情報とは何か

ーーその本質を考えるーー

                                                                                 久保田隆成

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第４章　遺伝情報

4.1 遺伝子 　

生物は、種の存続と固体の成長・維持を「遺伝情報」に基づいて行っている。生物の形質が親から子に継承される現象は「遺伝」、遺伝を担う因子は「遺伝子」（「gene」）と呼ばれている。

　「遺伝子」を担っているのが、「DNA」（deoxyribonucleic acid, デオキシリボ核酸）という名称がついている物質である。「DNA」は核酸の一種で、その構成単位である「ヌクレオチド」（nucleotide）が多数鎖状に連結した高分子である。

　「ヌクレオチド」は、「糖」に「リン酸」及び「塩基」が結合して構成単位を形成している。このうち、「塩基」には「アデニン」（A）、「グアニン」（G）、「シトシン」（C）、「チミン」（T）の４種類がり、これらの塩基が遺伝情報を記す「文字」のもとになる。

　4 種類の塩基は 「アデニン」（A）と「チミン」（T）、「シトシン」（C）と「グアニン」（G）が対になった形で存在し、3対の塩基（「コドン」と呼ばれる）をもって「1文字」を表す。

図4.1

参照：http://www.biological-j.net/blog/2008/08/000532.html

4.2 DNA の二重螺旋構造

　「DNA」は、一つ一つの細胞内に存在している。「DNA」に記された遺伝情報は、細胞増殖のプログラムであるから、プログラムの中から、自分自身のプログラムを呼び出して複製するとともに、情報を読み込む構造、すなわち「再帰読出」（recursive call）ができる構造になっていなければならない。

　正確かつ効率よく「DNA」自身を複製するための構造が、「DNAの二重螺旋構造」であり、1953 年、米国人のワトソン(James Watson)と英国人のクリック(Francis Crick)によって提案された。なお、1962 年、両者と、DNA の回折像を提供したウィルキンス(Maurice Wilkins)の3人は、ノーベル賞を受賞した。

図4,2 DNA・染色体・二重螺旋構造

参照：http://www.biological-j.net/blog/2008/08/000532.html

　上図に示したように、真核細胞（核膜に包まれた核を持つ細胞）には、「核」が一つあり、その中に「DNA」が存在する。「DNA」は、細く長い繊維状をしていて、ヒトの場合、すべてをつなぐと長さは約 2m、螺旋の直径は 2nm ほどである。

　「DNA」は、「ヒストン」（histone）というタンパク質にまきついて存在し（この構造を「ヌクレオソーム」（nucleosome）という）、さらに、ヌクレオソームが規則的に折りたたまれて、凝縮を何段階も経て、細胞分裂期には、最も太くて短い「染色体」（chromosome）を形成する（染色体の一片の径は 700nm）。

　ヒトの染色体は、４６本に分断されて存在する。これらは、「相同染色体」と呼ばれる対をなす 2本 が同一の遺伝子群を持っている。ただし、男性では、23番目　は同相でない。種としての遺伝子９，９９９セットは「ゲノム」（Genom）と呼ばれている。

　ヒトのゲノムの全塩基配列を解析する「ヒトゲノム計画」は　1990 年に開始され予定より2年早く、2003 年に完成した。ヒトゲノムの塩基対はおよそ ３０ 億（= 10 億 コドン= 10⁹ = 1G コドン）である。伏見譲「DNA と遺伝情報の物理」（2005年、岩波書店）によれば、「記憶素子としての DNA の仕様」は次のとおりである。

本章（第４章）の以下の節に続く：

　　　　第３節　遺伝子の発現　　　　第４節　遺伝的アルゴリズム

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