Question

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3番についてです。速度を求めるので(6÷104)が道のりに当たると思うのですが、なぜ置換数をアミノ酸数で割った値になるのですか？また、置換したのは12カ所なはずなのになぜ6で計算するのですか？教えてください！(*´ー｀*)

発展例題15
分子進化
次の文章を読み, 下の各問いに答えよ。
異なる生物種間で相同なタンパク質のアミノ酸配列を比較することによって, それ
らの系統関係や,生物が共通の祖先から分かれた年代を推定できる。下表は,ヒト,
ウマ,マグロ,酵母の4種におけるシトクロムでのアミノ酸の置換数(異なる数) をま
とめたものである。たとえば,104個のアミノ酸からなるヒトのシトクロムcと比較
すると,ウマのシトクロムcは12か所で異なっている。 生物の進化過程において,共
通の祖先は同一のアミノ酸配列からなるタンパク質をもっており,またシトクロムc
の進化速度はその過程で一定であったと仮定す
れば,共通の祖先から分岐した年代が古いほど
アミノ酸の違いが大きいと考えられる。この違
いの数を類縁関係の距離とみなすことにより分
子系統樹をつくることができ,さらに生物種が
分岐した年代を化石などの証拠から推定して,
進化の速度を求めることも可能となる。
DNAの塩基配列の変化には,置換、挿入、欠失などの種類があるが, さらに塩基置
換には,アミノ酸の変化を伴わない置換(同義置換)とアミノ酸の変化を伴う置換(非
同義置換)の2種類が存在する。 ある2種の哺乳類間で,さまざまなタンパク質の
DNAの塩基配列を比較した結果, すべてのタンパク質の遺伝子において同義置換の
生じる速度は非同義置換の速度より大きいことがわかった。
問1. 表の結果から右図のような分子系統樹を作成
することができる。 次の (1)~(4) に答えよ。
ヒト
(1) ヒトとのアミノ酸の置換数をもとに, 右図の
X~Zの生物名を記せ。
右図の系統間の距離 a ~ c は, それぞれのタ
ンパク質間のアミノ酸の置換数から計算できる。
たとえば,図中のaの長さは,ヒトと種Xの共通の祖先のタンパク質 (分岐点1 )
からの置換数として求められる。 表1の結果から距離aの値を求めよ。 また図中
bの長さは,ヒト-種Y間の置換数および種 X-種Y間の置換数の平均値から得
られる。距離bの値を求め, さらに同様に考えて距離cの値を求めよ。
タンパク質の進化速度を、 1年間にペプチド鎖中のある1か所のアミノ酸に置
換が生じる割合と定義する。 距離aの値からシトクロムcの進化速度を計算せよ。
また、計算式も示せ。 なお,ヒトとウマの共通の祖先は,約8000万年前に分かれ
たとする｡
ヒ
ト
ウ マ
マグロ
酵母
0
12
20
21
45
47
0
ヒトウ ママグロ 酵母
a
a
b-a.
分岐点 1
X
19
46
c-b.
Z

1. (1)
Y-マグロ
(3)速度:7.21×10~10
Z一酵母
(2) a-6
b-10
計算式 : (6÷ 104) ÷ (8×107)
(4) 同位置のアミノ酸に2回以上の置換が起こる場合や, 比較するタンパク質の
2.
速度より大きい理由を中立説
(07. 福島県立医大改題)
両方の同じ位置で同じ置換が起こる場合、 別々の置換が起こる場合があるため。
非同義置換は表現型に影響を与えることがあり, 生存に不利な突然変異の場合には
自然選択が働き提版されるため、集団内に残りにくく、進化速度の値は小さくなる
に対して、開発調換は表選手が 触しない。生存にとって有利にも不利でしたしています。
なものであるため非日笑選択が働かない。したがって、集団内で偶然に蓄積して広が
ことがあるため、非同義置換と比べると進化速度の値が大きくなる。
(1)
1.
酸の置換数÷2が共通祖先からのそれぞれのアミノ
(2) アミノ酸の置換が均等に起こったと考え,アミノ
酸の置換数となる。 したがって, a=12÷2=6
bの値は,問題文中より ｢ヒト一種Y間の置換数
および種X-種Y間の置換数の平均値から得られ
る」ため、置換数の平均値は (21+19)÷2=20 とな
り,また, アミノ酸の置換数÷2が共通祖先からの
それぞれのアミノ酸の置換数であるため, b=20÷2=10。 すなわち, 共通の祖先から
それぞれ10個のアミノ酸が置換したと考える。c値も同様に,種Zとヒト, 種X,
種Y間の平均値から求め, 置換数 = (45+46+47)÷3=46, c=46÷2=23となる。
(3) (シトクロムcという) タンパク質の進化速度を1年間に (104個のアミノ酸からな
る) ペプチド鎖中のある1か所のアミノ酸に置換が起こる割合と考える。 (1) より
a=6であり, 104個あるアミノ酸の6か所に置換が起こるのに約8000万年 (8×107年)
かかっている。
c-23
アミノ酸の置換数が少ない生物どうしが近縁であると考える。
ヒト
6
ウマ
13
マグロ
酵母
23
第15章
生物の進化