エンドウ豆のしわ
メンデルの遺伝でもっともなじみの深い「丸」と「しわ」。でも、どうしてａａだと「しわ」になるのでしょう。
これを一遺伝子一酵素説で説明してみましょう。
私は、この話を、ビードルとテータムのアカパンカビの実験で一遺伝子一酵素説を説明した後に使います。
多くの生徒も何故「しわ」になるのかということを漠然と疑問に思っているらしく、その疑問を解決すると、とても感動してくれます。
おすすめの一品です。
エンドウ豆の子葉にはタンパク質が豊富ですが、もちろんデンプンも含まれています。
このデンプンは、葉で光合成によって作られたものです。葉で作られたデンプンはショ糖に分解されて師管を通ってエンドウ豆にまで送られてきます。
これをショ糖のままエンドウ豆の細胞が備蓄すると、浸透圧が大きくなってしまいます。
そこで、再びデンプンに合成し直します。こうすれば分子の数が減ってモル濃度が下がり、浸透圧の上昇は抑えられます。
デンプンは、ブドウ糖が直線上に並んだ構造をしていますが、所々で枝分かれをしています。
この枝分かれは、デンプンをつなげていく酵素とは別の酵素（ＳＢＥＩ(isoform
of starch-branching enzyme，私は枝分かれ酵素といってしまいます）です。
タンパク質やデンプンをため込んだ種子は、休眠するために水分を失い、乾燥していきます。
こうしてできたものが、普通の「丸」のエンドウ豆です。
さて、問題の「しわ」の遺伝子ａですが、実は「枝分かれ酵素が無い」という遺伝子です（因みに「丸」は「枝分かれ酵素がある」）。
枝分かれ酵素が種子の細胞にないと、当然、デンプンを合成するときに枝を作ることができません。直線上につながって行くだけです。この場合、ブドウ糖はデンプン１分子につき１ヶ所でしか付加できません。そうなると、送られてくるショ糖を処理しきれなくなって、ショ糖が蓄積します。そして、先ほど説明したように、浸透圧が上昇します。植物細胞なので、動物細胞のように破裂したりはしませんが、水を吸い込んで膨らんでしまいます。
一旦、水を吸って膨らんだ後に、休眠のために乾燥します。この時に水を失って小さくなるので、しわがよってしまうのです。
Ａａの遺伝子を持つ細胞の場合、「枝分かれ酵素」があるのか無いのかといわれれば、有ることになります。酵素はそんなにたくさんは必要ないので、ＡＡの場合と同じようにデンプンを合成できます。
基本的には、「酵素を作る」という方が優性になります。
左の豆は、「しわ」のエンドウ豆です。右のは、その豆を丸１日水につけて吸水させたものです。うまく撮れていませんが、しわがとれて「丸」くなっています。