減数分裂と組換え

減数分裂は、配偶子を生成するために染色体数を半減させる特殊な細胞分裂であり、その過程での組換えは、相同染色体間で遺伝物質を再編成します。

Definition

減数分裂は、1回のDNA複製の後、2回の分裂を経て1つの二倍体細胞から4つの半数体細胞を生成する分裂であり、組換えはこの過程で相同染色体間で遺伝物質が交換されることです。

Scope

このトピックでは、減数分裂の2回の連続した分裂、相同染色体の対合、交叉と相同組換え、還元分裂と均等分裂、および減数分裂がどのようにして半数体細胞と遺伝的変異を生み出すかについて説明します。

Core questions

• 減数分裂はどのようにして染色体数を半分に減らすのでしょうか？
• 相同染色体の対合中に何が起こるのでしょうか？
• 交叉はどのようにして遺伝的変異を生み出すのでしょうか？
• 2回の減数分裂は互いに、また体細胞分裂とどのように異なるのでしょうか？

Key theories

還元分裂と独立した分離

減数分裂は、最初の分裂で相同染色体を分離し、2回目の分裂で姉妹染色分体を分離します。相同染色体対のランダムな配向は、交叉とともに、遺伝的に多様な配偶子を生成します。

Mechanisms

1回のDNA複製の後、相同染色体はその全長に沿って対合し、相同組換えを受け、相同染色体を物理的に連結し、セグメントを交換する交叉を形成します。最初の減数分裂では、対合した相同染色体が分離され、染色体数が減少します。2回目の分裂では、体細胞分裂と同様に姉妹染色分体が分離します。各相同染色体対の独立した配向と交叉が相まって、結果として生じる半数体配偶子間に遺伝的変異が生じます。

Clinical relevance

減数分裂は、有性生殖が世代を超えて染色体数を維持し、遺伝的多様性を生み出す方法を説明し、細胞生物学と遺伝学および進化を結びつけます。ここでの扱いは記述的であり、処方的なものではありません。

History

19世紀後半の細胞学は、減数分裂が配偶子における染色体数減少の基礎であることを確立しました。モーガンのグループは組換えと染色体間の交叉を結びつけ、マクリントックのトウモロコシ研究は減数分裂中の染色体の挙動と交換を明らかにしました。

Key figures

• August Weismann
• Thomas Hunt Morgan
• Barbara McClintock

Seminal works

• alberts2014
• cooper2019

Frequently asked questions

なぜ減数分裂には2回の分裂が伴うのですか？

最初の分裂は相同染色体を分離して染色体数を半減させ、2回目の分裂は姉妹染色分体を分離するため、1つの二倍体細胞から4つの半数体細胞が生成されます。

交叉はどのようにして変異を生み出すのですか？

交叉は、対合した相同染色体間でセグメントを交換し、どちらの親染色体とも異なる新しい対立遺伝子の組み合わせを生成します。