<実験書> 自然選択による進化のしくみを理解する
●実験方法
◇架空生物オリガミバード(Avis papyrus)とは?
オリガミバード(Avis papyrus)は以下のような生態をもつ架空の生物.
・北アフリカの乾燥地域に生息する.
そのため,オアシスまで飛行できるかが生存に影響する。
・メスは交尾を経て,生涯で1回産卵し,3個の卵 を産む. なお,この実験で登場する個体はすべてメスとする.
◇材料(1グループ2~4人 当たり)
色画用紙・青1枚(B4判),セロハンテープ,ストロー(曲がらないタイプのものを11本),クリップ(3個 程度),はさみ,定規,油性マジック,配偶子突然変異BOX,配付プリント3枚(実験書,結果シート,突然 変異表)
◇飛行場(右図参照)
廊下に設置してある.飛行実験後、個体の先端でメジャーの目盛りを読む.
◇実験方法
手順1.環境を決める
グ ル ープ ごと に, オリ ガミ バ ード は, オア シス の数 が 少な い環 境( 飛行 距離 が 長い 個体 が生 存・ 繁殖 )と オアシスの数が多い環境(飛行距離が短い個体が生存・繁殖)のどちらの環境に生息するかを決める.
手順2.親世代の作成と飛行実験
・ はじめに色画用紙を切り,3cm×20cmの紙片を2つ作る.それぞ れの紙片とも,輪を作り,1cmだけ重なり合わせ(その結果,円周 は 19cm になる),テープで止める.作った輪は,ストローのそれ ぞれの端から3cmのところにテープで止める(上図参照).ストロ ーの片側の端に油性マジックで‘F’(frontのF)と書く.この個体 が親個体となる.
・ 親鳥を紙飛行機のように上手投げし,どのくらい飛翔するかを調べる.
これを2度行い(同じ力で飛ばすこと,飛行距離の最大値を結果シートに記入する.
飛行場
こ の 方 向 に 飛 ば
3cm 後羽
3cm 前羽
手順3.F1世代
・親個体が3個の卵(配偶子)を作る減数分裂の際、DNAの変化(=突然変異)が起きる.
次のステップに従って,3個の卵それぞれに起こる突然変異の表現型への効果を決定し,飛行実験を行う.
Step A 配偶子突然変異BOXのルーレット1を回して,
変化する遺伝子(塩基)を決める.
Step B 配偶子突然変異BOXのルーレット2を回して,
どのように塩基配列が置換するかを決める.
Step C 結果シートに置換後の塩基配列を記録する.
Step D 「突然変異表」を見て,突然変異の表現型への
影響を決定する.
※StepA~C の結果,塩基に変化が起きない場合は表現型も変化しない.この場合,今回注目している
形質(羽など)の発現に関わる遺伝子には突然変異による遺伝子の変化が起こらなかったと考える。
Step E 3個体のF1 を作成し,飛行実験を行う.
先程と同様に,飛行実験は2度行い,飛行距離の最大値を結果シートに記入する.
3個体のうち最も飛行距離の長かったor短かった個体(※生息環境に依存)のDNA全体をマーカ ーで囲み,配偶子突然変異BOXの塩基配列をその個体の塩基配列に変える.
手順4.F2世代
・F
1世代3個体のうち最も飛行距離が長かった個体or短かった個体(※生息環境に依存)のDNAに 手順2と同様の方法で突然変異が起き、3個体のF2が生じる.
飛行実験も同様に行う.この操作を繰り返し(最大F4まで),世代を経てオリガミバードの形態や飛行距離 がどのように変化していくかを見ていく.
★よくある質問
Q. 塩基配列に変化がなかった場合,あるいは突然変異表で「変化なし」が出た場合,作らなくてよい? A.作らなくて良い.飛行実験もしなくて良い.飛行距離は前世代の個体と同じとする.
Q.飛行距離が同じ個体が複数いる場合はどちらが生き残る?
A.番号の若い個体が生き残る.例えば,個体①と②が「変化なし」,個体③のみ形態に変化が生じ, 個体①と②の飛行距離が500cmで,個体③の飛行距離が450cmの場合,個体①が生き残る.
Q.前の世代の個体の羽やストローはリサイクルして良い? A.どんどんリサイクルしましょう。
Q.DNAが変化により羽の幅が0cmになったり,羽がストローから落ちたり,羽が重なってしまう場合は? A..致死(遺伝子)とし,飛行実験は行わない.
手順5. グラフ化
黒板を見て,結果シートの裏面にある表に,各グループの結果を記入する.この結果をもとに,
オアシスの数が多い環境と少ない環境のそれぞれにおいて,世代を経た飛行距離の変化をグラフ化する. 配偶子突然変異BOX
(左からルーレット1,2)
突然変異表