遺伝子の複製・転写

Question

遺伝子は複製・転写を繰り返すと聞きますが、何年間に何回などのサイクルってあるんですか？

そこで疑問なんですが、例えば10年前に顔を整形した場合、年月がたつにつれて、その顔の形の細胞に遺伝子が複製・転写する事はないのですか？
よって整形して何十年もたったあとできた子供が整形後の顔に産まれる可能性はありますか？
知識が全くないので、変な質問ですが、教えてください。

noname#160718 · Accepted Answer

質問者さんが同カテゴリーにされた「遺伝について」の質問と併せて回答します。

遺伝子の「複製」は、私達の身体の中で細胞分裂が起きる時に行われています。細胞が分裂して１個の細胞が２個になるとき、遺伝子もコピーされています。つまり複製です。
　また、身体の細胞が何らかの働きをするときは、ほとんど全ての場合に遺伝子が「転写」されています。つまりDNAからmRNAに転写され、それがアミノ酸配列に翻訳され、タンパク質が合成されているわけです。
　このタンパク質というのは身体の「構成要素」としてのタンパク質だけではなく、何かの化学反応を媒介する酵素と呼ばれるタンパク質も含まれます。というよりそちらの方がほとんどと言って良いです。

遺伝子は転写や複製を制御している部分を除けば、どとのつまりはタンパク質しかコードしていません。でも私達の身体はタンパク質以外の物質もたくさんありますよね。ではなぜ私達の身体ができ、様々な活動ができるのかというと、遺伝子が「生物の設計図」ではないからです。
　例えば骨だと、遺伝子は骨の構成や構造を直接コードしているわけではありません。骨を作る化学反応を媒介する「酵素」をコードしているのです。
　それを仮に「骨酵素」と呼ぶと、骨を作るときは、「骨酵素」をコードする遺伝子が活発にmRNAに転写され、骨酵素がたくさん作られます。その結果、カルシウム等を材料として骨が形成されるわけです。骨を作る必要がないときは骨酵素をコードする遺伝子はあまり転写されていない、というわけです。

ですから、「遺伝子は生物の設計図」という例えは正しくありません。少なくとも誤解を招く表現です。
　もう少し誤解を避ける表現をするなら、「遺伝子は生物のレシピ」ですかね。
　設計図とレシピの決定的な違いは、完成品から設計図は再現することができるがレシピはできない、という点です。

そして遺伝子は生まれた時点で、全ての細胞が「まったく同じ遺伝子」を持っています。生殖細胞は例外ですが、これは後述します。赤血球も核が除去されている（遺伝子を持たない）ので例外ですが、まあそんな細かい話はここではどうでも良いでしょう。
　唾液腺の細胞はトリプシンを産生する遺伝子は必要ですが、インシュリンを産生する遺伝子は不要ですし骨を形成する遺伝子も使うことはありません。ですがどの細胞もフルセットの遺伝子を持っています。そしてそれぞれの細胞が自分の役割に応じて必要な領域だけを転写～翻訳しています。

というわけなので、例えば「二重の遺伝子」というものがあるわけではないんですよ。正確に言うと「二重を直接コードする遺伝子はない」ということです。瞼が形成される中で多くの遺伝子が複雑に関与して結果として二重になったり一重になったりしているわけです。
　それらの遺伝子群を完全に解析することは非常に難しい（完成品からレシピを再現することはできない）のですが、それらの遺伝子群の中で重要、つまりこの遺伝子がこのタイプであれば高い確率で結果的に二重になる、というような遺伝子が見つかれば、それは便宜的に「二重の遺伝子」と呼ばれたりすることは多々あります。
　多くの形態や性質は１つの遺伝子で決まるのではなく、多くの遺伝子の複雑な関与によって結果的にそうなっているわけです。（もちろんたった１つの遺伝子が決定的に形質を決定するような例もありますが）

ですから、子供の頃は一重だったけれど成人して二重になった、というような場合でも、遺伝子が変わったわけではないのです。成長過程にもさらに多くの遺伝子が絡み合っていますから、それを全て解析するのは難しい、というより現状ほとんど不可能なのですが（人類の英知を数十年傾けていくつかは解析できてますが）、要するにそういう遺伝子を持った結果としてそうなった、としか言いようがありません。

そして遺伝子は基本的に生涯変化しません。細胞分裂の際も「コピー」されているわけですから。
　もちろん一定の確率でミスコピーは生じていますが、その結果正常に機能しなくなった細胞は破棄されるだけですし、転写の際のmRNAも同じです。
　形質が変わるのはミスコピー程度ではなく、文章が変わるくらいの変化ですから（それもそもそもはミスコピーの積み重ねなのですが）、それが生涯の間に体内で多くの細胞に同じミスコピーが起きる確率は現実的にはゼロです。

noname#160718 · Answer

No.2のJagar39です。続きです。

「いつの遺伝子が子供に遺伝するのか？」の回答ですが、それは生殖細胞（精子と卵子）の遺伝子です。
　「遺伝子は生涯変わらない」という基本を知っていただければ、「いつの」というのはあまり問題にはならないということはお判りいただけると思いますが、敢えて「いつの」と言えば、女性は生まれる前から、男性はその時、ということになりますか。

男性は常時精子を作っていますので、精子中の遺伝子は基本的にその直前にコピーされたものです。
　女性の場合は出生前の胎児期に全て卵子は卵巣中に準備されています（正確に言うと少し違いますが）。出生して思春期になるまでは卵巣は動かないので卵子は放出（つまり排卵）されませんが、思春期に至った後は閉経まで定期的に（ヒトの場合は平均28日周期で）ストックしてあった卵子を１個ずつ排卵していくわけです。

先の回答で全ての細胞が同じ遺伝子をフルセット持っているが生殖細胞は例外、と書きました。それは生殖細胞は特殊なふるまいをしているからです。

ヒトに限らず、有性生殖をする生物は、実は遺伝子を２セット持っています。よく人間の染色体数は 2n=46本、という表現を目にされると思いますが、この2nが「２セット」という意味です。
　生殖細胞以外の細胞は、この２セットを持ち、細胞分裂の際には２セットを全てコピーしています。
　ですが生殖細胞は、１セットしか持ちません。
　つまり生殖細胞の元の細胞から分裂するときに、１セットを捨てて片方のセットだけを持つ、ということをしているわけです。これを減数分裂といいます。
　それで精子と卵子が受精して再び２セットになるわけです。

ですから精子や卵子が持つ１セットだけの遺伝子でも、基本的に生体として成立します。ですが有性生殖をする生物は２セットの遺伝子を持ち、そのどちらかが機能しているわけです。

減数分裂する際には単純に２セットの片方だけを捨てて１セットにするわけではなく、２セットの間でランダムに遺伝子を組み換えています。ですから卵子や精子が持っている１セットの遺伝子は、全て異なります。一度の射精で３億個の精子を放出するとして、それらの精子でまったく同じ遺伝子を持っているものはない、ということです。

もうひとつの整形と遺伝子の話を。

「セントラルドグマ」という法則があります。
　それは DNA→RNA→タンパク質という遺伝子の発現の流れがあるのですが、それが逆転することはない、という法則です。
　DNAは読まれてmRNAとなり、それが翻訳されてタンパク質となるのですが、逆にタンパク質からmRNAが逆翻訳されたりすることはありません。レトロウイルスがRNAからDNAを逆転写するという例外はあるのですが、まあそれも今回の話には関係ありません。

つまりもっと判りやすく言えば、「整形によって顔の形を変えても、それは遺伝子に影響を及ぼさない」ということです。
　筋トレして足を太くしても遺伝子を変えるわけではありません。
　このような後天的に形態や性質が変化することを「獲得形質」と言います。
　そして「獲得形質は遺伝しない」というのが生物学の大原則です。それは何故かというと、獲得形質が遺伝子を変えているわけではないからです。

つまり遺伝子は設計図ではなく「レシピ」ですから。顔の形をコードしているわけではなく、顔の作り方をコードしているだけです。ですから外力によって顔の形を変えられてもレシピを書き換える必要はないわけです。

例えばガンは遺伝子が変異した結果起きます。ですからガン細胞は他の細胞とは違う遺伝子を持っています。
　でもそれはガン細胞だけで、精子や卵子までがガン化していない限り、ガンになってから子供を作っても生まれた子がガンになっているわけではありません。精子や卵子がガン化していれば、そもそも受精しないので子供は生まれませんが。

そもそも遺伝子は生涯変わらない、と書きましたが正確にはレトロウイルスに感染しても書き換えられますしガン化も遺伝子の変異ですし、厳密に全ての細胞が生涯同じ遺伝子を持ち続けるわけではありません。
　ですが生殖細胞の遺伝子が変異しない限り、それが子に遺伝することはありませんし、生殖細胞は体細胞の変異の影響を非常に受けにくいようになっています。特に卵子は生まれる前に全て用意されていて、後は放出されるだけという状態ですから（それでも出生後に書き換えられる可能性がゼロではありませんけども）。

C-elegans · Answer

＞何年間に何回などのサイクルってあるんですか？

転写に関しては生きている細胞全てが常に何らかの情報を転写し続けています。
（転写について誤解しているようなのですが…）

複製に関しては、分裂頻度の高いところだと一日一回というところもあります。
場所によります。
生殖細胞の場合、精子になる精原細胞は思春期以降毎日のように遺伝子を複製していますが、卵子を作る卵母細胞は生まれる前に複製が終わっています。

＞その顔の形の細胞に遺伝子が複製・転写する事はないのですか？

ないです。
整形手術は遺伝子を書き換えるわけではないので、放っておいたら次第に「元」の顔に戻っていきます。

＞子供が整形後の顔に産まれる可能性はありますか？

上記の理由から、その可能性はありません。
また、顔（骨格含む）の細胞の遺伝子を書き換えたところで、子供には遺伝しません。
個体として成熟した人間の体細胞は生殖細胞にならず、卵子や精子を生み出す生殖細胞の遺伝子を書き換えない限り次世代の形質に影響することはないからです。

b-w-step · Answer

体の中では細胞はいつでも新しいものが作られています。常に体は新しくなっています。赤血球もそうですし、白血球もそうです。菌などと闘って体の細胞は常に死んでいますから、常に細胞は作られています。

複製というのは１つのＤＮＡが２つに分かれることです。体の細胞が分裂する時に行われます。細胞の中でＤＮＡが２つに分かれて、２つの細胞ができます。

転写というのは遺伝子のＤＮＡの情報をｍＲＮＡに写し取ることです。ＤＮＡのもつ情報は転写と呼ばれる過程でまずｍＲＮＡの形に変換されます。ｍＲＮＡに写し取られた情報を元に蛋白質を組み立てる過程は『翻訳』といいます。

細胞が新しく作られるたびに遺伝子は複製されています。逆に言えば遺伝子を複製しなければ新しい細胞は作られない、とも言えます。なぜなら新しい細胞を作るときには他の細胞から遺伝子を複製しなければならないからです。遺伝子は非常に複雑です。体の中で０から遺伝子を組み立てるというのは困難です。０から作るよりも体の他の細胞の遺伝子を複製する方がはるかに簡単です。それで身体は新しい細胞を作るときには元々ある細胞の遺伝子を複製します。

さて、体の遺伝子は変化するでしょうか？　もし体の遺伝子が変化するとしたら、遺伝子の検査は無意味になってしまいます。また、ナウマン像などの古い生物の遺伝子を分析する意味が無くなってしまいます。時間と供に遺伝子が変化するのならば、古い生物の遺伝子は変化していて調べても無意味ですから。逆に言えば今でも古い細菌やナウマン像などの遺伝子を取り出して分析しているのですから、遺伝子は時間が経っても変化しないのでしょう。指紋も遺伝子が決めます。今は指紋認証も多いですが、体の遺伝子が変化するとしたら指紋も変化してしまって指紋認証は成り立たなくなってしまいます。

＜遺伝子は複製・転写を繰り返すと聞きますが、何年間に何回などのサイクルってあるんですか？＞
サイクルは決まっていません。たとえば体が大きな傷を受けた場合などは修復のために細胞がたくさんつくられます。それによって遺伝子の複製や転写も多くなります。逆に言えば冬眠状態では細胞はあまり変化する必要がないので遺伝子の複製や転写も少なくなります。ですので厳密には決まっていません。

＜例えば10年前に顔を整形した場合、年月がたつにつれて、その顔の形の細胞に遺伝子が複製・転写する事はないのですか？＞
整形はあくまでも『形を整える』のであって『遺伝子を変える』ことではありません。もし違う人の遺伝子を身体に入れても、入れられた人の遺伝子全部が変化することは聞いたことがありません。

＜整形して何十年もたったあとできた子供が整形後の顔に産まれる可能性はありますか？＞
ありません。もしあったとしたら、既に重大なニュースになっているとは思いませんか？

長文を読んでくださってありがとうございました。私も勉強になりました。

遺伝子の複製・転写

質問者さんが同カテゴリーにされた「遺伝について」の質問と併せて回答します。

No.2のJagar39です。

＞何年間に何回などのサイクルってあるんですか？

体の中では細胞はいつでも新しいものが作られています。

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