第2問 次の文章(AB) を読み、 後の問い (問1~4) に答えよ。 (配点18)
A ヒトでは,3種類の錐体細胞が色覚を担っている。 各錐体細胞には光に反応す
る物質(視物質)が1種類ずつ存在し、3種類の視物質はそれぞれ異なる波長の光
に反応する。これら3種類の視物質それぞれをつくる三つの遺伝子のうち、一つ
は常染色体に存在する。 残りの二つはX染色体上に並んで存在し, (a) 遺伝子重
複によって生じたと考えられている。他方、多くの哺乳類では、この遺伝子重複
が起こっていないため,視物質をつくる遺伝子がX染色体上には一つしかな
く､2種類の視物質からなる二色型色覚になっている。 (b) ノドジロオマキザル
という霊長類の一種では,X染色体における遺伝子の重複は起こっていないも
かかわらず, 二色型色覚の個体(以下, 二色型)と三色型色覚の個体(以下,三色
型)とが共存している。 ノドジロオマキザルでは,X染色体上の一つの遺伝子座
に複数の対立遺伝子があり,それぞれの対立遺伝子は互いに異なる色に対応する
ため,X染色体の遺伝子座がヘテロ接合になっている個体は, 三色型になる。な
お,ノドジロオマキザルは, ヒトと同じ性決定様式を持つ。
す
る。ノドジロオマキザルは森に棲み, 視覚を使って食物となる昆虫や果実を
見つける。 図1は明るさの違う場所での昆虫の発見効率を,図2は果実の色
の違いによる果実の発見効率を, 二色型と三色型との間で比較した結果であ
る。ここで,食物の発見効率が個体の生存に関連するとしたとき, X染色体
の遺伝子座における遺伝子型を踏まえて, 図1と図2から導かれる推論とし
て適当なものを、後の①~⑥のうちから二つ選べ。 ただし、 解答の順序は問
わない。なお,食物の発見効率は性によらないものとし、 果実の発見効率は
明るさによらないものとする。 新たな突然変異や遺伝子重複は考えないこと
6
とする。
下線部(b)に関連して, 動物の色覚にはその生態が関与している可能性があ
A 2
(相対値)
昆虫の発見効率
50505
2.5
2.0
1.5
1.0
20.5
率 0.0
二色型
7
□ 三色型
明るい場所 暗い場所
注 : 二色型が明るい場所で昆虫を
発見する効率を1とする。
図 1
(相対値)
果実の発見効率
2.0
1.5
1.0
0.5-
0.0
二色型
□ 三色型
赤黄色
緑色
注 : 二色型が赤黄色の果実を発見
する効率を1とする。
図 2
Q果実が存在し,昆虫は存在しない場合,三色型が生存に不利になるだろ
う。
昆虫が存在し, 果実は存在しない場合, 二色型が生存に有利になるだろ
う。
CRABER H
③ 暗い場所のみが存在し, 果実は赤黄色のみが存在する場合,雌と雄のそ
れぞれに二色型と三色型が共存するだろう。
④ 明るい場所のみが存在し, 果実は赤黄色のみが存在する場合,世代を経
ると三色型が増え、最終的に全ての個体が三色型になるだろう。
⑤ 明るい場所のみが存在し、果実は赤黄色と緑色が混在する場合,世代を
経ても二色型と三色型の共存が維持されるだろう。
⑥ 明るい場所のみが存在し、果実は緑色のみが存在する場合,世代を経る
と三色型の頻度は増加し、 二色型の頻度は減少するだろう。
写調節物質により転写の停止, 抑制, 促進が起こり
うる可能性がある。 そのため、 転写調節領域に突然
変異が起こった方の遺伝子は、今まで発現しなかっ
また別の組織でも発現する可能性は考えられる。 よっ
て⑥も適当である。
② 重複により生じた遺伝子が突然変異により働き
を失っても、もう一つの遺伝子が本来の働きをする
ことで不利になることはなく,も適当である。
よって選択肢が適当である。
②⑤ (順不同)
6 7
問2
ノドジロオマキザルは視覚を使い, 昆虫や果実を
見つけて食べる。食物の発見効率は個体の生存に関
係すると説明している。
図1は明るさの違う場所での昆虫の発見効率を
二色型と三色型で比較した結果, 図2は果実の色の
違いによる果実の発見効率を, 二色型と三色型で比
較した結果である。 また, 追加条件として, (i) 食物
の発見効率は性によらない。 (ii) 果実の発見効率は明
るさによらない。 () 新たな突然変異や遺伝子重複は
考えないとしている。
ここで,図1と図2からわかることをまとめてお
WER
く。
図1 明るい場所では,二色型と三色型の昆虫の発
見効率は同じ。
・暗い場所では,二色型の方が三色型より昆虫
の発見効率は高い。
図2 赤黄色の果実では, 三色型の方が二色型より
発見効率は高い。
緑色の果実では,二色型と三色型の昆虫の発
効率は同じ。
以上の考察結果をもとに、各推論の妥当性につい
て考えてみる。
① 「果実しか存在しない場合, 三色型が生存に不
「利」 という推論であるが, 果実が存在して昆虫が
存在しない場合は,図2だけを参考に考える。 発見
効率は緑色に関しては同等で、 赤黄色では, 三色型
の方が高く有利であり推論は不適当である。
② 「昆虫しか存在しない場合、 二色型が生存に有
「利」 という推論であるが, 昆虫が存在して、果実が
存在しない場合は、図1だけを参考に考える。 発見
効率は明るい場所では同等で、暗い場所では二色型
が有利となり推論は適当である。
③雌はX染色体を2本持ち、3つの遺伝子を持て
るので二色型と三色型の個体が存在するが、雄は
_023本-4-
X染色体を1本しか持たないため二色型しか存在
しえない。 よって, 「雌と雄のそれぞれに二色型と
「三色型が共存する」 という推論は不適当である。
④ 明るい場所では,両型の発見効率は同等であり、
果実が赤黄色の場合は、三色型が有利とはなり,雌
では三色型が有利になるが, 雄は二色型しかおらず
その結果二色型が存在し続ける。よって「すべての
個体が三色型になる」 という推論は不適当である。
⑤ 雌では三色型が有利になるが, 雄は二色型しか
いないため、雄では二色型が存在し続ける。 つまり
「世代を経ても両型は共存が維持される」ので
論は適当である。
⑥ 明るい場所では両型の発見効率は同等であり。
果実が緑色の場合も両型の発見効率は同等である。
つまり、そのような条件は両型の生存に影響しない
ので、集団が十分大きい場合では、両型は共存する
ものと予想される。 よって推論は不適当である。
B 数百種類に及ぶ匂いの受容体の遺伝子は遺伝子
重複により生じたと説明している。ここで、リード
文に示されている, 匂い物質, 嗅覚受容体, 嗅球に
ついて性質や関係をまとめてみるとよい。
(i) 嗅細胞の繊毛に存在する嗅覚受容体に匂い物質
が結合すると, 電位が発生して、脳の一次中枢
(嗅球)で分類され大脳に伝わり, 匂いの感覚が生
じる。
にはやや高
表2 培養細胞B
C, D, E
培養細胞P
低濃度
問題中にグラー
れからどのよう
る前に考察して
ある。 表1 と表
証する。
⑩ (表1より
すべてに興奮す
い物質FGF
ていない｡ よっ
匂い物質があ
② 表1より
する最低濃度
い物質Gで興
ちらの細胞で
り異なるので
③ 例えば.
は、培養細
い物質F.
A. Bは共
と濃度によ
る」という
④ 一般的
胞)では,
ており、旦
よって、
⑤ 例え
には濃度
Gには濃
度は示さ
が明確
同じ濃度
がある.
問4]
「匂い
(i) 1個の嗅細胞は1種類の嗅覚受容体を持つ。
() 同じ種類の嗅覚受容体を持つ嗅細胞の情報は、
嗅球の1ヵ所のみを興奮させる。
(iv) 嗅覚受容体は, 複数種類の匂い物質と結合する
が、結合の強さは匂い物質ごとに異なる。
問3
8 4
「ヒトは、ゲノムにある嗅覚受容体の遺伝子の数
よりもはるかに多くの種類の匂いを識別すること
ができる」と説明し、そのしくみを調べるために、
嗅覚受容体Aを発現させた培養細胞A
嗅覚受容体Bを発現させた培養細胞B
に対して、匂い物質C~Gの様々な濃度に対する
興奮の大きさを調べた。 そして、 表1と表2の結果
が得られたと説明している。 表1 と表2から言える
ことをいくつかまとめてみる。
表1 培養細胞Aは、匂い物質C~Gのすべてに
興奮する。
・培養細胞Aは、匂い物質Fには敏感に (低濃
度で) 興奮するが、匂い物質C, D, E. G
してい
そし
-2023本-5-
間違っていたら申し訳ないのですが、解説の始めの部分を読むと2原色、3原色と区別されて質問で聞かれているのはサルの様な気がします…。