C 値のパラドックスは、ゲノムのサイズ (DNA の量) が生物の複雑さと相関しないことです。言い換えれば、C 値のパラドックスは、より大きなゲノムが常により複雑になるとは限らないことを意味します。
大学での遺伝学の講義中に、誰かが「人間は最も多くの DNA を持っていますか?」と尋ねました。ばかげた質問だと思いました。私は間違って考えました。私たちの教授は笑いました。実は日本の花は、私たちの50倍のゲノムを持っています。」
人間の栄光を確固たるものにする「はい」という響き渡る声を聞く準備ができていたクラス全体が、信じられないという目で彼女を見つめました。植物が人間よりも多くの DNA を持ち、はるかに進化した複雑な哺乳類である理由とは?生物が持つ DNA の量とその複雑さとの間に何らかの関係はありますか?つまり、サイズは重要ですか？
簡単に言えば、はいです。 、 それは問題である。しかし、いいえ 、そうではありません。
C 値のパラドックスとは?
C 値のパラドックスは、ゲノムのサイズ (DNA の量) が生物の複雑さと相関しないことです。言い換えれば、C 値のパラドックスは、より大きなゲノムが常により複雑になるとは限らないことを意味します。
複雑さを増すには、より多くの DNA を生成する必要があると予想されます。より大きなゲノム、つまり生物の DNA のライブラリ全体を表す用語は、複雑な生命をサポートするためのより良い装備を備えているでしょう。細菌や古細菌のような微視的な生命から、人間のようなより大きくより複雑な生命への進化には、より多くの情報が必要であり、したがってより多くの DNA が必要です。
これは本当です。
遺伝物質 (DNA) を収容する核を持つ生物である真核生物は、細菌などの原核生物 (核を持たない生物) と比較して、より大きなゲノムを持っています。 大腸菌、 すべての微生物学者の親友は、400 万の塩基対しか持っていません。ハエ、キイロショウジョウバエ、 一方、 には 1 億 4000 万の塩基対があります。ハエはバクテリアよりも明らかに複雑です。
しかし、真核生物のゲノムを比較する場合、この論理は当てはまりません。
人間とハイギョを考えてみましょう。マーブルハイギョは「最大のゲノム」コンテストで 2 位になり、なんと 1,300 億塩基対を持っています。比較のために、人間は 40 億塩基対相当の DNA しか持っていません。
それでも、人間は、洗練された生理学的システム、コミュニケーション、運動などのモードを備えた、マーチングフィッシュよりも明らかに複雑です. では、なぜ魚は 40 倍の DNA を持っているのでしょうか?
比較ゲノムサイズ。哺乳類よりも大きなゲノムサイズを持つ特定の両生類、魚類、植物が存在することに注意してください (写真提供:Aizar/Wikimedia Commons)
C値パラドックスはどのように発見されましたか?
1971 年、C.A.遺伝学者の Thomas Jr. は、この問題を C 値のパラドックス と名付けました。 . C 値は、精子細胞のような一倍体核 (ピコグラムで測定) 内の DNA の量です。通常の常染色体細胞には2つのセットがあります DNA の 1 つは母方のもので、もう 1 つは父方のものです。これらの二倍体 細胞には、一緒に働く 2 つの染色体があります。その場合、常染色体のヒト細胞には 60 億塩基対相当の DNA があります。
なぜ C 値のパラドックスが起こるのですか?
すべての DNA は同じではありません。
ゲノム全体が、生存に不可欠な情報を保持しているわけではありません。
遺伝子はゲノムのスターです。それらは、細胞機構の一部、主にタンパク質、および RNA をコードする DNA のセグメントです。多くの科学者は、より多くの DNA がより多くの遺伝子を意味し、それはより多くのタンパク質がより多くの仕事をして動物を複雑にすることを意味すると考えていました。
しかし、そうではありません。遺伝子または遺伝子機能を助ける他の部分を含まない DNA のセクションがあります。
印象的なハンドルバーの口ひげを持つ遺伝学者の大野すすめは、それを「ジャンクDNA」と呼んだ.真核生物では、この役に立たないと思われる DNA が多くのスペースを占有します。ヒトゲノムの半分はがらくたですが、マーブルハイギョはその巨大なゲノムの 36 分の 1 しか必要としません。
パリジャポニカ 、すべての生命体の中で最大のゲノムを持つ植物。約 1490 億の塩基対があり、これはヒトゲノムの 50 倍です。 (写真提供:alpsdake/Wikimedia Commons)
ジャンク DNA とは?
ジャンク DNA とは、前述のように、生物の生存に不可欠な情報を保持していない、突然変異の結果である DNA です。一部の突然変異は、ゲノム全体が 2 倍になる全ゲノム重複突然変異などの記念碑的なものです。
細胞内で起こりうる 3 種類の突然変異。 1 – 削除、2 – 複製、3 – 反転。 1 と 2 では、DNA の量が変更されます。これが配偶子で起こると、ゲノムサイズの恒久的な変化につながる可能性があります。 (写真提供:Zephyris/Wikimedia Commons)
ジャンク DNA の多くは、動物の複雑さに直接関係していません。ジャンク DNA が生物の中で何らかの機能を果たしているという証拠はありますが、ジャンク DNA のどの程度が複雑性にとって重要であるかはまだわかっていません.
しかし、最大のゲノムを持つ動物には、その複雑さに寄与していないように見える大量のジャンク DNA があります。
Tl;dr
真核生物は原核生物 (細菌) よりも大きなゲノムを持っていますが、より複雑な真核生物はそれほど複雑でない生物よりも大きなゲノムを持っていません。これは C 値のパラドックスと呼ばれ、C 値は一倍体細胞内の DNA の量を意味します。これは、ジャンク DNA と呼ばれる情報機能を持たない DNA の一部があるためです (まだ議論の余地があります)。時々、このジャンク DNA が生物のゲノムに散らばり、必要以上に大きくなります。より複雑な生物は、遺伝子をより適切に調節することで、そのレベルの複雑さを実現しています。彼らは、選択的スプライシング、シグナル伝達、およびエピジェネティックなメカニズムによってこれを行います (他にもたくさんあります)。これは、彼らの遺伝子がより多くの機能を持っていることを意味し、より複雑な表現と形を可能にします.
