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アサガオはpH変化でペオニジンが青くなるため、理論的には青い花しか咲かないはずだが、実際は多彩な色の花が存在する。その理由はトランスポゾンによる突然変異にある。トランスポゾンの活発な動きは突然変異を誘発し、色素合成に関わる遺伝子に変化が生じることで、本来の青色とは異なる色合いの花が生まれる。色あせたアサガオもこの突然変異の一例である。
大阪府高槻市原地区で肥料教室を開いています
検索キーワード：「突然変異」
色鮮やかなアサガオの秘密に迫る
ミツバチとマメ科の花
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ハチミツの味の要因を探る中で、蜜源植物としてマメ科に着目。マメ科の花は複雑な構造で、ハチのように賢い昆虫だけが蜜にありつける。このため、マメ科はハチを花粉媒介者として選択したと考えられる。ソラマメの花も複雑な形状で、蜜標と呼ばれる模様があり、昆虫に蜜の位置を示す。蜜標の色素はポリフェノールの一種であるフラボノイドだと考えられ、ハチはポリフェノールを多く含む花に引き寄せられるという説もある。これらの知見は、ハチミツの味の謎を解明する手がかりとなる可能性がある。
お茶で風邪予防の仕組みを見る
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緑茶に含まれるカテキンは、インフルエンザなどのウイルスに吸着し感染を予防する効果がある。ウイルスは非生物で、宿主細胞の器官を乗っ取って増殖する。宿主細胞表面の糖鎖をウイルスが認識することで感染が成立する。カテキンはウイルスのスパイクタンパクを封じ、この認識プロセスを阻害すると考えられる。しかし、カテキンは体内に留まる時間が短いため、日常的に緑茶を摂取する必要がある。緑茶の甘みが少ない、苦味と渋みのバランスが良いものが効果的と考えられる。ウイルスは自己増殖できないため、特効薬がない。mRNAワクチンは、体内で無毒なスパイクタンパクを生成させ、抗体生成を誘導する新しいアプローチである。
逆相関の交差抵抗性
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ある農薬への耐性獲得により、以前効かなくなった別の農薬が再び効くようになる現象を「逆相関の交差抵抗性」という。有機リン系殺虫剤を例にすると、大きなダイアジノンへの耐性獲得で酵素の標的部位が変化し、小さなアセフェートは効くようになる。しかし、アセフェートを使い続けると、標的部位が元に戻り、アセフェートは効かなくなる代わりにダイアジノンが再び有効となる。これは、酵素と農薬の結合のしやすさが、農薬の大きさ、ひいては酵素の標的部位の形状と関係しているためである。ただし、耐性獲得のメカニズムは農薬の種類によって様々である。
遺伝子の水平伝播
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遺伝子の水平伝播は、親から子への垂直伝播以外で個体間や種間で起こる遺伝子の移動です。微生物では、プラスミドによる遺伝子の移動が知られていますが、死んだ細菌から取り込むという手段もあると考えられています。
この水平伝播により、微生物は抗生物質耐性などの便利な形質を容易に獲得でき、農薬開発などの対策を困難にします。また、いったん獲得した形質が水平伝播で維持されれば、その形質を捨てて増殖を改善するということも起こりにくくなります。そのため、微生物は耐性を保持したまま、長期間にわたって脅威となり続ける可能性があります。
農薬の開発と病原菌の耐性獲得、再び農薬の開発へ
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細菌はプラスミドを通じて抗生物質耐性遺伝子などの情報を共有し、集団全体の生存率を高める。プラスミドは染色体とは別に存在するDNAの環で、接合と呼ばれるプロセスで他の細菌に伝達される。これは遺伝子の水平伝播と呼ばれ、異なる種間でも起こりうるため、耐性遺伝子の急速な拡散につながる。一方、プラスミドの維持にはエネルギーが必要なため、抗生物質が存在しない環境では、耐性遺伝子を持つプラスミドは失われることもある。このため、過去に使用されなくなった抗生物質が再び効果を持つ可能性がある。
グリホサート耐性を獲得する
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グリホサートは、植物の必須酵素EPSPSを阻害する除草剤です。しかし、遺伝子組み換えにより、グリホサートを分解する酵素GOXを持つ、あるいはグリホサートが結合しない変異型EPSPSを持つ作物が作られました。前者が主流です。自然界でも同様の変異が起こっており、除草剤が効かない雑草の出現の原因となっています。これは、土壌細菌との遺伝子交換による可能性も示唆されています。
遺伝子組み換えは日常的に起こっている
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遺伝子組み換えは人工的なものと誤解されがちだが、自然界でも日常的に起こっている。例えば、アグロバクテリウムという細菌は植物の根に感染し、自身の遺伝子を植物のDNAに組み込み、根こぶを形成させる。これは、種を越えた遺伝子組み換えが自然界で起こっている例である。つまり、植物のDNAに他の生物の遺伝子が組み込まれることは不自然なことではない。遺伝子組み換え技術はこのような自然界のメカニズムを利用しているが、詳細はまた別の機会に。
枝変わり。原基の万能性
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植物の枝変わりは、枝にある原基から発生する新たな枝が、親株と異なる遺伝形質を持つ現象です。これは原基の万能性によるもので、枝が別個体のように振る舞い、突然変異を起こすことで多様な形質を生み出します。記事掲載の写真では、葉緑素が欠如した黄色の枝が親株から発生しており、枝変わりの例を示しています。この枝を挿し木すれば、黄色の葉を持つ個体を増やすことができます。植物は、この枝変わりによって環境への適応力を高めています。動物では難しい万能細胞も、植物では自然に存在し、様々な可能性を秘めています。
一対の対立遺伝子のメンデルの法則
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メンデルの法則に基づき、エンドウの丸い豆(A)としわの豆(a)の遺伝を例に解説。丸はAAとAa、しわはaaで表現される。AAとaaを交配すると子は全てAa(丸)になる。Aa同士を交配すると、孫世代はAA、Aa、Aa、aaとなり、丸としわの比率は3:1となる。様々な交配パターンが存在するが、突然変異や人為交配がない場合、ハーディー・ワインベルグの法則により、豆の形質の発生頻度はAa同士の交配結果に基づくとされる。この法則を踏まえ、次回ナズナの莢の形状について考察する。
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