進化のしくみ
カエル先生自然選択は『有利な形質が増える』、遺伝的浮動は『偶然で変わる』。どちらも遺伝子頻度を変える要因だよ。
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- 集団の中であの遺伝子（新しいタブで開きます）が占める割合を**遺伝子頻度**といい、進化（新しいタブで開きます）とはこれが世代を経て変化することだ。
- 生存や繁殖に有利な形質が広がる**自然選択**と、偶然による変化の**遺伝的浮動**が主な要因である。
- 集団が急減したときに遺伝子頻度が大きく偏る**びん首効果**や、変化しない場合を示す**ハーディ・ワインベルグの法則**がある。
詳しく
遺伝子頻度と進化
同じ種の個体の集まりである集団の中で、ある遺伝子がどれくらいの割合で存在するかを遺伝子頻度という。進化とは、世代を経るうちに集団の遺伝子頻度が変化していくことだと言える。
遺伝子頻度が変化する要因には、主に自然選択と遺伝的浮動の2つがある。どちらも集団の中の個体の割合を変えるが、一定の方向にはたらく場合と偶然にまかされる場合という違いがある。
進化は、生物が目指す方向に向かって起こるものではない。偶然に生じた変異のうち、その環境で生存や繁殖に有利なものが集団に広がっていく結果として起こる。
自然選択と遺伝的浮動・びん首効果
ある形質をもつ個体が、ほかの個体より多くの子を残しやすいとき、その形質に関わる遺伝子の頻度は世代を経て増えていく。このように、生存や繁殖に有利な形質が広がっていく過程を自然選択という。
一方、集団の大きさが小さいほど、生存や繁殖とは無関係な偶然によって遺伝子頻度が変化しやすくなる。この偶然による遺伝子頻度の変化を遺伝的浮動という。
災害や環境の変化などで集団の個体数が急激に減ると、その後の遺伝子頻度が元の集団から大きく偏ることがある。これをびん首効果という。生き残った少数の個体がもつ遺伝子の組合せによって、その後の集団の遺伝子頻度が決まってしまうためだ。
ハーディ・ワインベルグの法則
自然選択も遺伝的浮動もはたらかず、個体の移入や移出もない理想的な集団では、遺伝子頻度は世代を経ても変化しない。この関係を表す式をハーディ・ワインベルグの法則という。
対立遺伝子Aとaの頻度をそれぞれp・qとすると（p+q=1）、AA・Aa・aaの遺伝子型の割合はp²：2pq：q²になる。
例えばaの遺伝子頻度q=0.2のとき、q²=0.04なので、aaの個体は集団の4%になると計算できる。実際の集団でこの比から大きくずれていれば、何らかの要因が遺伝子頻度を変化させていると考えられる。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/mechanisms-of-evolution/?from=print#quiz
同じ種の個体の集まりである集団の中で、ある遺伝子がどれくらいの割合で存在するかを何というか。
- ◯ 生殖的隔離
- ◯ 遺伝子頻度
- ◯ 突然変異率
- ◯ 組換え価
正解：遺伝子頻度
集団の中である遺伝子（新しいタブで開きます）が占める割合を遺伝子頻度という。進化（新しいタブで開きます）とは、世代を経て集団の遺伝子頻度が変化していくことである。生存や繁殖に有利な形質をもつ個体が多くの子を残しやすく、その形質に関わる遺伝子の頻度が世代を経て増えていく過程を何というか。
- ◯ 独立の法則
- ◯ 遺伝的浮動
- ◯ びん首効果
- ◯ 自然選択
正解：自然選択
生存や繁殖に有利な形質が広がっていく過程を自然選択という。災害や環境の変化で集団の個体数が急激に減り、生き残った少数の個体の遺伝子の組合せによって、その後の遺伝子頻度が元の集団から大きく偏ることを何というか。
- ◯ 生殖的隔離
- ◯ びん首効果
- ◯ 自然選択
- ◯ 種分化
正解：びん首効果
集団の個体数が急激に減って遺伝子頻度が大きく偏ることをびん首効果という。遺伝的浮動の一例である。ハーディ・ワインベルグの法則が成り立つ集団で、対立遺伝子aの遺伝子頻度がq＝0.2のとき、aaの遺伝子型をもつ個体は集団の何%か。
答え：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
正解：4%
遺伝子型aaの割合はq²で求められる。q＝0.2なのでq²＝0.04、つまり4%になる。
単元のポイント
- 遺伝子頻度 集団の中で、ある遺伝子（対立遺伝子）が占める割合
- 自然選択 生存や繁殖に有利な形質をもつ個体が多くの子を残し、その遺伝子頻度が増えていく過程
- 遺伝的浮動とびん首効果 偶然による遺伝子頻度の変化を遺伝的浮動、集団の急減で偏りが大きくなることをびん首効果という
- ハーディ・ワインベルグの法則 選択も浮動もなく移入・移出もない理想的な集団では遺伝子頻度が変化しないことを表す法則