遺伝子の変化、突然変異とは？

遺伝子の変化、突然変異とは？

遺伝子の変化と突然変異

生き物の体を作るための情報が詰まった遺伝子は、まるで設計図のようです。しかし、この設計図は、常に変わらないわけではありません。時として、遺伝子の情報に変化が起こることがあり、これを「突然変異」と呼びます。突然変異は、遺伝子のほんの一部が変化する小さなものから、染色体全体に影響を与える大きなものまで、様々な規模で起こります。

突然変異の原因は、細胞分裂の際のミスや、放射線や化学物質の影響など、様々です。遺伝子の一部が欠けてしまったり、逆に増えてしまったり、あるいは並び方が変わってしまうこともあります。

突然変異によって、生き物の体の特徴や機能に変化が現れることがあります。例えば、体の色が変わったり、特定の病気にかかりやすくなったりすることがあります。しかし、多くの場合、突然変異は生き物にとって不利に働くため、子孫に伝わらずに消えてしまいます。

一方で、環境の変化に適応するのに有利な突然変異が起こることもあります。このような突然変異は、子孫に受け継がれ、その集団全体に広がっていく可能性があります。進化の過程では、このような突然変異が重要な役割を果たしてきたと考えられています。

突然変異の原因

生物の設計図とも言える遺伝子は、常に安定しているわけではありません。時に、この遺伝情報に変化が生じることがあり、これを突然変異と呼びます。では、一体何がこのような突然変異を引き起こすのでしょうか？

突然変異の原因は、大きく分けて二つあります。一つは、紫外線や放射線といった物理的な刺激です。太陽からの紫外線や、レントゲン検査で浴びるX線などが、遺伝子を構成する物質に損傷を与え、それが原因で情報が変わってしまうことがあります。もう一つは、特定の化学物質の影響です。タバコの煙に含まれる物質や、工場から排出される排気ガスなど、私たちの身の回りには遺伝子を傷つける可能性のある化学物質が数多く存在します。これらの物質が細胞に取り込まれることで、遺伝子の複製ミスを引き起こし、突然変異につながることがあるのです。

このように、突然変異は物理的な刺激や化学物質への曝露など、様々な要因によって引き起こされます。これらの要因が遺伝子に影響を与えることで、遺伝情報に予期せぬ変化が生じ、それが生物の進化や病気の発症など、様々な形で現れてくるのです。

染色体数の変化と突然変異

生物の設計図である遺伝情報は、染色体と呼ばれる構造に収納されています。通常、生物は種ごとに決まった数の染色体を持っていますが、突然変異によってこの染色体数に変化が生じることがあります。このような変化は、生物の成長や形態に大きな影響を及ぼす可能性があります。

染色体数の変化には、大きく分けて二つの種類があります。一つは、染色体数が元の数の整数倍になる倍数体です。倍数体には、全ての染色体が均等に倍になる場合（平衡変異）と、特定の染色体だけが重複するケース（不平衡変異）があります。例えば、植物では、平衡変異によって大型化や環境適応性向上などの変化が現れることがあります。一方、不平衡変異は、ダウン症候群のように、特定の遺伝子の過剰発現による発達障害などを引き起こすことがあります。

染色体数の変化は、生物進化において重要な役割を果たしてきたと考えられています。特に植物では、倍数化によって新しい種が誕生するなど、進化の原動力の一つとして働いてきたと考えられています。このように、染色体数の変化は、生物の多様性を生み出す源泉の一つと言えるでしょう。

様々な突然変異の種類

生物の設計図である遺伝情報には、時折変化が生じることがあります。この変化は突然変異と呼ばれ、その種類は様々です。突然変異は、DNAという遺伝情報の基本単位がどのように変化するかによって分類されます。

最も基本的な変異は点突然変異です。これは、DNAを構成する塩基という物質が、別の種類の塩基に置き換わることで起こります。例えるなら、文章の中の1つの文字が別の文字に変わるようなものです。

また、遺伝情報の一部が完全に失われてしまう欠失という変異も存在します。これは、文章の一部分が丸ごと消えてしまうことに相当します。逆に、特定の遺伝情報が繰り返しコピーされて増える変異もあります。これは重複と呼ばれ、文章の一部分が何度も繰り返されるようなイメージです。

さらに、遺伝情報の一部が逆向きに配置されてしまう逆位という変異もあります。これは、文章の一部分を切り取って、逆向きに貼り付けてしまうようなものです。

最後の挿入は、外部から遺伝情報が入り込み、元の遺伝情報に付け加わる変異です。これは、文章の中に全く別の文章が挿入されることに例えられます。

このように、突然変異には様々な種類があり、これらの変異は生物の姿形や性質を変化させます。変異の中には、生物にとって有利に働くものもあれば、不利に働くものもあります。突然変異は進化の原動力の一つとされており、生物の多様性を生み出す源泉となっています。

突然変異の影響範囲

生物の設計図である遺伝情報に生じる変化を突然変異と呼びますが、その影響範囲は実に様々です。遺伝情報はDNAという物質に記録されており、DNAは４種類のヌクレオチドという物質が繋がってできています。突然変異の中には、このヌクレオチドたった１つが別の種類に置き換わってしまうというごく小さなものもあれば、遺伝子全体、さらには遺伝子が多数含まれる染色体の一部、あるいは染色体全体にまで及ぶ大規模なものまで存在します。
突然変異は、細胞分裂の際に生じた遺伝情報の複製ミスなどによって起こり、一度生じるとその細胞から生じる娘細胞にも受け継がれていきます。細胞レベルでは、突然変異によってタンパク質の構造が変化し、そのタンパク質が本来持つべき機能が失われたり、異常な機能を獲得したりすることがあります。このような変化が個体レベルでは、病気の発症や形態異常など、様々な異常として現れる可能性があります。さらに、生殖細胞に生じた突然変異は子孫にまで受け継がれるため、進化の要因の一つとして考えることもできます。