３８．ハエ部屋

　メンデルの法則と染色体の挙動を結びつけたサットンの業績は大きかったわけですが、まだメンデルの言うエレメント＝遺伝子が染色体上にあるという証明にはなっていません。染色体の上にあると考えるとメンデルの法則をうまく説明できるというレベルです。
　サットンの研究者廃業のあとを受け継いで染色体説を発展させたのはトーマス・ハント・モーガンです。モーガンはもともと遺伝学者ではなく発生生物学者で、プラナリアなどの再生や発生を研究していました。プラナリアというとよく教科書に出てくる、頭を切れば頭が生えてくる、尾を切れば尾が生えてくるというあの生物です（１、図３８－１）。モーガンは再生に必要な物質の勾配という概念を提出し、それは２１世紀になって梅園らによって証明されました（２）。

図３８－１　プラナリア（Schmidtea mediterranea）

　モーガンは若い頃ブラインマーカレッジという女子大学で教鞭を執っており、この頃の彼の学生の中には後に津田塾大学を創設する津田梅子（３、図３８－２）もいて、彼女にはカエルの発生の研究をやらせていたそうです。

図３８－２　左：津田梅子（１８６４～１９２９）　右：トーマス・ハント・モーガン（１８６６～１９４５）

　津田梅子は５０００円の新紙幣（２０２４年度から）の肖像となることが決まっています（４）。彼女は明治４年に７才で渡米し、見知らぬ家に預けられて女学校を卒業する明治１５年まで米国で生活しました。ブラインマーカレッジのモーガンの研究室に来たのは明治２２年に再留学したときのことです。
　発生生物学の研究に携わっている学者にとって、遺伝学者の考えていることが単純すぎるようにみえることは理解できます。というのは、たいして特徴のない受精卵から、さまざまな組織・器官が時間の経過と共にできてくることを観察していると、形質というものは発生とともにどんどん動的に変化するもので、遺伝子で単純に規定される静的なものではないという考え方になりがちだからです。モーガン（５、図３８－２）も当初はそのような考えを懐いていたと思われます。
　しかし当時はメンデルの再発見で大騒ぎとなっており、彼がウィルソンに呼ばれて来たコロンビア大学には、サットンという減数分裂を目視した俊英の大学院生がいました。モーガンがメンデルの法則や染色体説の真偽に関心を抱いたのは当然でしょう。モーガンはまたド・フリースの突然変異説に傾倒し、ダーウィンの自然選択が成立するためには突然変異が重要な役割を果たすものと考えました。そして１９０７年頃から、それらの課題を研究するために最適な実験動物としてキイロショウジョウバエを選択しました（５）。
　キイロショウジョウバエ（６、図３８－３）はいわゆるコバエの一種であり、体長２～３ミリで、乾燥酵母・オートミール・蔗糖などで手軽に飼育することができます（５、図３８－４）。メスが１０日で成熟して、一度に５０個前後の卵を産むことができるというのが研究上の魅力です。１年間で３０代くらいの世代を重ねることが可能になります。モーガンはこれで飛躍的に研究が進むと期待したのでしょうが、最初の頃はまったくうまくいきませんでした。それは突然変異体を検出するのが非常に難しかったからです。何千何万という小さなハエを観察して変異を同定するのは骨が折れます。

図３８－３　キイロショウジョウバエ　(Drosophila melanogaster)

図３８－４　ショウジョウバエの培養

　しかし１９１０年になって彼の前に救世主が現れました。それは白眼の突然変異体（ミュータント）で、これを野生型のメス（赤眼）と交配させるとＦ１はすべて赤眼となりますが、Ｆ２のオスは５０％の確率で白眼になることがわかりました（５、図３８－５）。

図３８－５　ショウジョウバエ　白眼の突然変異体

　この少し前にウィルソンとスティーヴンスはショウジョウバエのメスは２本（１対）のＸ染色体を持つが、オスはＸ染色体を１本しか持っていないことを観察していました。このことを考え合わせて、オスの１本のＸ染色体に変異が発生すると白眼になり、それはメンデルのいう劣性変異のため２本の性染色体を持つメスでは発現しないとするとうまく説明できます。すなわちこの白眼の変異は性染色体Ｘと挙動を共にすることがわかりました。
　ショウジョウバエはヒトと同じくメスはＸＸ、オスはＸＹという性染色体をもっていますが、オスが父親から引き継ぐＹ染色体には眼の色にかかわる遺伝子は存在しないので、この場合考慮しなくていいのです。この研究結果によってモーガンは染色体説に強固な根拠を与えることになりました。モーガンの研究室にはスターティバント、ブリッジス、マラーなどの多くの優秀な学生が集結するようになり、人海戦術でショウジョウバエのミュータントを解析すると、次々と変異が見つかり（図３８－６）、モーガン研究室はまさしく世界の遺伝学の中心となっていきました（７）。

図３８－６　ショウジョウバエの様々な突然変異

　カルヴィン・ブリッッジスは突然変異体を探し出す特異な才能があり、１９２５年にカタログ記載された突然変異体３６５種類のうち２４０種類は彼が発見したものだそうです（５）。モーガンが最初の２～３年全く突然変異体を検出できなかったことを考えると、これは驚異的です。そのほかにもブリッジスはいろいろと研究室発展の基盤となるような知見や技術を開発しました。ただ彼は知り合った女性すべてを口説くというドン・ジョバンニのような男で、ドン・ジョバンニはつきあった女性のカタログを従者につくらせていましたが、彼は自分でつくっていたそうです。そして寒い日にカブリオレでデートして心臓麻痺をおこし、若死にしてしまいました（８）。
　ショウジョウバエの染色体はわずか４対で、しかもそのうち１対は非常に小さなもので（図３８－７の中央あたりにみえる）、わずかな遺伝子しか乗っていません（５、図３８－７）。ですから２つの形質に着目したとき、それらが同じ遺伝子に乗っている確率はほぼ３０％で、２３対の染色体を持つヒトなどと比べると非常に高い確率です。すなわちメンデルの独立の法則が成立しない場合が非常に多いということです。

図３８－７　ショウジョウバエの染色体　左が♂、右が♀

　図３８－８のようにＡとｂという形質が同じ染色体に乗っていれば、遺伝の際にまるで一つの形質のように行動を共にするはずなのですが、時にそれが分かれてしまうことがあります。このことについて、１９０９年にベルギーの生物学者ヤンセンスが、減数分裂で４つの染色体が集合した際に、それぞれの染色体の１部が交換されるということを発見していました（９）。この La théorie de la chiasmatypie Nouvelle interprétation des cinèses de maturation と題した論文は（９）のサイトで全文閲覧が可能です。
　Ａとｂの形質の間で染色体がちぎれて、ａ、Ｂの相方と交換されるとＡＢ、ａｂという新しい連鎖が成立します。染色体の一部が交換されてできた新たな染色体を組み替え型染色体といいます（図３８－８）。

図３８－８　染色体の組み替え

　ここでアルフレッド・スターティバントは考えました。染色体がランダムな位置でちぎれるとすると、染色体上で離れた位置にある遺伝子は別れやすく、近傍にある遺伝子は分かれにくいと想定されます。すなわち「組み換え型染色体ができる確率は遺伝子Ａ、Ｂの染色体上の距離に比例する」という公式が成立します（図３８－９）。ですから組み替え型染色体ができる確率を多くの遺伝子について調べれば、遺伝子地図の作成が可能です。
　例えばＡという形質とＢという形質に注目したとき、両者が組み替えによって別れる確率が１０％であるとします。そしてＢとＣは５％だとすると、さらにＡとＣについて検査してみると１５％だった場合、Ａ、Ｂ、Ｃ　という形質は染色体上に図９に示されるような順と距離で配列されているということが推定されます。組み替え確率の％を距離に置き換えて、センチモルガンという単位を使用します。染色体全体を１００センチモルガンとして、多くの形質について上記のような検査を行うと、原理的には何百何千という遺伝子を染色体上に並べることができます。こうして染色体地図を製作することができます。これは遺伝子が染色体上にあるということの決定的な証明となりました（図３８－９）。

図３８－９　染色体地図の作成

　ハーマン・マラーはＸ線照射によって突然変異が誘起されることを発見し、遺伝学・放射線医学生物学の進歩に大きな足跡を残しました。彼は筋金入りの共産主義者で、一時期レニングラード（現サンクトペテルブルク）に移住して、ソ連の科学アカデミーで活躍していたこともあるそうです。しかし彼の理想とは裏腹に、次第にソ連の遺伝学界はルイセンコに汚染され、彼を招いてくれたヴァヴィロフも獄死しました。「ハエ部屋」と呼ばれていたモーガンの研究室からは、モーガン自身以外にもマラーや後で登場するビードルというノーベル賞受賞者をはじめとして多くの遺伝学者が輩出し、スターティバントの弟子のデルブリュックやルイスもノーベル賞を受賞しました。
　モーガンの研究室のヴィヴィッドな描写を（８）のサイトから少し引用させてもらいます。
　（引用開始）モルガンと彼の学生達が生み出す知的なエネルギーは物理的な環境の劣悪さをものともしなかった。コロンビア大学構内のシェルマホーン・ホールの６階に位置する彼らの仕事場は１６ ｘ ２３ フィートの広さの一部屋で、そこには８つの机が所狭しとばかりに詰め込まれていた。コロンビア大学はまだ大きな居住用アパート群に囲まれてはおらず、実験室からは近くの牧草地で草を食むヤギの群れが見えた。訪問客は即座に部屋の汚さと乱雑な様子に気づいて驚くのだった。中でハエが飛び回るガーゼで蓋をしたガラス瓶が、紙切れや終了した実験から出た屑ゴミで溢れた机と棚の空間を奪い合っていた。ハエ・グループの神秘的雰囲気の一部は、ハエを収めるミルク瓶が近くの家々の玄関先から収穫されたものではないかという疑いから来ていた。ハエは割り当てられたミルク瓶に閉じ込められてはいたが、あらゆる隙間と割れ目に潜むゴキブリがハエの餌や他の食物の残り滓の上を自由に這いずり回っていた。もちろんネズミが部屋の汚物置き場に集まった残り物の中から食物を探して運動会をしているような有様だった。部屋には酵母と腐りかけたバナナの匂いが漂っていた。時折、建物の友人や同僚達が壁を飾るバナナの茎をもらいにやって来たりした。（引用終了）

　ヒトが生活している中で、最もめざわりで迷惑な生物はハエ・ゴキブリ・マウス・ラットなどですが、それらが大変有用な実験動物として利用されていることは、一般の人々に理解して欲しいことです。ちなみに私が住んでいる団地でも、管理規約を読むと音楽教師・風俗・動物実験の３つの職業は禁止されています。

参照

１）ウィキペディア：　プラナリア
２）Umezono et al., The molecular logic for planarian regeneration along the anterior-posterior axis., Nature vol. 500,  pp. 73-76 (2013)
http://www.kyoto-u.ac.jp/static/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130725_1.htm
３）ウィキペディア：　津田梅子
４）財務省　プレスリリース　新しい日本銀行券及び五百円貨幣を発行します。
https://www.mof.go.jp/currency/bill/20190409.html
５）Wikipedia: Thomas Hunt Morgan
https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Hunt_Morgan
６）Wikipedia: Drosophila
https://en.wikipedia.org/wiki/Drosophila
７）Arthur Hughes 著　西村顕治訳　「細胞学の歴史　生命化学を拓いた人々」八坂書房　（１９９９）
８）Paul Berg and Maxime Singer,  George Beadle, An Uncommon Farmer
 The Emergence of Genetics in the 20th Century.  Cold Spring Harbor Institute (2003) 翻訳：中村千春
http://www.research.kobe-u.ac.jp/ans-intergenomics/Farmer/chapter5.html
９）F. A. Janssens.,  La Theorie de la Chiasmatypie. Nouvelle interprétation des cinèses de maturation,  Genetics. vol. 191(2): pp. 319–346. (2012)  doi: 10.1534/genetics.112.139725
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3374304/