【簡単】DNAとは|染色体との違いや起源を解説

DNAとは|染色体との違いや起源を解説 自然科学
【簡単】DNAとは|染色体との違いや起源を解説

「DNAって何? DNAと染色体の違いは? DNAの起源って? 放射線がDNAに及ぼす影響を知りたい。 生物学って何だか難しそうだな…」

こういった疑問に物理学修士&経営学修士(MBA)の筆者が答えます。

結論

DNAとはデオキシリボ核酸の略称で、遺伝子のことです。詳細は本記事にて解説します。

本記事の参考文献

本記事の内容

DNAとは

DNAとは

DNA(deoxyribonucleic acid)とはデオキシリボ核酸の略称で、遺伝子のことです。DNAはウラシル、アデニン、グアニン、シトシン、チミンという大きく分けて5種類の塩基分子が二重螺旋構造で絡み合っており、それら分子の組み合わせによって遺伝情報をつくらているのです。DNA(長さ約2nm)は私たちの細胞(長さ約10μm)全てに含まれています。つまり、私たちの身体は60兆個の細胞から構成されているため、60兆個のDNAを持っていることになります。

DNAと染色体の違い

染色体とDNA

染色体とは、DNAがヒストンと呼ばれるタンパク質に巻きついて壊れにくくなったものです。イメージとしてはDNA+ヒストン(タンパク質)=染色体です。
精子のDNAは父親の染色体の半分(22本)+XかY(1本)の計23本、卵子は母親の染色体の半分(22本)とXの染色体(1本)の計23なので、受精卵は合計46本の染色体が揃います。ここで精子の染色体がXならXXで女性、YならXYで男性となるように、この46本に人間1人の遺伝情報
が全て含まれるのです。
ちなみに受精卵(細胞1個)は、子宮内で受精卵が細胞分裂を繰り返すことで、ある細胞は目となり、ある細胞は手となり、身体の部位が形成されていきます。しかし、なぜこのように部位が上手く形成されていくのかは現代でも謎なのです。こうして細胞分裂が繰り返されて赤ちゃんとして生まれてくるころには、私たちは3兆個の細胞を持っているのです。

DNAの起源

遺伝子の起源は「複製子」と呼ばれる、自己増殖する最初の分子化合物とされています。では、「複製子」はどのように誕生したかというと「1.原子地球説」と「2.宇宙飛来説」の2つの説があるので、それぞれ紹介します。

1.原始地球説

1953年、アメリカの化学者スタンリー・ミラーは、水素、メタン、アンモニアを無菌化したガラスチューブ内に入れ、水蒸気を循環させ、火花放電を継続して行ったところ、チューブ内に数種類のアミノ酸を生成することができました。今から44億年前の原始地球では海があり、水素、メタン、アンモニアの大気で激しく雷が起こっていたことから、この実験で疑似的に原始地球で無機物から有機物が生じることが証明されたのです。

2.宇宙飛来説

アミノ酸は原子が立体的に組み合わさった分子で、左手と右手のように構造が鏡に写したような関係にある2つのアミノ酸を「鏡像異性体」と呼びます。「鏡像異性体」は左手と右手のように構造が違いますが、基本的な科学的性質や物理的性質は同じです。しかし、光学に対する性質が違うことから「光学異性体」とも呼ばれます。
原子地球から化学反応でアミノ酸が生成されれば、右型と左型のアミノ酸が均等に生成されるはずなのです。それにも関わらず、地球上の生命を構成するタンパク質は全て左型アミノ酸であり、これまでに隕石から発見されたアミノ酸も左型ばかりなのです。そのことから、「2.宇宙飛来説」が有力視されているのです。

死のDNAとは

人間のような二倍体生物(子孫を残すのに雄と雌が必要)は、将来死ぬことがDNAにプログラムされています。なぜ死がプログラムされているかというと、エラーがある遺伝子が死なずに増殖してしまうと、種が絶滅してしまうかもしれないからです。逆に大腸菌のような一倍体生物は事故や病気にならない限り、増殖し続ける(人間でいうとクローンをつくる)ので、死ぬことがありません。つまりあなたが一倍体生物であれば、「あなたA」は「あなたB」と「あなたC」に増殖するので、「あなたA」が死んだとしても、「あなたB」と「あなたC」はまた「あなたD」や「あなたE」をつくるので、あなたは死ぬことがないのです。

放射線がDNAに及ぼす影響

【簡単】DNAとは|染色体との違いや起源を解説

上写真のように放射線はDNAの二重螺旋構造を切断します。DNAは1つの列だけ切断されても、もう1つの列が同じ情報を持っているため復元することができます。しかし運悪く2つの列の同じ場所が同時に切断されてしまうと「間違った情報を持ったDNA」と認識され、悪性細胞が大量生産されて癌になる可能性があるのです。福島原発事故でセシウムが問題視されていたのは、セシウムは時間がたつとバリウムに変化し、その際にガンマ線と呼ばれる放射線を放出するからなのです。

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