染色体

ヒトの細胞1個のDNAを端から端までのばすと、約2メートルになります。

核の中の2メートル

ふつうの細胞の核の直径は、わずか数千分の1ミリメートルです。それなのに、中にあるDNAはとても長いのです。前のレッスンの内容から計算できます。ヒトのDNA 1セットには約30億の塩基対があり、1対ごとに0.34 nmずつ長くなるので、1セットは約 3,000,000,000 × 0.34 nm、およそ1メートルです。体の細胞の多くは両親から1セットずつ、計2セットをもっているので、合計は約2メートルになります。NHGRIはこれを約6フィートと表現しています。これを核に収めるのは詰めこみの問題で、その答えが染色体です。

染色体は、1本の長いDNA分子と、その形を保つタンパク質とが合わさったものです。DNAはヒストンと呼ばれる糸巻きのようなタンパク質に巻きついていて、ボビンに巻いた糸に少し似ています。OpenStaxはその先の段階を次のように説明しています。DNAとヒストンがつくる「糸に通したビーズ」は折りたたまれて幅約30 nmの繊維になり、細胞が分裂する前には、この繊維がさらに折りたたまれ、それぞれの染色体が最もコンパクトな幅約700 nmになります。この段階になって初めて、染色体はふつうの光学顕微鏡で見えるほどの太さになります。名前はギリシア語の「色」と「体」に由来します。染色体がある種の色素によく染まるからです。

23対

ヒトの染色体は23対、全部で46本です。各対の一方は母親から、もう一方は父親から受けつぐので、子どもは両方の親から形質の一部を受けつぎます。1番から22番までの対は常染色体と呼ばれ、おおよそ大きいものから順に番号がついています。23番目の対は性染色体です。NHGRIによれば、ふつう女性はX染色体を2本、男性はXを1本とYを1本もっています。YはXよりずっと短く、のっている遺伝子もはるかに少ないです。

どの染色体にも、くびれた部分があります。これを動原体（セントロメア）といいます。名前とは違って、ふつうはちょうど真ん中にあるわけではありません。細胞が分裂する前に各染色体は複製され、できた2本の同じコピーは姉妹染色分体と呼ばれます。姉妹染色分体は、引き離されて2つの新しい細胞に分かれるまで、動原体でつながったままです。染色体の両端にはテロメアがあります。DNAのくり返し配列で、NHGRIは靴ひもの先についたプラスチックのキャップにたとえています。多くの種類の細胞では、分裂のたびにテロメアが少しずつ短くなります。

半分にして組み合わせ直す

「どれも2本ずつ」の例外が卵と精子です。これらの生殖細胞は配偶子と呼ばれ、各染色体を1本ずつ、全部で23本しかもっていません。卵と精子が合わさると、新しい細胞はまた46本になります。各対のどちらの染色体が配偶子に入るかは偶然で、対ごとに決まります。23対あるので、1人の人がつくれる染色体まるごとの組み合わせは、2を23回かけた数、つまり 2²³ = 8,388,608 通りです。これは、対になる染色体どうしが一部を交換することをまだ数に入れていない段階の数です。きょうだいが同じにならない大きな理由はここにあります。

染色体の数は生物の種ごとに決まっています。NHGRIによると、ショウジョウバエは4対、イネは12対、イヌは39対です。染色体が1本多かったり少なかったりすると、発生に影響が出ることがよくあります。たとえばダウン症候群は、21番染色体を2本ではなく3本もつことで起こります。自分の染色体についての疑問は、医師や遺伝カウンセラーに相談しましょう。このレッスンは一般的な情報です。