既に呼び出されたアミノ酸に順番に繋げられ、タンパク質が合成されていきます。この過程が「翻訳」です。mRNAは最後まで翻訳されると、最終的に分解されて役目を終えます。以上が真核生物におけるタンパク質を合成する一連の流れです。このように、生物の遺伝情報であるゲノムが「DNA(遺伝子)→mRNA→タンパク質」という順で伝達され、タンパク質の合成に至るという考え方を「セントラルドグマ」といいます。また、セントラルドグマにおいて遺伝子がタンパク質に変換されることを「遺伝子が発現する」と表現します。「遺伝子が発現する」ということは、その遺伝子が持つ情報からタンパク質が合成されることを意味しているのです。

*1　DNA をそのまま利用するというのは、買い物をする度に銀行へお金を下ろしに行くようなことだと考えると、その非効率さが分かりやすいでしょう。

*2　mRNA は「RNA(リボ核酸)」と呼ばれる物質の一種です。RNA は DNA の仲間のようなものだと理解してください。なお、*9の例であれば、mRNA は貯金の一部を入れておく財布に相当します。

*3　一説によれば、これは進化の過程で DNA がUの代わりにTを用いるようになったことが原因であるとされています。
 
 

前回は、生物のゲノムの本体はDNAの塩基配列であり、半保存的複製によって保存、伝達されていくことを説明しました。ここからは、DNAの塩基配列が持つ情報が何を意味しており、またどのように利用されているかについて説明していきます。

生物の細胞は、その種類ごとに様々な形態を保持したり特定の機能を実現したりしています。例えば、皮膚の細胞は細胞同士が密に接着することで皮膚を形成し、外界からのバリアとして作用します。心臓の筋肉を構成する細胞は、細胞が収縮することで心臓を動かし、全身に血液を送り出す働きをします。こうした細胞の形質を実現しているのは「タンパク質」と呼ばれる物質です。タンパク質は、アラニン、グリシン、メチオニンなど全部で20種類の「アミノ酸」と呼ばれる物質が多数結合して作られる物質で、その種類によって様々な機能を持っています。皮膚の細胞であれば、「コラーゲン」というタンパク質が細胞に耐久性を与えて構造維持に寄与します。心臓の細胞であれば、「サルコメア」というタンパク質が細胞を収縮させ、全身に血液を送り出す働きをサポートします。動物が生きるために必要な脂質や鉄分などを体内で運搬するのも、「輸送タンパク質」というタンパク質の一種です。これ以外にも、昨今の新型コロナウイルスの流行に伴って耳にする回数が増えた「抗体」も、その正体は「防御タンパク質」というタンパク質の一種です。

このように、生物が自身の姿形や機能である「形質」を維持して生存するためには、あらゆる場面において多様な役割を担うタンパク質が必須となります。そしてゲノムの本体であるDNAは、まさにこのタンパク質を合成するために必要な情報に他なりません。

現在の生物学では、DNAは「遺伝子領域」と「非遺伝子領域」と呼ばれる二つの領域に大きく分けることができると考えられています。遺伝子領域は単に「遺伝子」とも呼ばれ、主にタンパク質の合成やそれに関わる分子の合成を担っています。遺伝子はタンパク質の設計図のようなものだと理解してください。もう一方の非遺伝子領域は、タンパク質の合成に直接的には関与しない領域のことを指します。非遺伝子領域は「ジャンクDNA」などとも呼ばれ、かつては何の役割も持たない無駄な領域であると考えられていましたが、タンパク質の合成やDNAの複製を促したり、逆に抑えたりする働きに関わる塩基配列が含まれていることが分かってきています。

上記をまとめると、DNAが持つ情報とはタンパク質の合成に関与する情報であり、このうち主に遺伝子がタンパク質の合成に関わる中心的な役割を果たしています*。なお、ヒトの場合、一つの細胞内のDNAには合計約20,000個の遺伝子が存在するとされています。

※この説明を聞くと、DNA 中のほとんどは遺伝子で、非遺伝子領域はわずかであると感じるかもしれません。しかし、実際はゲノム全体における遺伝子の占める割合は大きくないことが分かっています。例えばヒトの場合、遺伝子が占める割合は DNA 全体の30%ほどであり、残りの 70%は非遺伝子領域が占めています。
 
 
次回は、タンパク質の作り方を学んでいきましょう。
 

今回は、ゲノムの本体となっているDNAの塩基配列がどのように合成され、子孫へ引き継がれていくかを説明します。

①ゲノムは全ての源であるでも説明したように、全ての生物の構造的、機能的な基本単位は細胞です。一つの個体を構成する細胞の数は生物によって異なりますが、いずれの場合も「細胞は無から生じることはなく、全ての細胞は細胞から作られる」という共通した考え方があります。この考え方を「細胞説」と呼びます*1。

「細胞は細胞から作られる」というのは、各細胞が自分自身を「複製(コピー)する」という意味です。真核生物の細胞は自らのゲノムを、染色体を媒体として保存しており、その本体はDNAの塩基配列です。そのため、細胞を複製することの本質は、ゲノムの本体であるDNAを複製することになります。全ての細胞は自身のDNAを複製して分裂することにより、自らと同じ構造や機能を持った細胞のコピーを新たに生み出しているのです。この過程を「細胞分裂」と呼びます。

ここでは下図を用いて、細胞が分裂する際の仕組みについて説明します。

図） 細胞周期と DNA の複製（Created with BioRender.com）

この図に示すように、細胞は「細胞周期」と呼ばれる一連の期間の中で自らのコピーを作り、二つの細胞に分裂します。細胞周期は主に次の四つのフェーズから構成されています。

●G1期: 一連の細胞周期に必要なエネルギーが足りているかどうかをチェックする

●S期: DNAを複製する

●G2期: DNAが正確に複製されたかどうかをチェックする

●M期: 細胞を二つに分裂させる

この四つのフェーズのうち細胞周期のメインとなるのは、DNAを複製するS期です。S期では、DNAの二重らせん構造がほどかれて1本ずつの長い鎖になり、それぞれの鎖を鋳型として、その鎖に相補的な鎖が新たに合成されます。合成された鎖は鋳型の鎖とペアとなって再度二重らせん構造を形成し、複製が完了します。このように、DNAの二本鎖の片方を鋳型としてもう片方を新たに作り上げる複製の仕組みを「半保存的複製」と呼びます。S期で半保存的複製を行った細胞は、G2期でDNAが正しく複製されたかをチェックしたのち、M期で二つの細胞に分裂します。この一連の流れが細胞周期の一サイクルであり、一サイクルの細胞周期を経ると一つの細胞が二つに分裂するのです*2。

真核生物は、受精卵という一つの細胞に始まり、上記の細胞周期を繰り返すことによって全身の細胞が全て同じDNAを持つようになります。生殖細胞も体細胞も、同じ受精卵のDNAが半保存的複製によって生み出されているため、全て同じDNAを持っています。父親の精子と母親の卵子が受精することで、生殖細胞が持つDNAは子孫へと引き継がれ、以後これらの繰り返しによってDNAは保存、伝達されていくのです。

*1　細胞説からは「あらゆる生物は既に存在している生物からしか誕生しない」という考え方が演繹的に得られます。

*2　細胞周期のフェーズには、ここで挙げた他に「G0 期」という細胞周期を一時休止させるフェーズがあります。
 
 
次回は、ＤＮＡの延期配列が持つ情報の意について説明します。

前回の、①ゲノムは全ての源である では、生物の遺伝情報のことを「ゲノム」と呼び、真核生物においては「染色体」と呼ばれる物質を媒体としてゲノムが保存し、遺伝情報を伝達していくことを説明しました。ここからは、真核生物の細胞において染色体がどのような情報を保有し、どういった構造を取っているかという情報体系を学んでいきます。

情報は何らかの媒体を通じて表現されたものである以上、何らかの方法で計測することができるという性質を持っています。例えば、本書では筆者が伝えたい情報を「ひらがな」、「カタカナ」、「漢字」、「アルファベット」といった計測可能な「文字」によって表現しています。こうすることで、送り手の概念でしかなかった情報が明確な形を持って受け手に伝達されるわけです。

同じように、生物のゲノムも計測可能な何らかの意味を持つ「文字」によって構成されています。もっといえば、その文字は細胞が読み取り、利用しやすい形式であることが分かっています。その文字の正体とは、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)というたった4種類の「塩基」と呼ばれる物質です。

ゲノムは基本的に、この4種類の物質からなる文字配列によって記述されます。このことはコンピュータの世界における情報の構造と似ています。コンピュータの内部においては、カメラで撮影した写真やパソコンの文書ファイルなどのデジタルな情報は、全て0と1の二つの数字の組み合わせからなる文字配列によって記述されています。これは「二進法」と呼ばれる表現法です。例えば、「01010101111111000」という文字配列は写真Xのある一部分を意味する、といったように、二進法で表現された文字配列は一定の法則に基づいてコンピュータ内で処理されるデジタルな情報を構成しています。

生物のゲノムも同様に、「心臓を拍動させる」とか「象の鼻を長くする」といったような生物の形質を実現する情報は、A, T, G, Cのたった4種類の文字を用いた文字配列によって構成されているのです。

染色体の構造とヌクレオチドの役割

次に、染色体の構造と塩基の関係について詳しく見ていきましょう。細胞内にある各染色体は、「デオキシリボ核酸(DNA)」と「ヒストン」と呼ばれる2種類の物質から構成されており、DNAが2本の長い鎖によってらせん状の構造を取り、ヒストンに巻き付くような形となっています(図)。このDNAの構造を「二重らせん構造」と呼ぶことは有名です。

二重らせん構造を形成しているDNAの鎖をほどいて1本ずつ観察してみると、各鎖は「ヌクレオチド」と呼ばれる構造物が多数連なった形状をしています。ヌクレオチドは、
・A, T, G, Cのいずれかの塩基
・「デオキシリボース」と呼ばれる、五つの炭素原子を骨格に持つ糖の一種
・リン酸
が一つずつからなる物質です。このうち、デオキシリボースとリン酸はどのヌクレオチドにおいても共通しており、各ヌクレオチドの違いはA,T,G,Cの塩基の種類によって決定します。ヌクレオチド一つは遺伝情報の一文字分に相当するため、例えば10個の連続するヌクレオチドは、「ATTGGCCTC」のような10文字分の塩基が作る遺伝情報を持つことになります。この塩基が作る遺伝情報の文字列のことを「塩基配列」と呼びます。

なお、塩基配列をどちらの向きに読むかは、ヌクレオチド同士が結合する向きによって決定されます。細かい仕組みはここでは割愛しますが、一般的にはこの向きを「5ʼ」と「3ʼ」の数字を用いて「5ʼ-ATTGGCCTC-3ʼ」のように明記し、「5ʼから3ʼ」の向きに読むというルールが定められています。この例であれば「A→T→T→……→T→C」の向きに左から右に読まれます。これがもし「3ʼ-ATTGGCCTC-5ʼ」であれば、この塩基配列は「C→T→C→……→T→A」と右から左に読まれることになります。

図）染色体の構造　～二重らせん構造～　DNAの構造まで（Created with BioRender.com）

向きを持ったヌクレオチドからなるDNAは、長い2本の鎖が向かい合い、互いの鎖の塩基同士で結合することで二重らせん構造を取ります*1。

このとき、それぞれの塩基はお互い特定の相手とのみ結合するという性質を持っており、Aは向かい合う鎖のTと、Gは向かい合う鎖のCと特異的に結合します。これは、二本鎖のうち一方の塩基配列さえ決定すれば、向かい合う他方の鎖の塩基配列はただ一通りに決定するということを意味しています。また、お互いの鎖は常に逆向きに結合するという性質も持っています。例えば、二本鎖のうち一方の塩基配列が「5ʼ-AATGCC-3ʼ」であれば、他方は必ず「3ʼ-TTACGG-5ʼ」という向きの塩基配列になるということです。このように、一方の塩基配列に対して一通りに定まる他方の塩基配列のことを「 相補的な塩基配列 」 と呼びます。 先の例であれば、「5ʼ-AATGCC-3ʼ」の相補的な塩基配列は「3ʼ-TTACGG-5ʼ」となります。

DNAの構造の理由とヒストンの役割

それでは、DNAはなぜこのような構造を取っているのでしょうか。そのヒントは、染色体のもう一つの構成要素である「ヒストン」に隠されています。ヒストンは、ミシン糸を巻き付けるボビンのような存在で、長いDNAの二本鎖を巻き付けて染色体を細胞核に収納可能なサイズまで折りたたむ役割を担っています。
ヒトの細胞を例にとって考えてみましょう。

ヒトの細胞は平均して直径0.02mm(20μm)ほどの非常に小さなサイズです。その中には全部で46本の染色体が存在していますが、仮に全ての染色体について、DNAをヒストンからほどき、二重らせん構造を伸ばして1本の直線的な鎖にして繋げたとしましょう。このとき、この1本の鎖の全長はどのくらいになるでしょうか？

正解はなんと約2m。直径0.02mmしかない細胞の中には細胞核以外にも数多くの細胞小器官が存在しているにもかかわらず、46本の染色体を直鎖状に繋ぐだけで、もとの10万倍もの長さになるのです。これは染色体が、通常とてつもない圧縮率によって空間的に圧縮されていることを意味します。DNAは二重らせん構造を取ることによって空間的な長さを短縮し、さらにヒストンに巻き付けることによって小さな体積で多くの情報量を保有することに成功しているのです*2。

*1　DNA の二重らせん構造を発見したのは、ジェームズ・ワトソン、フランシス・クリックの二人です。彼らは 1953 年にわずか2ページの論文にまとめて大手英文科学雑誌「Nature」に投稿しました。その功績が認められ、彼らは 1962 年にノーベル医学・生理学賞を受賞しています。

*2　ヒトでは一細胞当たり 60 億個の塩基が存在しています。向かい合う鎖の塩基で見ると30 億対のペアとなるため、これを「30 億塩基対」と表現します。
 
 
次回、③DNA複製工場の見学では、DNAが相補的な二本鎖からなる理由を説明します。

私たちがすむ地球にはおびただしい数の生物がすんでいます。既に確認されているだけでも約175万種類の生物がいるとされ、まだ知られていない種の生物も含めればその数はなんと1000万～1億種にものぼるといいます。私たち人間は、地球上に生きるほとんどの生物の姿形をまだ知らないといっても過言ではありません。

この無数に存在する生物種同士は、一体何をもってお互いを異なる種としているのでしょうか。例としてヒトとキリンの相違点を考えてみましょう。おそらく多くの方が「キリンはヒトよりもずっと長い首を持っている」と答えることでしょう。なかには「ヒトは二足歩行で、キリンは四足歩行である」とか、「ヒトは雑食動物で、キリンは草食動物である」と答える方もいるかもしれません。これらの回答は、いずれもヒトとキリンの相違点を正しく捉えています。

しかし、少し広範な視点で考えてみると、ヒトもキリンも首を持っていますし、自らの足によって移動できますし、他の生物を摂取してエネルギーに変換しているといえます。つまり、先ほど挙げた特徴は共通点と見ることもできるはずです。それどころか、考えれば考えるほどヒトとキリンにはむしろ共通点の方が多く、「首がある」とか「足がある」といったほとんどの特徴が共通している中で、そうではない部分が相違点として目立って見えているのだと気がつきます。

このように考えると、先の問いに対して答えることは実はとても難しいと分かります。見た目や機能といった次元だけで生物の多様性を記述することはあまり現実的ではないようです。それでは、一体何が生物ごとの違いを規定しているのでしょうか？この謎を紐解く伴は「遺伝学(genetics)」と呼ばれる学問の中にあります。

親となる生物は、子孫となる生物に対して彼らが持つべき特性を正確に伝えています。ヒトからキリンが生まれることはありませんし、ヒマワリの種からネコが誕生することはありえません。これは生物が自らを構成する全てを、ある種の「情報」として子孫に遺伝させているからです。ヒトはヒトであるための固有の情報を持っていますし、キリンやヒマワリなども同様です。また、遺伝するのは姿形だけではありません。生物が活動するために必要な代謝などの活動も、遺伝した情報（遺伝情報）によって規定され、複雑な化学反応からなるシステムの駆動によって行われています。遺伝情報とは、いわば生物の根幹となる「データ」なのです。

ゲノムワールド

地球上に存在する全ての生物は、各々の「形質(姿形や機能のこと)」に関する情報を「ゲノム」と呼ばれる遺伝情報として保有しています。ヒトが二足歩行をすることも、キリンの首が長いことも、全ては各生物が保有するゲノムに基づいて決定されています。このゲノムは「セントラルドグマ」と呼ばれる概念のもと、生物の形質を特徴付ける様々なタンパク質を合成するために利用されています。まずはゲノムがある種の「情報」であり、一定のルールに従って保存されているということを学びましょう。

ゲノムは全ての源である

一般に、情報とは文字や数字といった記号によって表現され、相手に指令を送ったり知識をもたらしたりするもののことをいいます。あなたが読んでいるこの本の内容も、リビングでくつろぎながら見るテレビ番組の内容も、全てはある種の情報です。情報は私たちの身の周りにあふれており、生活を成り立たせる上で欠かすことができません。これと同様に、生物の形質を維持して子孫へと伝達していくためには、形質の遺伝にまつわる情報(遺伝情報)が必要となります。この遺伝情報のことを生物学の用語で「ゲノム」と呼びます。ゲノムは生物が持つ遺伝情報の総体を意味する言葉だと理解してください。

ここからは、染色体について理解するために、生物の体の構成を説明していきます。全ての生物の体は「細胞」と呼ばれる小さな箱から構成されています。細胞は生物の最も基本的な構成単位であり、ミジンコのように一つの細胞から構成される「単細胞生物」もいれば、ヒトのように数十兆個もの多数の細胞から構成される「多細胞生物」もいます。また、生物は細胞の「構造」の違いをもとにして、細菌や藍藻類が属する「原核生物」とそれ以外の生物が属する「真核生物」の二つに分類することができます。原核生物と真核生物はいずれも自身のゲノムを細胞内に保有していますが、多くの人が生物と聞いて思い浮かべるのはほとんどが真核生物であるため、ここでは真核生物に絞って話をしていきます*

（*原核生物には染色体は存在しないことが分かっています。）

真核生物の細胞

真核生物の一つ一つの細胞の中には、エネルギーを産生する「ミトコンドリア」や、脂質の代謝を行う「滑面小胞体」など、細胞の機能や形態に関わる様々な器官が存在しています。

図）真核生物の細胞（Created with BioRender.com）

その中で最も重要なのは、「細胞核」と呼ばれる器官です。細胞核は一つの細胞当たり一つだけ存在する器官で、この内部にゲノムの媒体となる染色体が入っています。

染色体は一つの細胞の中に生物種ごとに決まった数だけ存在します。ヒトの場合、全身のどこから細胞を取ってきても一つの細胞当たりの染色体の本数は原則として46本です。イヌなら78本、コイなら100本というように、一細胞当たりの染色体の本数は多くの生物において偶数本です。これは新しい個体が誕生する際に、父親・母親となる個体からそれぞれ同じ本数ずつ染色体が引き継がれるからです。ヒトであれば、父親の精子と母親の卵子が23本ずつの染色体を持ち、受精して作られる「受精卵」の染色体の本数は合計で46本になります。

また、それぞれの親から引き継ぐ23本の染色体のうち、22本は「常染色体」、残りの1本は「性染色体」と呼ばれます。常染色体は大きさ順に1番染色体から22番染色体まで番号が付けられており、父親と母親から引き継ぐ同じ番号の染色体は、同じような大きさで似たような情報を持ちます。一方、性染色体は生物学的な性別の決定に関与する染色体です。性染色体にはX染色体とY染色体の2種類があり、男性の場合はX染色体とY染色体を1本ずつ、女性の場合はX染色体を2本持っています。自分の子供にはどちらか一方のみ引き継ぐため、父親からY染色体、母親からX染色体を引き継いだ場合は、子供は生物学的に男性となります。父親と母親からともにX染色体を引き継いだ場合は、生物学的に女性となります。

このように、ヒトをはじめとするほとんどの生物は、決まった数の染色体を媒体として自身のゲノムを子孫へと引き継いでいくのです。なお、真核生物の細胞のうち、生殖の際に卵子や精子のもととなる細胞のことを「生殖細胞」、それ以外の細胞のことを「体細胞」と呼びます。実際に子孫にゲノムを引き継ぐ働きをするのは生殖細胞です。全身の臓器や筋肉、神経などを構成する体細胞は自分の子供にそのまま引き継がれないということをイメージすれば分かりやすいでしょう。生殖細胞も体細胞も、全ては一つの受精卵から始まりますが、発生の過程でそれぞれの細胞が持っている役割が変化していくのです。

次回、②2重らせんは美しい　へ続きます。