DNAについて

質問

DNAは、その個体が持っている設計図だとも思います。
そうだとすれば、私たち人間も1人で1個持っておればよさそうです。
しかし、現実には、1人で60兆個の細胞から成り立っており、
1つ1つの細胞がそれぞれ皆同じDNAを持っているようです。
何故、同じ設計図が60兆個必要なのでしようか。
教えて下さい。

回答No.9

otx · ベストアンサー

難しいことは抜きにして、次のように考えてください。

質問者様のおっしゃる通り、
私たち人間は60兆個の細胞から成り立っています。

その細胞たちは、１つ１つ別の生物と考えてください。
60兆の単細胞生物がいるわけです。
その60兆の生物たちが共同して１つの「人間」と作り上げているのです。

１つ１つが生物なので、60兆個の細胞はそれぞれ設計図を持っている必要があるのです。
その設計図には「共同して人間という個体を維持していこう」とも書かれています。

お礼

＞その細胞たちは、１つ１つ別の生物と考えてください。
60兆の単細胞生物がいるわけです。
その60兆の生物たちが共同して１つの「人間」と作り上げているのです。

私は、60兆の中で、1人(?)の総指揮者がいるのだと思っていました。
そうではなく、60兆が各々設計図を持ち、各々役割分担しながら、1人を作り上げ、更には、絶え間なく刻々と生命活動に励んでいるのですね。
そう考えると自殺などもってのほかですね。60兆を裏切り道連れにするのですから。
ありがとうございました。今後ともよろしくお願い致します。

回答No.8

Tacosan

まずほとんど自明ですが, 配偶子はそれぞれ独自の遺伝情報 (= DNA) を持っています.
そしてこっちは全然自明ではありませんが, B細胞では DNA の組み換えが起こり, そのために細胞ごとに様々な抗体を産生することが知られています (これが利根川博士のノーベル賞受賞テーマ).
つまり, これら 2種類については必ず独自の DNA を持つということになります.
あと, いくつか調べると「あきらかに 1セットでは足りないね」と納得できます. 例えば
・ヒトのプレプロインスリンは 81個のアミノ酸からなる. つまりそのための mRNA は少なくとも 243個の塩基を持つ.
・mRNA への転写速度はだいたい 4kb/min くらい.
・つまり, 「インスリンを作るために必要な mRNA」はおよそ 3秒に 1本の割合でできる.
・ということは, ヒトが 1日で作ることのできる「インスリンのための mRNA」はわずか 3万本弱.
です. ちなみにヒトのランゲルハンス島にあるβ細胞は 100万個くらい. また, mRNA の寿命は 5分とか 10分とかそのあたり.

お礼

数値の多くは、私には初めてですが、勉強の基盤にしたく思います。
ありがとうございました。

回答No.7

dipearl

＃４です。
おそらくDNAとは何を司るものなのかを勘違いされているようです。
質問者さんは、細胞分裂をする為にDNAが必要だと思っておられるようですが、そうではありません。たとえば食事をして唾液を分泌するにも、胃液や腸液を分泌する為にも、あるいは血液を作る為にも皮膚を作る為にも、あらゆる生命活動をする為にDNAが必要なのです。DNAを失った細胞は、生命活動な出来なくなり死に至ります。

＞パン屋さんの例は、短期間に大量に生産しなければならないからと思います。
受精卵が10ヶ月で一人前になることが、短期間なのでしようか?
先にも書きましたように、多細胞生物は細胞１つ１つが社会を形成しているようなものです。そして、DNAは細胞が活動する為の道具です。必要としているのは、全身の60兆個全ての細胞であり、生殖細胞だけではありません。

たとえばインスリン。ここではインスリンがパンに相当し、DNAがパン屋です。血糖値が上がってインスリンが必要となった時、膵臓の何億個の細胞のそれぞれのDNAが鋳型となって、膨大な数のインスリンの分子を生産するわけです。もしDNAのセットが１つしかないと、インスリンを生産できる細胞が１つしかないことになりますので、必要量が生産でされる前に高血糖で死んでしまいます。

さらに、膵臓にインスリンを作るように命令するのは脳ですが、脳は「命令物質」を生産して膵臓に送ります。この命令物質もまた、脳のDNAによって作られます。

インスリンを受け取った体中の細胞は、糖の消費を促す酵素を分泌して、血糖値を下げようとします。この酵素も体中の各細胞のそれぞれのDNAが鋳型となって作られます。

＞また「細胞のDNAが鋳型となってRNAに転写され、それをもとにタンパク質が合成されます。」と云うことは、胎児の成長では、単なる、細胞分裂だけではなく、他の物質も生産されているのですか ?そうだとしても、その行程はDNAが基と思いますが、どうなのですか。
当然生産されています。体に必要な全てのタンパク質は、DNAが鋳型となっています。DNAは細胞分裂の為にあるわけではありません。細胞分裂時に、それぞれの娘細胞にとってタンパク質を作る鋳型が必要なので、細胞分裂のときにはそれをコピーしているにすぎません。

どうも胎児にこだわっておられるようですが、受精卵がなぜ胎児の形状になると思いますか？人は心臓や肝臓や脳といった、全く違う働きをするパーツによって成り立っていますが、これは各細胞がDNAを持っているから可能になります。たとえば肝臓の細胞になるように命令を受けた細胞が、その細胞自身のDNAを鋳型にして肝臓になる為の様々な酵素を生産するから肝臓になれるのです。もし他の場所からその肝臓を作る酵素が血液に乗って流れてくると、その血液に触れた全ての細胞が肝細胞になってしまいます。つまり、もしDNAが体に一つしかないと、胎児はいろんな種類の細胞が混じり合った、単なる肉の塊になってしまうわけです。

＞次の「細胞を１つ取り出して培養液に入れると、ちゃんと生きて分裂もすることがご存知ですね」は、存じていますが、その分裂こそもコピーからコピーと増えてゆくのですよね。
そうです。DNAをコピーできなかった細胞は死あるのみです。コピーは目的ではなく手段です。あらゆる生命活動にDNAが必要なので、いわば仕方なくコピーしているのです。

お礼

詳細に教えて頂き大変ありがとうございました。
更なる勉強したいと思います。

回答No.6

SaySei

増える必要がある場合、設計図がないと作れません。これが通常の細胞ですね。例えば、皮膚にしても、怪我をすれば細胞分裂をして、新しい皮膚を作って修復しますよね。
怪我の修復をする際に、DNAを持った細胞が隣になければどうなるか。答えは簡単で、修復できません。細胞はDNAという鋳型がないと作れませんし、遠い所から新しい皮膚を作っても、怪我で修復が必要な所まで運ぶことができませんから。結果として、かすり傷でも致命傷となって死んでしまうこともありえますよ。

他にも、例えばコピーをしていると稀にエラーが出ます。親細胞が１つだけですと、エラーが親細胞に起きた場合に生死にかかわります。
また、親細胞が1つだと、親細胞が怪我などでなくなった場合、生きていけなくなりますね。それ以上の細胞増殖が不可能になりますし。
リスクを分散させる意味でも、それぞれにDNAを置く意味はあります。

簡単に言ってしまえば、それぞれの場所で職務を全うするためにもDNAが必要なのです。
DNAを持つ細胞が一つだけというのは、人が広い海の真ん中で自分の役割と、「東へいけ」という程度の指令だけ貰って浮かんでいるようなものです。人によって目的地が違うのに、それぞれが目的地（ゴール）も知らず、地図もない。でも、自分が辿り着かなければ世界が滅ぶ。そんな人が沢山いる世界。
DNAがそれぞれの細胞にある世界というのは、それぞれの人が地図を片手に、自分の目的地と役割を理解し、動いている世界です。
世界が簡単に滅ぶのはどちらでしょうね。

かなり端折った説明で、しかも科学的な説明ではありませんが、なんとなくでも言わんとしていることが伝われば良いのですが…。

お礼

＞DNAがそれぞれの細胞にある世界というのは、それぞれの人が地図を片手に、自分の目的地と役割を理解し、動いている世界です。

この部分ですね。私の知りたかった部分は。
つまり、1個の細胞が、人間1人を見ているわけではないのでね。
ありがとうございました。

回答No.5

prumin

ほぼすべての細胞が DNA を持っている理由は様々に考えられます。
正しく理解するためには分子生物学と発生学の教科書をお読みになるのがよいかと思いますが，思いつく簡単な理由をいくつか紹介いたします。

DNAに書き込まれているのは主としてタンパク質の設計図です。
タンパク質は体を形作るほか，生存に必要な化学反応の触媒として働いていますし，環境変化への応答にも必要です。
また，基本的に生体の化学反応の制御は細胞を単位として行われています。

従いまして，環境の変化（例えば温度変化）に細胞が応答して必要なタンパク質を合成するためには，その度ごとに各細胞の DNA を参照する必要があります。
また常時働いているタンパク質にしても，永久に使えるわけではなく，頻繁に新しいタンパク質と交換しています。タンパク質の更新のためにも設計図が必要なので，これも各細胞が DNA を持っている理由といえるでしょう。

そして，仮に体に DNA が一カ所にしかない場合は何が問題でしょうか？
これは体が細胞分裂によりできあがる過程でも言えることですが，DNA を持っている細胞から離れたところにある細胞はどうやって生きていけると思いますか？
一つには，質問者様は最初にすべてのタンパク質を用意しておけばよいとお考えかもしれませんが，人間の全身を構成するタンパク質は，とても一つの細胞に収まる量ではありませんし，そもそもタンパク質にも寿命があるので，一生涯，最初に合成したタンパク質だけで生きていくことは出来ません（一日も生きられないでしょう）。
次に，DNA のある細胞から RNA（DNA の情報をコピーした別種の高分子）やタンパク質そのものを輸送する方法が考えられますが，一つの細胞ですべての細胞分のRNAやタンパク質を賄うのは事実上不可能です。そもそも体の隅々までこれらの分子を運ぶ仕組みを用意するのは大変ですし，実際にはその他の不都合もあります。単純な問題としては，時間がかかりすぎるといったところでしょうか。

つまり，DNAを体の中に 1 分子だけ持っている方が，すべての細胞にDNAを用意するよりも面倒で不都合なことが多いと言うことです。

お礼

いろいろと教えて頂きありがとうございました。
この全文も、一つ一つ繰り返して拝読し、理解してゆきたいと思います。

回答No.4

dipearl

DNAは、設計図と言われることが多いのですが、実際はおもに鋳型として働きます。すなわち、ある器官がタンパク質を分泌しようと思えば、その器官の細胞のDNAが鋳型となってRNAに転写され、それをもとにタンパク質が合成されます。また、一つ一つの細胞も、DNAのおかげで制御されています。＃２の方が、赤血球には核がないと書かれていますが、そんな変な細胞である赤血球は、短命ですぐに死んでしまいます。DNAは単なる設計図ではなく、実際に働く道具でもあるわけです。

多細胞生物というのは、細胞から成り立っている「社会」のようなものです。一つ一つの細胞は、１つの生命体として独立することが出来るのです（細胞を１つ取り出して培養液に入れると、ちゃんと生きて分裂もすることがご存知ですね）。

たとえば、地球上にパン屋さんが一人いれば、パンという物体が存在しうるのに、なぜ世界中にたくさんのパン屋さんがいると思いますか？一人では世界中にパンを供給することが出来ないからですよね。それと同じです。DNAが１セットしかないと、体全体（＝社会）が生命活動する為の十分な量のRNAを作ることが出来ません。

お礼

パン屋さんの例は、短期間に大量に生産しなければならないからと思います。
受精卵が10ヶ月で一人前になることが、短期間なのでしようか?
また「細胞のDNAが鋳型となってRNAに転写され、それをもとにタンパク質が合成されます。」と云うことは、胎児の成長では、単なる、細胞分裂だけではなく、他の物質も生産されているのですか ?
そうだとしても、その行程はDNAが基と思いますが、どうなのですか。
次の「細胞を１つ取り出して培養液に入れると、ちゃんと生きて分裂もすることがご存知ですね」は、存じていますが、その分裂こそもコピーからコピーと増えてゆくのですよね。

回答No.3

Tacosan

基本的に生化学的な処理は細胞を単位として行うから, 細胞ごとに DNA を持っていないととっても不便.
あと, 「すべての細胞が同じ DNA を持っている」わけではありません. 既に挙がっているように赤血球はそもそも核を持ちませんし, 生殖細胞では減数分裂の過程で異なる遺伝情報を持つことになります. 体細胞でも免疫系の細胞では DNA が組み換わることが知られていて, この発見によって利根川進博士はノーベル賞を受賞しています.

お礼

例えば、1個の受精卵が2つに分裂するときは、同じものが2つになるのではないですか。
その繰り返しで、私たちの体は構成されているのだと思っていました。(だから1つでいい)
でもTacosanさんのご回答では、そんなに単純ではなく、各過程で違った細胞が生まれているように思います。
でも、それを決めるのはDNAではないですか ?
教えて下さい。

回答No.2

kt1965

回答しておきます。

ＤＮＡを有さない細胞もあります。例えば「赤血球」などです。この細胞は、骨髄幹細胞から機能分化して、途中で核を捨てます。なぜならば、「酸素」及び「二酸化炭素」の運搬に特化した細胞だからです。

他にも一部ですがありますが、基本的には細胞そのものが様々な機能を有していることから、各細胞には遺伝子情報を保持しているためです。遺伝子情報を用いて、酵素（たんぱく質）が生まれ、それが遺伝子情報を用いてたんぱく質や脂質などを作ります。そのようにして、体が出来ているためです。

では。

お礼

「分化」「特化」などよくわかりませんが、例えば、1個の受精卵が2つになり、4個になり、8、16、32、と云うように10ヶ月で1人前の子供に成長して出産するわけです。
ですから細胞分裂する過程でに、各々の細胞が「私は脳細胞になる」「私は筋肉細胞になる」と勝手になっているわけではないと思います。
そこで、必要なのがDNAつまり設計図だと思います。
それで、1個でいい気がしたのです。

回答No.1

ひろ（@herosh）

ＤＮＡとは遺伝と言ってもよいのですが、その解き明かしてきた歴史を知る必要があります。遺伝は突然変異などの性質をいくつか持っていますが、いずれも生命が結果として生き残るための工夫された性質です。
設計図と例えられましたが、設計図自体も１個持っているだけでは無くなってしまうかもしれないため、複数用意しておくのが通常です。電話や電気など停まると困る物はたいてい唯一の方法にせず、複数の方法を用意して復旧を容易にするシステムにしています。それはＤＮＡから参考にした方法なのです。「生物と無生物の間」という本にＤＮＡの歴史が分かりやすく載っています。

お礼

複数持っていないと破壊され無くなった時に困る、と云うわけですか。
ありがとうございました。
ご紹介の本、機会があれば拝読したいです。