二重交配

概説</h4

形質が一緒に遺伝するのか、別々に遺伝するのかを調べるために、グレゴール・メンデルは2つの形質が異なるエンドウ豆を交配しました。これらの親植物は、両方の形質を持つホモ接合体ですが、異なる表現型を示しました。第一世代の子孫はすべて二遺伝子雑種で、2つの顕性表現型を持つヘテロ接合体でしました。この二遺伝子雑種を自家受精させると、4つの表現型の組み合わせが9:3:3:1となる子孫が一貫して得られました。この比率は、一方の形質を受け継ぐことが他方の形質を受け継ぐ可能性に影響を与えないことを示唆しており、メンデルの「独立の法則」が確立されました。

メンデルの二重雑種交配は独立の原理を実証します

グレゴール・メンデルの一遺伝子雑種交配は、1つの形質が異なるエンドウの間で行われ、(1)生物はそれぞれの親から各遺伝子の2つのコピーのうち1つをランダムに受け継ぐ(メンデルの第一法則、分離の法則)、(2)顕性対立遺伝子が潜性対立遺伝子の表現型への影響を覆い隠すことができる(顕性の法則)、ということを実証しました

メンデルは、2つの形質が別々に遺伝するのか、一緒に遺伝するのかを判断するために、エンドウの色と形のように2つの形質が異なるエンドウを使った交配を行いました。この二遺伝子雑種交配において、メンデルはまず、ある2つの特徴について異なる形質を持つ純粋種（つまりホモ接合）の植物を交配させました。例えば、丸い黄色のエンドウの純粋種（RRYY遺伝子型）と、しわのある緑色のエンドウの純粋種（rryy 遺伝子型）を交配しました。この親世代（P₀）からは、すべてヘテロ接合で顕性表現型を持つ子孫（F₁世代）が生まれました。これらの二遺伝子雑種は、RrYy遺伝子型を持ち、丸い黄色のエンドウ豆を持っていました

次にメンデルは、F₁二遺伝子雑種を自家受粉させました。16通りの親の対立遺伝子の組み合わせのうち、9通りで黄色と丸いエンドウの両方の顕性形質を持つ子孫が生まれました。6つの受精イベントではどちらか一方の顕性形質が付与され、そのうちの3つは黄色（顕性）でしわのあるエンドウが、残りの3つのでは緑色で丸い（顕性）エンドウが生まれました。残りの1つは、緑色でしわのあるエンドウができ、これは2つの潜性の表現型です。

メンデルがF₂株で観察した表現型の割合は、一貫してこの9:3:3:1の割合に似ており、これは各受精事象が同じ確率である場合にのみ期待されます。したがって、この表現型の比率の観察は、これらの形質のうちの1つ（例えば、黄色または緑色のエンドウ豆の色）を受け継ぐことが、他の形質のうちの1つ（例えば、丸いエンドウ豆またはしわのあるエンドウ豆）を受け継ぐ可能性に影響を与えないことを示唆しています。この発見はメンデルの第2法則である独立の原則（または法則）の核心です。

連鎖と組み換えが形質共役に影響を与えます

相同性のない別々の染色体上の遺伝子は、減数分裂の際に独立して配偶子に組み合わされます。しかし、同一染色体上の近接した遺伝子は、同じ配偶子に分配される可能性が高くなります。つまり、ある形質を受け継ぐことは、別の形質を受け継ぐ可能性につながるのです。これを連鎖と呼びます。メンデルは連鎖を報告しませんでしたが、彼が研究した形質のすべてが異なる染色体上の遺伝子座によって決定されているわけではありませんでしました。

サヤの色とエンドウの形を決定する対立遺伝子は、それぞれ5番と7番の染色体上にあるため、連結されていません。その他の形質については、連結されていないことは組み換えによって説明できます。減数第一分裂前期では、染色体のペアが並び、乗換えがおこり、相同な遺伝子セグメントが入れ替わる、いわゆる組換えが行われます。染色体上の2つの遺伝子座が互いに近ければ近いほど、それらが同じ組換えセグメント上にある可能性が高くなり、結果的に一緒に遺伝することになります。同様に、離れた場所にある遺伝子座は、より多くの組み換えイベントによって分割されるため、別々に遺伝する可能性が高くなります。

メンデルの形質に話を戻すと、エンドウ豆と花の色は、1番染色体上の離れた2つの遺伝子座で決まります。同様に、花の位置を決める遺伝子座は、他の4番染色体上の、さやの形や植物の高さの遺伝子座とは離れています。したがって組換えにより、これらの交配で連鎖が現れなかったのは当然のことです。しかし、「さやの形」と「植物の高さ」の遺伝子座は、4番染色体の中では非常に近く、何らかの連鎖があると考えられます。メンデルはこの交配の結果を発表していません。これは単にこのような実験を行わなかっただけで、連鎖の発見にはあと一歩足りなかったのかもしれません。