遺伝学における確率とパネット二乗

DNA分子。ゲッティ/養蜂場

統計と確率には、科学への多くの応用があります。別の分野間のそのような接続の 1 つは、 遺伝学 .遺伝学の多くの側面は、実際には適用された確率にすぎません。パネット平方として知られる表を使用して、特定の遺伝的形質を持つ子孫の確率を計算する方法を見ていきます。

遺伝学からのいくつかの用語

以下で使用する遺伝学からのいくつかの用語を定義して議論することから始めます.個人が持つさまざまな形質は、遺伝物質のペアリングの結果です。この遺伝物質は、 対立遺伝子 .これから見ていくように、これらの対立遺伝子の構成によって、個人がどのような形質を示すかが決まります。

いくつかの対立遺伝子は優性であり、いくつかは劣性です。 1 つまたは 2 つの優性対立遺伝子を持つ個体は、優性形質を示します。劣性対立遺伝子の 2 つのコピーを持つ個人のみが劣性形質を示します。たとえば、目の色について、茶色の目に対応する優性対立遺伝子 B と青い目に対応する劣性対立遺伝子 b があるとします。 BB または Bb の対立遺伝子ペアリングを持つ個人は、両方とも茶色の目になります。ペアリング bb を持つ個人だけが青い目を持ちます。

上記の例は、重要な違いを示しています。 BB または Bb の組み合わせを持つ個体は、対立遺伝子の組み合わせが異なっていても、両方とも茶色の目の優性形質を示します。ここで、対立遺伝子の特定のペアは、 遺伝子型 個人の。表示される特性は、 表現型 .茶色の目の表現型には 2 つの遺伝子型があります。青い目の表現型には、単一の遺伝子型があります。

議論する残りの用語は、遺伝子型の構成に関連しています。 BB または bb のいずれかの遺伝子型は、対立遺伝子が同一です。このタイプの遺伝子型を持つ個体は、 同型接合 . Bb などの遺伝子型の場合、対立遺伝子は互いに異なります。このタイプのペアリングを持つ個人は呼ばれます ヘテロ接合 .

親と子孫

2 人の親はそれぞれ 1 対の対立遺伝子を持っています。それぞれの親は、これらの対立遺伝子の 1 つを提供します。これが、子孫が対立遺伝子のペアを取得する方法です。親の遺伝子型を知ることで、子孫の遺伝子型と表現型がどのようなものになるかを予測できます。基本的に重要な観察結果は、親の対立遺伝子のそれぞれが子孫に受け継がれる確率が 50% であるということです。

目の色の例に戻りましょう。母親と父親が両方ともヘテロ接合体の遺伝子型 Bb で茶色の目をしている場合、優性対立遺伝子 B を受け継ぐ確率は 50%、劣性対立遺伝子 b を受け継ぐ確率は 50% です。以下は考えられるシナリオで、それぞれの確率は 0.5 x 0.5 = 0.25 です。

• 父親は B に寄与し、母親は B に寄与します。子孫は遺伝子型 BB と茶色の目の表現型を持ちます。
• 父親は B を寄付し、母親は b を寄付します。子孫は遺伝子型 Bb と茶色の目の表現型を持っています。
• 父親は b を提供し、母親は B を提供します。子孫は遺伝子型 Bb と茶色の目の表現型を持ちます。
• 父は b を寄付し、母は b を寄付します。子孫は、遺伝子型 bb と青い目の表現型を持っています。

パネット スクエア

上記のリストは、パネット スクエアを使用してよりコンパクトに示すことができます。このタイプのダイアグラムは、Reginald C. Punnett にちなんで名付けられました。検討する状況よりも複雑な状況に使用できますが、他の方法を使用する方が簡単です。

パネット スクエアは、子孫の可能性のあるすべての遺伝子型をリストした表で構成されます。これは、研究されている両親の遺伝子型に依存しています。これらの親の遺伝子型は、通常、パネット スクエアの外側に示されます。そのエントリの行と列の対立遺伝子を調べることにより、パネット スクエアの各セルのエントリを決定します。

以下では、単一の形質のすべての可能な状況に対してパネット方形を構築します。

ホモ接合体の両親

両親が両方ともホモ接合体である場合、すべての子孫は同一の遺伝子型を持ちます。これは、BB と bb の間の交差について、下のパネット スクエアで確認できます。以下のすべてにおいて、親は太字で示されています。

	b	b
B	Bb	Bb
B	Bb	Bb

すべての子孫は現在、遺伝子型が Bb のヘテロ接合体です。

片方のホモ接合体の親

ホモ接合体の親が 1 人いる場合、もう 1 つはヘテロ接合体です。結果として得られるパネット スクエアは、次のいずれかになります。

	B	B
B	BB	BB
b	Bb	Bb

上記のホモ接合体の親が 2 つの優性対立遺伝子を持っている場合、すべての子孫は優性形質の同じ表現型を持ちます。言い換えれば、そのようなペアリングの子孫が優性表現型を示す確率は 100% です。

ホモ接合体の親が 2 つの劣性対立遺伝子を持っている可能性も考えられます。ここで、ホモ接合型の親が 2 つの劣性対立遺伝子を持っている場合、子孫の半分は遺伝子型 bb の劣性形質を示します。残りの半分は優性形質を示すが、遺伝子型 Bb がヘテロ接合体である。長期的には、全子孫の50%がこのタイプの親から生まれます

	b	b
B	Bb	Bb
b	bb	bb

2人のヘテロ接合体の親

考慮すべき最終的な状況は、最も興味深いものです。これは、結果の確率のためです。両親が両方とも問題の形質についてヘテロ接合体である場合、両者は 1 つの優性対立遺伝子と 1 つの劣性対立遺伝子からなる同じ遺伝子型を持っています。

この構成のパネット スクエアは次のとおりです。ここで、子孫が優性形質を示す方法は 3 つ、劣性形質を示す方法は 1 つあることがわかります。これは、子孫が優性形質を持つ確率が 75%、子孫が劣性形質を持つ確率が 25% であることを意味します。

	B	b
B	BB	Bb
b	Bb	bb