メ ン デ ル の 遺 伝 法 則 ─ エ ン ド ウ 豆 か ら DNA へ

ブ ル ノ の 修 道 院 の 庭

1856 年、 オ ー ス ト リ ア の ブ リ ュ ン (現 チ ェ コ・ブ ル ノ) の 修 道 院。
34 歳 の 修 道 士 グ レ ゴ ー ル・メ ン デ ル (Gregor Mendel, 1822–1884) が、 静 か な 実 験 を 始 め た。

実 験 材 料 は ─ エ ン ド ウ 豆。
メ ン デ ル は、 修 道 院 の 庭 で、 8 年 間 (1856–1863) に わ た り、 約 28,000 株 の エ ン ド ウ 豆 を 育 て、 交 配 し、 結 果 を 統 計 的 に 記 録 し た。

こ の 地 道 な 仕 事 か ら、 「遺 伝 の 法 則」 が 解 き 明 か さ れ た。

な ぜ エ ン ド ウ 豆 か

メ ン デ ル が エ ン ド ウ 豆 を 選 ん だ の は、 偶 然 で は な か っ た:

• 明 確 な 対 立 形 質 ─ 丸 vs し わ、 黄 色 vs 緑、 高 い vs 低 い な ど、 ど ち ら か は っ き り 分 か れ る 形 質 が 多 い
• 1 年 で 何 世 代 も ─ 春 蒔 い て 夏 に 収 穫、 す ぐ 次 の 世 代 を 観 察 で き る
• 自 家 受 粉 と 他 家 受 粉 の 両 方 が 可 能 ─ 純 系 (じ ゅ ん け い) を 維 持 し つ つ、 意 図 的 交 配 が で き る
• 大 量 に 育 て や す い ─ 統 計 的 検 証 が 可 能

三 つ の 法 則

① 優 性 の 法 則 (第 一 法 則)

丸 い エ ン ド ウ (純 系) と し わ の エ ン ド ウ (純 系) を 交 配 し て み る:

P (親 世 代): 丸 × し わ → F1 (子 世 代): 全 部 丸

し わ が 「消 え た」 よ う に 見 え る。
こ れ を、 メ ン デ ル は こ う 解 釈 し た: 「丸 い」 形 質 が 「優 性」 で、 「し わ」 が 「劣 性」 だ と。

② 分 離 の 法 則 (第 二 法 則)

F1 (全 部 丸) の 子 ど も 同 士 (自 家 受 粉) を 交 配 す る:

F1 × F1 → F2: 丸 と し わ が 3:1 の 比 率 で 出 現

F1 で 消 え た は ず の「し わ」 が、 F2 で 復 活 す る。 し か も、 ぴ っ た り 3:1 の 統 計 比 率 で。

メ ン デ ル は こ う 推 論 し た:

• F1 の エ ン ド ウ は、 内 部 に 「丸 の 因 子」 と 「し わ の 因 子」 の 両 方 を 持 つ
• 配 偶 子 (花 粉・胚 珠) を 作 る と き、 こ の 二 つ の 因 子 が 「分 離」 し て 別 々 の 配 偶 子 に 入 る
• こ れ が F2 で 3:1 を 生 む

③ 独 立 の 法 則 (第 三 法 則)

二 つ の 形 質 を 同 時 に 追 う:

丸 ・ 黄 × し わ ・ 緑 → F1: 全 部 丸 ・ 黄 → F2: 9 : 3 : 3 : 1 の 比 率

こ の「9:3:3:1」 は、「丸 と し わ」「黄 と 緑」 が 独 立 に 3:1 の 法 則 に 従 う こ と か ら 導 か れ る (3:1 × 3:1 = 9:3:3:1)。

科 学 の 方 法 と し て の 美 し さ

メ ン デ ル の 仕 事 の 美 し さ は ─

1. 具 体 的 な 実 験 (エ ン ド ウ 豆 を 育 て る)
2. 大 量 の デ ー タ (28,000 株)
3. 統 計 的 解 析 (3:1、 9:3:3:1 の 比 率 発 見)
4. 抽 象 的 仮 説 (「遺 伝 因 子」 と い う 不 可 視 の 存 在 を 推 論)

こ の 流 れ は、 現 代 の 科 学 研 究 の 教 科 書 的 な モ デ ル と な っ て い る。

1865 年 ─ 注 目 さ れ な い 論 文

1865 年 2 月、 メ ン デ ル は ブ リ ュ ン 自 然 科 学 会 で 自 分 の 結 果 を 発 表 し、 翌 年『植 物 雑 種 に 関 す る 実 験』 と し て 論 文 出 版。

だ が ─ 当 時 の 学 界 は、 こ の 論 文 を ほ と ん ど 注 目 し な か っ た。
理 由 は い く つ か 考 え ら れ る:

• メ ン デ ル が 「無 名 の 修 道 士」 だ っ た こ と
• 論 文 が 地 方 の 雑 誌 に 載 っ た こ と
• 当 時、 ダ ー ウ ィ ン の 進 化 論 (1859) が 話 題 を 独 占 し て い た こ と
• 数 学 的・統 計 的 ア プ ロ ー チ が 当 時 の 生 物 学 で 異 質 だ っ た こ と

メ ン デ ル は そ の 後、 修 道 院 長 と な り、 行 政 業 務 に 追 わ れ、 研 究 を 続 け ら れ な か っ た。
1884 年、 自 分 の 仕 事 が 認 め ら れ る こ と な く、 62 歳 で 静 か に 没 し た。

1900 年 ─ 35 年 後 の 「再 発 見」

1900 年 ─ メ ン デ ル 没 後 16 年 ─ 三 人 の 別 々 の 研 究 者 が、 独 立 に 同 じ 法 則 に 到 達 し た:

• ド・フ リ ー ス (オ ラ ン ダ、 ユ ー ゴ・ド・フ リ ー ス)
• コ レ ン ス (ド イ ツ、 カ ー ル・コ レ ン ス)
• チ ェ ル マ ク (オ ー ス ト リ ア、 エ リ ッ ヒ ・ チ ェ ル マ ク)

三 人 と も、 先 行 研 究 を 調 べ て い て ─ メ ン デ ル の 35 年 前 の 論 文 を 発 見 し、 全 て の 法 則 が す で に そ こ に あ っ た こ と を 知 っ た。

こ れ が「メ ン デ ル の 再 発 見」 と 呼 ば れ、 20 世 紀 遺 伝 学 の 出 発 点 と な っ た。

メ ン デ ル → DNA → ゲ ノ ム へ

メ ン デ ル の「遺 伝 因 子」 が、 後 の 科 学 史 で 何 と 対 応 す る か を 整 理:

• 1865 ─ メ ン デ ル「遺 伝 因 子」 (factor)
• 1909 ─ ヨ ハ ン セ ン「遺 伝 子」 (gene) と い う 言 葉 を 提 唱
• 1953 ─ ワ ト ソ ン と ク リ ッ ク、 DNA の 二 重 螺 旋 構 造 を 発 見
• 1953 以 降 ─ 遺 伝 子 が DNA の 一 部 で あ る こ と が 確 立
• 2003 ─ ヒ ト ゲ ノ ム 計 画 完 了 (人 間 の 全 遺 伝 情 報 解 読)

メ ン デ ル が「不 可 視 の 因 子」 と し て 推 論 し た も の は、 90 年 後 に「分 子 (DNA)」 と し て 可 視 化 さ れ、 140 年 後 に「全 ゲ ノ ム」 と し て 完 全 に 解 読 さ れ た。

君 自 身 の 中 の メ ン デ ル の 法 則

今 君 自 身 の 体 に、 メ ン デ ル の 三 法 則 は 静 か に 働 い て い る。

• 君 の 目 の 色、 髪 の 色、 耳 の 形、 え く ぼ ─ こ れ ら 全 て、 親 か ら 受 け 継 い だ 遺 伝 子 (DNA) の 表 現
• 君 の 兄 弟 と 似 て い る 部 分 と 違 う 部 分 ─ 分 離 の 法 則 が 働 い た 結 果
• 君 が 持 つ「ま だ 現 れ て い な い 形 質」 (劣 性 遺 伝) ─ 将 来 君 の 子 ど も で 現 れ る か も し れ な い

160 年 前 の ブ ル ノ の 修 道 院 の 庭 で、 メ ン デ ル が エ ン ド ウ 豆 を 数 え な が ら 発 見 し た 三 法 則 が ─ 今 の 君 自 身 の 中 に、 生 き て い る の だ。