DNAはどこまで同じか？

質問

DNAは一人の人間では全部の細胞で同じですか？少なくとも癌細胞のDNAは正常細胞のDNAと違う様に思います。
突然変異で生物が進化したりしますが、その際にもある個体の全細胞が一時にDNAが変わるわけではなく、徐々に変化していく、つまり体の部分部分によってDNAが微妙に違う、というケースがありうるように思います。
ある個人を時系列に見た場合、子供の時のDNAと大人になってからのDNAは全く同じでしょうか？違う様に思えますが。
一卵性の双子の場合、DNAはどこまで同じなんでしょうか？
そもそもDNAってどの範囲で同じなんでしょうか？

回答No.5

geneticist12 · ベストアンサー

あなたの疑問への直接的な答えとなる情報を持ちませんが、おおざっぱな概算してみましょう。

突然変異率の研究は数々ありますが、多くは生殖細胞におこる変異率を調べています。
それによると、真核生物ではおおむね1個の生殖細胞、1個の遺伝子、1世代あたり数十万分の１の頻度で変異が観察されます（表現型に現れる変異で数えているので、実際は表現型に現れない、中立的な変異を含めるともっと多くなるでしょう）。

ヒトの遺伝子を3万個（3x10^4) として、変異率をちょっと多めに見積もって、100万分の1（10x10^-6) としましょう。体細胞でも同じ頻度で変異が起こっているとすると、1個の細胞ですべての遺伝子のうちどれかに変異が頻度は（3x10^4)x（1x10^-6)で3%となります。細胞100個のうち数個は「ゲノムのどこか」に変異が起こっているということになります。

しかし、DNA鑑定などのときは1個の細胞で検査するということはないので、たくさんの細胞での多数派のパターンしかでてきません。たとえ、数％の変異細胞が混じっていても結果には影響しないでしょう。

ある意味、遺伝子の異常をパトロールして取り締まる遺伝子が壊れているのが、がん細胞です。変異はどんどん増えていきます。極端な場合、染色体の倍数性、異数性が起こりますので、正常の細胞とゲノムが200%違うこともありえる、、、、とだけいっておきましょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。お礼が遅くなって大変申し訳ありませんでした。DNA鑑定で「99.8％の確率で親子である」なんて表現が使われますが、その意味は一体どういうことなんだろう、というところから発した疑問でした。なかなか完璧には納得できませんが、今後もいろいろ調べてみようと思います。
ありがとうございました。

回答No.4

geneticist12

補足です。

ゲノムの中で、染色体の末端にあるテロメアという部分は、体細胞では分裂するごとに短くなっていきます。

回答No.3

geneticist12

言い換えると、受精卵のときに持っていたゲノムが、成長とともに変化することがあるかということですね。

基本的にはないと思って良いです。もちろん個体を構成する個々の細胞で異なる変異は生じる可能性はありますが、生物のメカニズムとしては、それを監視し、修復や細胞死で排除されるように設計されています（それをすり抜けるとがんが生じたりするのですが）。

例外としては、
免疫をになう白血球のゲノムは、多様な異物に対する備えとして、免疫グロブリン遺伝子座での組換えや変異により、多様に異なるゲノム構造を持ちます。

また、ゲノムDNA配列の変化というわけではないですが、どの遺伝子が働き、どの遺伝子が不活性化されるかが非遺伝的（いわば後天的）に決まる場合があります（エピジェネシスといいます）。
簡単な例をあげると、女子の一対のX染色体のうち、一方は不活性化されます。一個体の中でも、父方から受け継いだXと母方から受け継いだXのどちらが不活性化されるかはランダムです。一卵性双子の女子でも、体のどの部分で、どちら側のX染色体が不活性化されているかは異なっているはずです。

また、線虫や昆虫には受精卵のとき存在したゲノムは生殖細胞にのみ全部が保持され、体細胞ではかなりの部分を失ってしまうものがいます。

お礼

ありがとうございます。残念ながら素人の僕には理解がなかなか難しいです。DNAとゲノムと遺伝子と染色体とどこがどう違うのかも厳密には理解していません。「こんにちは遺伝子さん」小嶋和平著、を呼んだ程度の知識です。
犯罪操作などでDNA鑑定という言葉が出てくるので「DNAはどの程度違うんだろう」と思った次第です。僕の感じでは人間にある60兆個の細胞がすべて同じとは思えません。60兆個のうち、どれくらい同じで、どれくらい違うのか、に興味があります。59兆個は同じかな。DNAが違う、と言った場合、１％程度違うのかそれとも0.000001％程度の違いなのか？ちなみに正常細胞と癌細胞はDNAが何％くらい違うんでしょう？

回答No.2

mizu_atsu

＞DNAは一人の人間では全部の細胞で同じですか？

同じではありません。
生殖細胞では組み替えが起きています。DNA量も半分ですし。
白血球のDNAは様々な抗体を作るために特殊に組み替えが起きたはずです。
その他紫外線などの外的要因による変異（癌も含む）はありますので
数としては無数にあるということになります。

＞つまり体の部分部分によってDNAが微妙に違う

細胞レベルでみればあり得ますが遺伝するのは生殖細胞のみです。

＞子供の時のDNAと大人になってからのDNAは全く同じでしょうか？違う様に思えますが。

基本的には同じです。
発現するタンパクが変わってくるから姿形が変わってくるのです。

＞一卵性の双子の場合、DNAはどこまで同じなんでしょうか？

ほぼすべて同じです。
ただし、生まれた後の変異はそれぞれ異なります。

＞そもそもDNAってどの範囲で同じなんでしょうか？

構成成分の塩基の配列が同じということです。

お礼

ありがとうございました。

回答No.1

pivoine

一応　生物専攻の大学生です。
とても微妙なご質問で、私もはっきりとは答えられませんが、わかる範囲でお答えしたいと思います。

＞癌細胞のDNAは正常細胞のDNAと違う様に思います

癌とは細胞分裂の制御が異常になった結果、細胞の増殖が止まらなくなった状態をいいます。その原因はDNAの突然変異ですので、massaurさんのおっしゃるとおり、癌細胞と正常細胞ではDNAは異なります。

＞ある個人を時系列に見た場合、子供の時のDNAと大人になってからのDNAは全く同じでしょうか？

突然変異が起こらない限り、どの細胞でもDNAは同じなのではないでしょうか？
ある個体がDNAに何の損傷も受けずに生まれてきたとします。この時点で、一卵性双生児のDNAは全て同じだと思います。ただ、個人にしろ双生児にしろ、生きていくなかで受ける様々な環境因子（例えば紫外線や化学物質など）により、DNAが損傷を受けて変化することがあるのだと思います。その結果として、細胞が癌化したり、特定の酵素が作れなくなったりという結果になるのだと思います。
もっと身近なことを言うと、生まれたときは無かったホクロができた、というのは、皮膚の細胞のDNAが変化した結果ではないでしょうか。だから、子供のときのDNAと大人になったときのDNAは厳密には異なると思います。

ご満足いく回答かはわかりませんが、参考までに…。

お礼

ありがとうございます。
僕が漠然と思っていた事が生物学を専攻されている方と同じで安心しました。厳密に言うとDNAが個人の中でも異なる可能性がある、となると犯人特定に使って問題ないんでしょうか？まあホンノ小さな差で問題は無いんでしょうけど。