生物=生命体とは、「『外界』と明確に区別される界壁(膜、皮膚等)をもつ統一体で、外部からエネルギーを取り込み代謝し、かつ自己増植または生殖による自己と同『種』の個体を産出し保存する力をもつ」もの、をいう(No.2723/2024.06.06)。
これは、通常語られる生物=生命体の定義の三要素を含め込んで、秋月なりにまとめた定義らしきものだ。
この「生命体」を説明しようとするとき、いったい何から、どこから始めるのが適切だろうか。唯一の正解はないだろう。つぎが考えられる。
地球上(内)の単細胞生命体誕生、真核生物とくに種としてのヒト=ホモ・サピエンスの誕生、「細胞」、「細胞核」、DNA、遺伝子、「ゲノム」(とくにヒトゲノム)、あるいはほとんどの生命体に共通する〈セントラル・ドグマ〉、あるいは「細胞分裂」。
上の「細胞」以下は関係し合っている。「細胞分裂」から始めた場合にのみ「染色体」も出てくるが、この「染色体」は説明にとって不可欠の概念だとは(秋月には)思われない。
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ゲノム(genome)は、遺伝子(gene)の全体あるいはその集合ではない。
「遺伝子の全体というより、『その生物をつくるのに必要な遺伝情報の全体』といった意味をもつ」という説明がある(2024年9月、武村政春・DNAとは何だろう?—「ほぼ正確」に遺伝情報をコピーする巧妙なからくり(講談社ブルーバックス)。
これは「遺伝子」と「遺伝情報」の区別が前提になっていて、分かりづらい。
つぎの叙述の方が、私には理解しやすい。「遺伝子」と「塩基配列」の区別は分かるからだ。
当初は「『すべての遺伝子』という意味」だったが、現在では「範囲はさらに広がり」、『すべての塩基配列』と見なしています」(島田祥輔・大人なら知っておきたい-遺伝子「超」入門(2015、パンダ·パブリッシング)。
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ともかくも、ヒトゲノム計画が終了して最初の研究報告が発表されたとき、研究者たちは喫驚した、と秋月が推測するのは、つぎのことだ。すなわち、ヒトゲノムとは大まかにはDNAの総体なのだが、そのDNAの約2%だけが遺伝情報をもつにすぎない、と明らかになったということ。
ここで「遺伝情報」とは厳密にはまたは狭義には、〈特定のタンパク質=アミノ酸の生成〉を指示する情報をいう。そしてこれが厳密な・狭義の「遺伝子」だ。そしてこの部分、つまり特定のタンパク質の生成を指示する=「コードする」部分を〈エクソン〉という。
但し、エクソン部分を分断して介在する箇所があって、これは〈イントロン〉と称され、「遺伝子」関連部分に含められている(ようだ)。
なお、DNAがmRNAに「転写」される過程で、イントロンは除去され、エクソン部分だけが残る(=その部分だけが転写される)。この除去のことを〈スプライシング〉という。
DNAのうち、エクソン部分は(ある文献によると)2パーセントにすぎない。イントロンを含めても、「遺伝子」関連部分はDNAの20パーセント程度にすぎない(小林武彦・DNAの98%は謎—生命の鍵をにぎる「非コードDNA」とは何か(2017年11月、講談社ブルーバックス)による)。但し、武村政春・DNAとは何だろう?(上掲)によると、エクソンは1.5パーセントと明記され、イントロンを含めて約25パーセントと表示されている。
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DNAと遺伝子は、物理的、位置的にどういう関係にあるのだろうか。
DNAが「二重らせん」構造をしていることはかなり広く知られている(1953年に発見された)。二本のDNAがらせん状に〈ヒストン〉といういわば「柱」に巻きついていることから、こう呼ばれる。
二本のDNAはともに、〈ヌクレオチド〉と称される小単位が長くつながったものだ。各ヌクレオチドは、①塩基、②糖(五炭糖)、③リン酸からなる。③リン酸はいわば「のりのような接着剤」となって、上下の別のヌクレオチドとくっけさせ、長い一本のDNAを形成する。
「遺伝」情報が入っている可能性があるのは、①塩基だ。A、T、G、Cの4種がある。
一本のDNAにもう一本のDNAが「接合」して、「はしご段」またはより正確にはらせん状に巻く「縄ばしご」と比喩し得るものが出来上がる。
「接合」するのは①塩基だけで、接合したものは①‘〈塩基対〉と呼ばれる。接合した場合、比喩的には、①’塩基対が「はしご」の横板または横縄部分になり、②と③は、にぎる二本の「柱」または「縄柱」になる。
二つの「塩基」から一つの「塩基対」ができるが、接合する二つの塩基には、「相補」性がある。
すなわち一方がかりにそれぞれA、T、G、Cだとすると、「接合」する別の塩基の性格は必ず、それぞれ、T、A、C、Gになる。別言すると、A-T、G-Cという対応または「相補」関係しかない(不思議なことだが、別の一本は正確な複製のための「予備」だともされる)。
なお、ある塩基(・塩基対)と上下のそれの距離は、3.4オングストローム=0.34ナノメートル程度だという(上掲・武村)。100億オングストローム=1mだから、3.4/100億メートル)。
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一本のDNAをタテに長く続くものと仮定した場合、タテに続く塩基の並びを〈塩基配列〉という。そして、3個から成る塩基配列で最大で64の異なるアミノ酸を特定することができる。塩基には上記のとおり4種あるので、4×4×4=64だからだ。そして、アミノ酸は20種類しかないからだ(4×4=16では足りない)。3個から成る塩基配列のことを〈コドン〉と言う。
塩基配列は、塩基の4種の性格符号の組み合わせ方・つながり方によって、区切りとなる〈最初〉と〈最後〉が指定される、とされる。「開始コドン」と「終止コドン」だ。
この〈最初〉と〈最後〉の間のコドンの集まりが、一定の「遺伝情報」を示すことがあり得る。繰り返すと、一定範囲の塩基とそれから成る塩基配列が一定の「遺伝情報」(一定のアミノ酸の結合の仕方)を示していていることがあり得る。
この場合、その(一定の区切り内の)部分を、「遺伝子」という。より正確には、その一定の塩基配列に「接合」している、「相補的」な塩基配列を含めて言う。
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こうして、DNAと「遺伝子」がつながった。前者は形態・性格に、後者は「情報」という機能に着目しているので同一次元に並べるに適さないが、大雑把にはつぎのように言えるだろう。
細胞>細胞核>DNA>塩基配列>遺伝子>コドン>塩基(・塩基対)。
そして、ヌクレオチド=塩基+五炭糖+リン酸。
なお、〈DNA〉=「デオキシリボ核酸」は、ヌクレオチド(nucleotide)を構成するここでの糖は「デオキシリボース」で、それに塩基(base)とリン「酸」(acid)が加わってヌクレオチドになり、かつ細胞「核」内にあるがゆえの呼称だと(秋月には)思われる。「核酸」=nucleic acid。
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以上はほとんどが再述で、復習として一括して書いた。
これは、通常語られる生物=生命体の定義の三要素を含め込んで、秋月なりにまとめた定義らしきものだ。
この「生命体」を説明しようとするとき、いったい何から、どこから始めるのが適切だろうか。唯一の正解はないだろう。つぎが考えられる。
地球上(内)の単細胞生命体誕生、真核生物とくに種としてのヒト=ホモ・サピエンスの誕生、「細胞」、「細胞核」、DNA、遺伝子、「ゲノム」(とくにヒトゲノム)、あるいはほとんどの生命体に共通する〈セントラル・ドグマ〉、あるいは「細胞分裂」。
上の「細胞」以下は関係し合っている。「細胞分裂」から始めた場合にのみ「染色体」も出てくるが、この「染色体」は説明にとって不可欠の概念だとは(秋月には)思われない。
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ゲノム(genome)は、遺伝子(gene)の全体あるいはその集合ではない。
「遺伝子の全体というより、『その生物をつくるのに必要な遺伝情報の全体』といった意味をもつ」という説明がある(2024年9月、武村政春・DNAとは何だろう?—「ほぼ正確」に遺伝情報をコピーする巧妙なからくり(講談社ブルーバックス)。
これは「遺伝子」と「遺伝情報」の区別が前提になっていて、分かりづらい。
つぎの叙述の方が、私には理解しやすい。「遺伝子」と「塩基配列」の区別は分かるからだ。
当初は「『すべての遺伝子』という意味」だったが、現在では「範囲はさらに広がり」、『すべての塩基配列』と見なしています」(島田祥輔・大人なら知っておきたい-遺伝子「超」入門(2015、パンダ·パブリッシング)。
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ともかくも、ヒトゲノム計画が終了して最初の研究報告が発表されたとき、研究者たちは喫驚した、と秋月が推測するのは、つぎのことだ。すなわち、ヒトゲノムとは大まかにはDNAの総体なのだが、そのDNAの約2%だけが遺伝情報をもつにすぎない、と明らかになったということ。
ここで「遺伝情報」とは厳密にはまたは狭義には、〈特定のタンパク質=アミノ酸の生成〉を指示する情報をいう。そしてこれが厳密な・狭義の「遺伝子」だ。そしてこの部分、つまり特定のタンパク質の生成を指示する=「コードする」部分を〈エクソン〉という。
但し、エクソン部分を分断して介在する箇所があって、これは〈イントロン〉と称され、「遺伝子」関連部分に含められている(ようだ)。
なお、DNAがmRNAに「転写」される過程で、イントロンは除去され、エクソン部分だけが残る(=その部分だけが転写される)。この除去のことを〈スプライシング〉という。
DNAのうち、エクソン部分は(ある文献によると)2パーセントにすぎない。イントロンを含めても、「遺伝子」関連部分はDNAの20パーセント程度にすぎない(小林武彦・DNAの98%は謎—生命の鍵をにぎる「非コードDNA」とは何か(2017年11月、講談社ブルーバックス)による)。但し、武村政春・DNAとは何だろう?(上掲)によると、エクソンは1.5パーセントと明記され、イントロンを含めて約25パーセントと表示されている。
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DNAと遺伝子は、物理的、位置的にどういう関係にあるのだろうか。
DNAが「二重らせん」構造をしていることはかなり広く知られている(1953年に発見された)。二本のDNAがらせん状に〈ヒストン〉といういわば「柱」に巻きついていることから、こう呼ばれる。
二本のDNAはともに、〈ヌクレオチド〉と称される小単位が長くつながったものだ。各ヌクレオチドは、①塩基、②糖(五炭糖)、③リン酸からなる。③リン酸はいわば「のりのような接着剤」となって、上下の別のヌクレオチドとくっけさせ、長い一本のDNAを形成する。
「遺伝」情報が入っている可能性があるのは、①塩基だ。A、T、G、Cの4種がある。
一本のDNAにもう一本のDNAが「接合」して、「はしご段」またはより正確にはらせん状に巻く「縄ばしご」と比喩し得るものが出来上がる。
「接合」するのは①塩基だけで、接合したものは①‘〈塩基対〉と呼ばれる。接合した場合、比喩的には、①’塩基対が「はしご」の横板または横縄部分になり、②と③は、にぎる二本の「柱」または「縄柱」になる。
二つの「塩基」から一つの「塩基対」ができるが、接合する二つの塩基には、「相補」性がある。
すなわち一方がかりにそれぞれA、T、G、Cだとすると、「接合」する別の塩基の性格は必ず、それぞれ、T、A、C、Gになる。別言すると、A-T、G-Cという対応または「相補」関係しかない(不思議なことだが、別の一本は正確な複製のための「予備」だともされる)。
なお、ある塩基(・塩基対)と上下のそれの距離は、3.4オングストローム=0.34ナノメートル程度だという(上掲・武村)。100億オングストローム=1mだから、3.4/100億メートル)。
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一本のDNAをタテに長く続くものと仮定した場合、タテに続く塩基の並びを〈塩基配列〉という。そして、3個から成る塩基配列で最大で64の異なるアミノ酸を特定することができる。塩基には上記のとおり4種あるので、4×4×4=64だからだ。そして、アミノ酸は20種類しかないからだ(4×4=16では足りない)。3個から成る塩基配列のことを〈コドン〉と言う。
塩基配列は、塩基の4種の性格符号の組み合わせ方・つながり方によって、区切りとなる〈最初〉と〈最後〉が指定される、とされる。「開始コドン」と「終止コドン」だ。
この〈最初〉と〈最後〉の間のコドンの集まりが、一定の「遺伝情報」を示すことがあり得る。繰り返すと、一定範囲の塩基とそれから成る塩基配列が一定の「遺伝情報」(一定のアミノ酸の結合の仕方)を示していていることがあり得る。
この場合、その(一定の区切り内の)部分を、「遺伝子」という。より正確には、その一定の塩基配列に「接合」している、「相補的」な塩基配列を含めて言う。
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こうして、DNAと「遺伝子」がつながった。前者は形態・性格に、後者は「情報」という機能に着目しているので同一次元に並べるに適さないが、大雑把にはつぎのように言えるだろう。
細胞>細胞核>DNA>塩基配列>遺伝子>コドン>塩基(・塩基対)。
そして、ヌクレオチド=塩基+五炭糖+リン酸。
なお、〈DNA〉=「デオキシリボ核酸」は、ヌクレオチド(nucleotide)を構成するここでの糖は「デオキシリボース」で、それに塩基(base)とリン「酸」(acid)が加わってヌクレオチドになり、かつ細胞「核」内にあるがゆえの呼称だと(秋月には)思われる。「核酸」=nucleic acid。
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以上はほとんどが再述で、復習として一括して書いた。