共通テスト（理科） 過去問
令和5年度（2023年度）本試験
問137 (生物（第2問） 問1)

この問題で問われている遺伝子重複についておさえます。「遺伝子重複」とは、DNAの特定の領域がコピーされる現象です。間違えやすい「倍数化」は細胞内の染色体全体が倍増する現象を指すため、異なるものであることを念頭におきましょう。aは、遺伝子に突然変異が現れると、DNA配列が変化し、合成されるタンパク質も異なる可能性があるため正しいと言えます。bは、遺伝子重複によりコピーされた遺伝子の転写調節領域の突然変異が蓄積されることにより、発現する組織がもとの機能の発現組織と異なったり、新しい組織で発現するようになったりするため、正しいと言えます。cは、遺伝子の片方の機能が失われても、もう片方の遺伝子によりタンパク質は合成されるため、個体の生存には不利にならないことがあります。以上から、a、b、cのどの選択肢も正しいと言えます。

遺伝子重複とは、遺伝子の重複です。

例えば、「…ABC…」という並びで遺伝子が配列したときに、Bで遺伝子重複が起こると「…ABBC…」となります。つまり下線部すべてでイレギュラーが起こるわけです。塩基配列の話で4,5種類の突然変異を習いますが、同じように処理します。（塩基の話だと「挿入」に近しいです。）

遺伝子の発現様式は、何番目と何番目でここに発現させるみたいなやり方です。上の例で仮に三つの遺伝子「ABC」のみでできている生物だとすると、「---」「A--」「-B-」「--C」「AB-」「A-C」「-BC」「ABC」の8（=2³）通りの細胞（・組織・器官）が生成できます。

この仕組みこそ、母親から受け継ぐ遺伝子のみで、皮膚・血管・目・爪・髪といった多様な細胞を発現できる理由です。

もし「ABC」→「ABB」が生じたら表現できる情報は半分に減ります。正確には本当は「A-C」「--C」の場所が「A-B」「--B」で表現されてしまいます。

それは『異なるアミノ酸』や『異なる組織』を引き起こすし、それは有利にも『不利』にもなりますが、それが突然変異たるからには、元の状態こそが環境適応性が高いはずですから、おおむね不利になります。

よって、a,b,cはすべて正しい。

この問題の肝である遺伝子重複の定義は説明できますか？遺伝子重複とは、染色体上の特定の塩基配列が繰り返され、その分染色体が延長する構造変化です。染色体の数が2倍になる訳ではないので、勘違いに注意しましょう。

a:突然変異により塩基配列が変化すると、対応するコドンが変化し結果的に指定するアミノ酸が変わる事があります。この文章は正しいです。

b:各組織で存在している調節タンパク質の種類や量は異なります。その差違によって、各組織では特定のタンパク質のみ発現させる事ができます。転写調節領域に突然変異が生じると、どの調節タンパク質と結合しやすくなるかが変化し、別の組織で発現する事があります。この文章は正しいです。

c:片方の遺伝子が突然変異で機能を失っても、もう一方の遺伝子で正常なタンパク質を発現できます。この文章は正しいです。　

したがって正しいのはa,b,cの選択肢全てです。