DNAは、どうして「体の説明書」と呼ばれるの？
小さな細胞の中に、体の働きにつながる情報があるんだ。A・T・G・Cの4つの記号から、DNAのしくみをのぞいてみよう。
まず、ひとことで
DNAは、4種類の塩基の並び方で、生きものの体や働きにつながる情報を持っているんだ。
DNAは、本物の紙の本ではないよ
人の体は、たくさんの小さな細胞からできているね。その多くに、DNAという物質があるんだ。DNAには、体の成り立ちや働きに関わる情報が記されているよ。それで「説明書」とたとえられることがあるんだ。
でも、細胞の中に小さな紙の本が置いてあるわけではないよ。DNAは分子という、物質の小さなまとまりなんだ。「説明書」という言葉は、情報が使われて働きにつながることを想像する助けとして使っているんだね。
人の細胞では、DNAの多くは核という場所にあり、ミトコンドリアにも少しあるよ。細胞、核、DNAを全部同じ大きさのものだと思わないようにしよう。大きな箱の中に小さな場所があり、さらに物質が入っている関係を思い浮かべてみてね。
4種類の部品が、順番に並ぶ
DNAの情報を考えるときに注目する部品を、塩基と呼ぶよ。4種類あり、A・T・G・Cという記号で表すんだ。本物の部品にアルファベットが印刷されているわけではないよ。長い名前の代わりに、短い記号を使っているんだ。
大切なのは、どの部品が何個あるかだけでなく、どんな順番で並ぶかだよ。文字を並べかえると違う言葉になるように、順番が情報と関係するんだ。ただし、DNAが日本語や英語の文章として書かれているという意味ではないよ。
たとえば紙に「ATGC」と「AGTC」を書くと、使った記号は同じでも順番が違うね。この短い例は順番を見る練習用で、目の色や性格を決める本物の配列を示してはいないんだ。例と、実際の生きものの情報を分けておこう。
DNAの二本の鎖を、ねじれをほどいたはしごのように描いた模式図だよ。AとT、GとCの対応だけに注目してね。この短い並びは説明用で、特定の遺伝子や体の特徴を表していないよ。
出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図二本の鎖には、相手の決まりがある
DNAには、二本の鎖が組み合わさり、ねじれたはしごのような形があるよ。これを二重らせんというんだ。はしごの横木にあたるところでは、AはT、GはCと組み合わさるという対応があるよ。
下の図は、ねじれを省いて、この対応を見やすくしたものだよ。片側がAなら向かい側はT。片側がGなら向かい側はCになるね。はしごの形を楽しむだけでなく、左右の記号を一組ずつ読んでみよう。
工作で模型を作るなら、二色のひもと四種類の紙を使う方法を考えられるね。ただし、模型の色や大きさは本物ではないよ。今回は「二本が組になる」「対応する相手がある」という二つの関係を表すために使おう。
情報は、どんな仕事につながるの？
DNAの情報の一部は、たんぱく質を作ることにつながるよ。たんぱく質には、体を支えたり、細胞の中の反応を助けたりと、いろいろな役目があるんだ。情報を持つ物質と、その情報を使って作られる物質は、同じものではないね。
情報は途中でRNAという物質へ写し取られ、たんぱく質を作る働きに使われることがあるよ。この記事では細かな手順は省くけれど、「DNAがそのまま腕や目に変身する」と考えないようにするのが大切なんだ。
ノートには「情報がある」「情報を使う」「働くものができる」という三つの箱を描いてみよう。これは全過程を正確に写した図ではないけれど、物質と情報と働きを一つの言葉にまとめず、順番に考える助けになるよ。
人の細胞を例に、核の中にDNAがある関係を大きさを変えて描いたよ。細胞と核とDNAは同じものではないんだ。ミトコンドリアにもDNAがあるけれど、この図では省略しているよ。
出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図DNAと遺伝子は、同じ意味？
遺伝子という言葉も聞いたことがあるかな。DNAの中で、機能を持つ産物を作る情報を担う部分などを遺伝子と呼ぶよ。DNAという物質全体と、その中の情報のまとまりを指す言葉を、使い分けているんだ。
たとえ話なら、長い本と、その中の一つのお話を区別する感じだね。ただし、DNAの遺伝子以外の部分が、全部何の役にも立たない白紙という意味ではないよ。いつ、どれくらい情報を使うかに関わる部分もあるんだ。
二つの言葉を説明するときは、「DNAは情報を持つ物質」「遺伝子はその中の情報のまとまり」と、まず広い関係をつかもう。細かい定義を一度で全部覚えるよりも、同じものの別名として混ぜないことから始めると分かりやすいよ。
説明書があれば、未来は全部決まる？
DNAが大切でも、人の特徴や暮らしが、DNAだけですべて決まるわけではないよ。多くの特徴には、複数の遺伝子や環境が関わるんだ。環境には、周りの条件や経験など、DNAの並びそのものとは違うものが含まれるよ。
だから、短い文字の違いだけを見て、「この人は必ずこうなる」と決めつけるのは、この記事の説明からはできないんだ。説明書というたとえが便利でも、決まった完成品を必ず作る工作キットのように考えると、見落とすことがあるね。
人を知るときには、その人の言葉や経験、置かれた状況も大切だよ。DNAの話を、人に点数をつけたり、得意なことを決めつけたりする道具にしないでね。科学の説明には、分かることの範囲を確かめる姿勢も必要なんだ。
記号の色を変えても、決まりは変わる？
Aの紙を赤、Tを青で作った模型を、別の色に取りかえてみよう。文字と対応の決まりが同じなら、色が変わっても同じ関係を表せるね。この色は、人が区別しやすいように付けた目印なんだ。
今度は文字を隠し、色だけで区別するなら、色と記号の対応表が必要になるよ。友だちが違う色の決まりを使ったとき、そのままでは読めないかもしれない。図や模型を人に伝えるには、目印の意味もいっしょに示すと親切だね。
本やサイトでDNAの絵を見たら、色が違っても、すぐ別の物質だと思わなくてよいよ。何を色分けしたか、文字や説明で確かめよう。科学の図を読むときには、見た目の違いと、説明している関係の違いを分ける力が役立つんだ。
どっとと考えよう：片側から相手を探せる？
紙に「A・G・T・C」と並べて、その向かい側に対応する記号を書いてみよう。答えは「T・C・A・G」だね。一つずつペアの決まりを使えば、まだ書かれていない相手側を考えられるんだ。
次に、友だちへ問題を出すつもりで、別の短い並びを作ってみよう。記号を選ぶときには自由な順番を使い、相手の列には決まりを使う。この二つの段階を分けると、「どこが自由で、どこに条件があるか」を説明しやすくなるよ。
この活動で分かるのは、塩基の対応だよ。病気や性格を調べる活動でも、本物のDNAを読む実験でもないんだ。今日の学びを「小さな物質に、並び方で表す情報がある」とまとめると、体の見方が少し広がるね。
ことばのメモ
- 塩基（えんき）
- DNAの情報を考えるときに注目する部品。A・T・G・Cの4種類を使うよ。
- 二重らせん
- 二本の鎖が組み合わさり、ねじれたはしごのようになった形。
もとになった資料・もっと知りたい人へ
下記の資料をもとに、説明と考える問題を独自に構成しています。外部資料には英語のページもあります。どっとの画像は案内用のイラストで、観測写真や科学的な図ではありません。
- NHGRI：Deoxyribonucleic Acid (DNA) Fact Sheet
- NHGRI：A Brief Guide to Genomics
- NHGRI：Gene Environment Interaction
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