Question

AROSTA

1枚目の(2)ではb.c.dとの変異の平均で答えが求まるのに対し、2枚目の203番の(2)ではウシを基準に3種のアミノ酸相違数の平均で計算したところ誤った数値がでてきてしまいました。
答えを見たところ、コイを基準にアミノ酸相違数の平均から答えを導くようになっていたのですが、それはどうしてでしょうか？

ウシ基準で計算した場合、どんな数値を意味するようになるのでしょうか？

宜しくお願いします🙇

基本例題5 分子進化
右表は,4種の生物種 A~D で共通して存
在するタンパク質Pのアミノ酸配列を比較し,
それぞれの間で異なっているアミノ酸の数を
示したものである。この違いは、A~Dの共
通祖先Xがもっていたタンパク質Pの遺伝子
が長い時間を経過する間に変化し,その結果,
アミノ酸配列にも違いが生じたことを示している。
右図は、表のアミノ酸置換数からA~Dの系統関係を推定し
てかいた系統樹である。 Xから A~Dまでの進化的距離は等しく,
化石を用いた研究から、BとCが2.0 × 107 年前に分岐したこと
がわかっている。次の値を計算し、有効数字2桁で答えよ。
(1) このタンパク質P を構成するアミノ酸1つが変化 (置換)する
のにかかる時間は何年か。
(2) A~Dが共通祖先X から分岐したのは今から何年前と推定されるか。
生物種
A
B
D
ABCD
38 36 34
8
19
17
指針 (1) アミノ酸置換数と分岐後の年数が比例すると考える。BとCのアミノ酸置換数が
つなので, 2.0 × 107 年前に分岐してからそれぞれ4つずつ置換したと考える。
(2) 表より AとB･C･D の間では平均 (38+36 +34) +3=36か所違う。 よって, 分
つまり,1つ置換するのにかかる時間は, (2.0 x 10′) ÷ 4 = 0.5 x 10 = 5.0 × 10°
岐してからそれぞれ 36÷2=18 か所ずつ置換が起こったと考えられ, (1)より、1つ
置換するのに 5.0 × 10 年かかる。 したがって, 18個では5.0 × 10 x 18 = 9.0 × 107
習 (1) 5.0×10 年
(2)9.0 x 10 年前
VE
生命の起源と進化 3

生
[リード C
200
(2) 対立遺伝子の頻度を用いて表現型の頻度を記述する (1) の数式は, 「無差別に交配
が行われている生物集団内での遺伝子頻度と遺伝子型頻度の関係を示した法則 (理
論)」に基づいて導くことができる。 この法則の名称を答えよ。
(3) 次の文章中の空欄にあてはまる適切な数値または、語句を答えよ。 ただし ③
ついては小数点以下第3位を四捨五入した値を答えよ。
捕食を逃れたオオシモフリエダシャクの成虫の集団における対立遺伝子の頻
度g が ( ① )であれば、 次世代の1000個体を羽化直後に調べた場合, 明色型の
個体数が 160 個体になると期待される。
ある地域では,明色型は暗色型よりも鳥に捕食される確率が高いことが知られて
いる。この地域では, 明色型の生存率は暗色型の生存率よりも30%低く、 例えば、
暗色型の生存率が100%であれば, 明色型の生存率は70%になる。 ここで,成虫が
繁殖を終えるまでは,鳥による捕食以外の要因で死亡することはないと仮定すると、
上の調査で羽化直後に観察された 160 個体の明色型は,捕食によって(②)個体
になると考えられる。この時点で捕食を逃れた全成虫 (暗色型と明色型の合計)にお
ける対立遺伝子の頻度の期待値は (③) となる。
[ 15 弘前大 〕
202. 種分化 次の文章を読み、空欄にあてはまる適切な語句を答えよ。
1つの種から新しい種ができることを(ア)という。 (ア)においては,距離など
の要因のために,集団間における個体の移動が制限されることが原因となる(イ)と,
生殖器官の構造の違いなどの要因のために, 個体間で交配が起きないか, 起きても繁
殖力のある子孫ができないことが原因となる(ウ)が重要な役割を果たす。 (イ)や
(ウ)が生じると, 遺伝子の交流が失われるため, 生物の集団間の遺伝子構成の違い
が時間とともに拡大する。 生物の性質は時間とともに変化するが, (ア)にまで至ら
ない場合を (エ)とよぶ。 これに対して, 無脊椎動物から脊椎動物が出現するような
場合を (オ)とよぶ。
[11 福井県大〕
良問
203. 分子による系統樹 進化に関する以下の記述を読み、あとの問いに答えよ。
ウシ
カモノハシ
同じ名称のタンパク質でも生物によってアミノ酸の配列に違いがあり、変異の度合
いと進化の速度が関係していることがわかってきた。このことを利用して生物の進化
的隔たり (進化的距離) を表す分子系統樹がつくられるようになった。 下の表は,4種の
動物の間でヘモグロビン α鎖のアミノ酸配列を比較し, それぞれの間で異なるアミノ
酸の数を示したものである。 また,
次ページ上の図は, 表から考えら
コイカンガルー
れるウシ, カモノハシ コイ, カ
ンガルーの分子系統樹である。 た
だし,Pはウシ, カモノハシ,コイ,
カンガルーの共通の祖先動物を表 カンガルー
ウシ
43
65
カモノハシ
0
75
コイ
75
49
0
一
43
65
26
0
71
26
49
71
20
している。さらに, 2種の動物を結んでいる線の長さは表の数
値にほぼ対応しており,かつ,各動物から共通の祖先動物まで
の進化的距離は等しいと仮定している。
のサシとカンガルーの指先はおよそ13億年前に分かれたと仮
定すると、表と図から、ヘモグロビン α鎖の1つのアミノ酸
が別のアミノ酸に変異するのに、 およそ何年必要と考えられ
ウシ
④ 2500万年
170
論述問題
リード C
カンガカモノ
ハシ
るか。 最も適切なものを次の①~ ⑦ から選べ。
② 100万年 ③ 1000万年
① 10 万年
⑤ 5000 万年
⑥ 7500万年 ⑦ 1億年
生
X) (1)で得られた結果と教より、共通の祖先動物Pから、ウシ、カモノハシ、コイ、カ
ンガルーの祖先動物が分かれたのは、およそ何億年前と考えられるか。最も適切な
ものを次の①~⑧から選べ。
物
② 2.7億年前
① 1.8億年前
⑤ 6.5億年前
③ 3.5億年前
⑥ 7.0億年前 ⑦7.1億年前
④5.5億年前
⑧ 7.5億年前
(3) ヘモグロビン α鎖のアミノ酸配列を比較してみると、 多くの動物で非常によく似た
配列が存在する。その理由として最も適切なものを次の①~④から選べ。
① そのアミノ酸配列を指定しているヌクレオチド鎖は,ヒストンとの結合部位で
あり 変異を受けにくいため 食
P
②そのアミノ酸配列のペプチド結合は非常に強固で変異を受けにくいため。
③ そのアミノ酸配列を指定しているヌクレオチド間の結合が強固で変異を受けに
くいため。
④ そのアミノ酸配列がヘモグロビンα鎖の機能に重要で、それが変異すると生存
に不利になるため。
[03 近畿大〕
9
コイ
個 204.
次の各問いに答えよ。
(1) 約6億年前に存在していたエディアカラ生物群には軟体質でへん平なからだの生物
が多いが、約5億年前に存在していたバージェス動物群やチェンジャン動物群には
硬い殻や触手のような構造をもつ生物が含まれる。 この時期に進化した動物につい
(2) 生物の陸上への進出を可能にした要因として, 大気中の酸素濃度の増加が地球環境
して,どのような変化があったと考えられるか。 90 字程度で述べよ。
に大きな変化をもたらしたと考えられている。 その変化を40字以内で説明せよ。
[15 横浜国大改
(3) 進化の過程を知る重要な手がかりとして, 相同器官があげられる。 相同器官につい
て、40字以内で説明せよ。
(14 岩手大
(4) 跡器官が存在することは、生物が進化の過程を経たことの証拠の1つとされてし
る。そのようにいえる根拠を110 字程度で述べよ。
第10章 生命の起源と進化｣ 3

02
説
03
説
伝子に対する対立遺伝子
(1) 3
の頻度
q'
遺伝子型 Mm 遺伝子型 mm
480 × 1 + 112 × 2
(360 + 480 + 112) × 2
遺伝子型 遺伝子型 遺伝子型
MM Mm
mm
(ア)種分化 (イ)地理的隔離 (ウ) 生殖的隔離 (エ) 小進化 (オ)大進化
地理的に分断されていても、遺伝子の交流があれ
ば種分化は起こらない。
生殖的隔離が起きて繁殖力のある子孫が残せなく
なると, 種分化が起こった状態といえる。
(2) 3
0.369 ≒ 0.37
(3) 4
(1) 問題の表を,変異が小さ
い、つまり、異なるアミノ
酸の数が少ない順に整理す
ると,右表のようになる。
ウシとカンガルーは26
か所違うので,それぞれ共
通の祖先から13か所ずつ変異したと考える。 13か所変異するのに 1.3億年かかっ
ているので
ウ
カンガルー
カモノハシ
イ
ウ
シ
13
生殖的隔離
2種間で交配できない,もしくは、
交配しても生殖能力のある子ができ
ない状態。
カンガルー
26
10
カンガルー
13
カモノハシ
43
49
1.3億年-13か所=1000万年/1か所
(2) ウシ・カンガルーとカモノハシの間では平均 ( 43 + 49) ÷ 2=46か所違う。よっ
て 46÷2=23か所ずつ変異が起こったと考える。 同様にウシカンガルー・カ
モノハシとコイとの間では ( 65 + 71 +75) ÷ 3 ÷ 2 = 35.2か所ずつ変異が起こっ
考える。これらを系統樹に記す
と右図のようになる。 共通の祖先動
物Pとそれぞれの生物の変異数は
35.2 か所。 (1) より 1か所の変異に
1000万年かかるので,
12.2
23
コイ
カモノハシ
P
5156
35.2
71
75
35.2 x 1000万年=35200万年
= 3.5億年
(3) 生存に不利な突然変異が生じた遺伝子は、 自然選択によって遺伝子プールから排
除されてしまう。
コイ

分子系統樹 系統樹 進化 アミノ酸

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

たけ

系統樹の形をみて判断します。
基本例題5の(2)では，共通の祖先XとA，XとD，B，C のまとまりになっていますので，B，C，Dの平均をとります。
203では，Pとコイ，Pとウシ，カンガルー，カモノハシのまとまりになっていますので，ウシ，カンガルー，カモノハシの平均をとるのです。

AROSTA

つまる、ところ一番長い、枝分かれしていない直線の先にある動物を基準に他の種とのアミノ酸変異数の平均で計算すると答えになると言うことで合ってますか？

たけ

遅くなりました。その認識で大丈夫です。