この実験について
産業革命以前、イギリスのオオシモフリエダシャクはほとんどが淡色で斑点があり、地衣類に覆われた樹皮に紛れていました。すすで木々が黒くなると、鳥は淡色の蛾を見つけやすくなり、約50年のうちに工業都市の近くでは暗色の蛾が大多数を占めるようになりました。1950年代に大気浄化法が制定されると、この傾向は逆転しました。このシミュレーションでは、暗色対立遺伝子が世代ごとにどのように変化するかを追い、自然選択による集団の変化を生徒が観察できます。また、捕食圧の強さや初期頻度が変化の速さにどう影響するかを試すこともできます。
学習目標
- 変異、選択圧、生存、遺伝の観点から自然選択を説明する
- どの変異が有利になるかを環境がどのように決めるか説明する
- 黒いガの割合（表現型）と黒い対立遺伝子の頻度を区別する
- 劣性対立遺伝子がまれな場合、選択によって非常にゆっくりしか取り除かれない理由を説明する
使い方
- 1樹皮をすすで黒くした状態にして、再生ボタンを押してください。黒いガが50%を超える世代を記録してください。
- 2リセットして、鳥による追加の捕食率を10%、次に40%に変更してください。速度はどのように変わりますか？
- 3すすで黒くした樹皮で約50世代まで実行し、その後きれいな樹皮に切り替えて、明るい色のガが戻る様子を観察してください。
- 4黒いガの割合の曲線と黒い対立遺伝子の頻度の曲線を比較してください。なぜ異なるのでしょうか？
モデル
前提条件
- 蛾のアイコン、鳥の飛行、世代交代は模式的な表現です。数値で示される頻度は個体群モデルに基づくもので、個体が遺伝した色を変えることはありません。
- 個体数が非常に多く、交配はランダムに行われるため、偶然（遺伝的浮動）の影響はなく、毎回同じ結果になります。
- 翅の色は、2つの対立遺伝子を持つ1つの遺伝子によって決まります。暗色の対立遺伝子Cは、実際のカーボナリア型と同様に完全優性です。
- 生存に影響する違いは、鳥による捕食だけです。移住も新たな突然変異もありません。
- 1世代は1年で、これは英国のオオシモフリエダシャクの生活環に合っています。
授業で試してみましょう
- Q1樹皮の色に合うように、自分の色を変えたガはいましたか？実際に個体群で変化したのは何ですか？
- Q2暗色のガの割合は、なぜ暗色の対立遺伝子の頻度より速く増えるのでしょうか？
- Q3樹皮がきれいな状態で、暗色のガが99％いるところから始めます。最後に残った暗色のガがなかなかいなくならないのはなぜですか？
- Q4樹皮がいつまでもすすで黒く汚れたままだとしたら、このモデルでは淡色の対立遺伝子は完全に消えるでしょうか？そう思う理由、またはそう思わない理由は何ですか？
よくある質問
オオシモフリエダシャクの話は、今でも受け入れられていますか？
はい。1990年代には疑問が呈されましたが、Michael Majerusによる大規模な野外研究が2012年に発表され、鳥は樹皮の上で目立つガをより多く食べることが確認されました。
そもそも、暗色型はどこから生じたのでしょうか？
突然変異によるものです。2016年、研究者たちは、1800年代初頭に生じた「cortex」という遺伝子に挿入されたDNA断片が原因であることを突き止めました。それは、1848年にマンチェスターで初めて暗色のガが記録される少し前のことでした。
このシミュレーションには、なぜランダム性がないのですか？
このモデルは、偶然の出来事が平均化される非常に大きな集団における対立遺伝子頻度を追跡します。これにより、選択の影響だけを切り分け、各設定の効果を明確にしています。遺伝的浮動を調べるには、別途、小集団のモデルが必要です。