授業ガイド・ワークシートLESSON GUIDE · WORKSHEET
ゆらぐ分離比:くじ引きで見る遺伝の確率Wobbly Ratios: Genetics as a Lottery
ねらいGoal:子に伝わる遺伝子の組み合わせは確率で決まるため、子の数が少ないと丸:しわの比は理論比から大きくずれるが、数を多く集めるほどパネット方陣から求めた理論比に近づくことを理解する。Students understand that the combination of genes passed to offspring is decided by chance, so with few offspring the round : wrinkled ratio can differ a lot from the expected ratio, but with many offspring it gets closer to the ratio predicted by the Punnett square.
▶ シミュレーションを開く▶ Open the simulation
1予想しよう(触る前に)Predict (before you touch anything)
- 親の遺伝子型がAa×Aaのとき、子を10個だけつくると、丸:しわはいつもぴったり3:1になるだろうか。If both parents are Aa (Aa×Aa) and only 10 offspring are produced, will the round : wrinkled ratio always be exactly 3 : 1?💡 硬貨を4回投げたとき、表と裏がいつも2回ずつ出るかを考えてみよう。Think about whether tossing a coin 4 times always gives exactly 2 heads and 2 tails.
- AA×Aaの組み合わせでは、しわの種子(aa)は生まれるだろうか。With the cross AA×Aa, can a wrinkled seed (aa) be produced?💡 それぞれの親がどんな遺伝子を子に渡せるかを書き出してみよう。Write down which genes each parent can pass on to its offspring.
2動かしてみようTry it
- 親の遺伝子型が「Aa×Aa」になっていることを確かめ、「子孫の数N」を10個にして「一気に引く」を押す。右上の丸・しわの個数と割合を記録し、「引き直す」→「一気に引く」をくり返して結果が毎回変わるかを見る。Check that the parent genotypes are "Aa×Aa". Set "Offspring N" to 10 and press "Draw all". Record the numbers and percentages of round and wrinkled seeds at the top right. Repeat "Redraw" → "Draw all" and see whether the result changes each time.
- 「子孫の数N」を400個にして「引き直す」を押し、ルーレットが回って種子が1個ずつ並ぶ様子と、「丸の割合(累積)」グラフの青い線が赤い破線(理論 75%)に近づいていく様子を観察する。待ちきれないときは「一気に引く」を押す。Set "Offspring N" to 400 and press "Redraw". Watch the wheels spin and the seeds appear one by one, and watch the blue line on the "Round % so far" graph move toward the red dashed line (Expected 75%). Press "Draw all" if you do not want to wait.
- N = 400のまま親の遺伝子型を「AA×Aa」に切り替えて「一気に引く」を押し、パネット方陣、ルーレットの区画、しわ(aa)の個数を確かめる。Keeping N = 400, switch the parent genotypes to "AA×Aa" and press "Draw all". Check the Punnett square, the sections of the wheels, and the number of wrinkled (aa) seeds.
- 親の遺伝子型を「Aa×aa」に切り替えて「一気に引く」を押し、丸:しわの割合とグラフの理論の破線(理論 50%)を比べる。Switch the parent genotypes to "Aa×aa" and press "Draw all". Compare the round and wrinkled percentages with the dashed line on the graph (Expected 50%).
3確かめようCheck
- Aa×AaでN = 10のとき、丸の割合は毎回75%になったか。With Aa×Aa and N = 10, was the round percentage 75% every time?→ ならない。くり返すたびに結果が変わり、たとえば丸8個(80%)・しわ2個(20%)のように理論の75%からずれることが多い。グラフの線も大きく上下にゆれる。No. The result changes every time and is often different from 75%, for example 8 round (80%) and 2 wrinkled (20%). The line on the graph also swings up and down a lot.
- Aa×AaでN = 400まで引くと、丸の割合はどのくらいになったか。グラフの青い線はどのように変化したか。With Aa×Aa and N = 400, what was the round percentage? How did the blue line on the graph change?→ 丸の割合は75%に近い値(例:77.5%)になる。青い線は最初は大きくゆれるが、数が増えるにつれてゆれが小さくなり、赤い破線(理論 75%)の近くに落ち着く。The round percentage comes close to 75% (for example 77.5%). The blue line swings a lot at first, but the swings get smaller as the number grows, and it settles near the red dashed line (Expected 75%).
- AA×Aaのとき、しわの種子は何個できたか。パネット方陣の丸:しわはいくつか。With AA×Aa, how many wrinkled seeds were produced? What round : wrinkled ratio does the Punnett square show?→ しわは0個で、すべて丸(AAとAaがほぼ半分ずつ)になる。パネット方陣は「丸:しわ=1:0」で、親1のルーレットはA 100%である。There are 0 wrinkled seeds; all are round (about half AA and half Aa). The Punnett square shows "Round : Wrinkled = 1:0", and Parent 1’s wheel is A 100%.
- Aa×aaでN = 400のとき、丸としわの割合はどうなったか。子にAAは出たか。With Aa×aa and N = 400, what were the round and wrinkled percentages? Did any AA offspring appear?→ 丸としわがほぼ半分ずつ(例:丸49.0%、しわ51.0%)になり、理論の1:1に近い。親2はaしか渡せないので、AAは0個である。Round and wrinkled are about half each (for example round 49.0%, wrinkled 51.0%), close to the expected 1 : 1. Parent 2 can only pass on a, so there are 0 AA offspring.
4考えようThink further
- メンデルは何千個もの種子を数えて3:1という比を見つけた。もし彼が10個程度しか数えていなかったら、どうなっていたと考えられるか。Mendel counted thousands of seeds to find the 3 : 1 ratio. What might have happened if he had counted only about 10 seeds?→ 数が少ないと偶然のゆらぎが大きく、8:2や6:4などになりやすいため、3:1という規則性に気づけなかった可能性が高い。多くの数を集めることで偶然のずれが打ち消され、理論比が見えてくる。With few seeds, random variation is large and results like 8 : 2 or 6 : 4 are common, so he probably would not have noticed the 3 : 1 pattern. Collecting many seeds lets the chance differences cancel out so the expected ratio appears.
- Aa×Aaの子で丸の種子が75%なのに、遺伝子型AAは約25%、Aaは約50%になるのはなぜか。In Aa×Aa offspring, round seeds are about 75%, yet genotype AA is only about 25% and Aa about 50%. Why?→ 丸の遺伝子Aがしわの遺伝子aに対して顕性(優性)なので、AAもAaも丸の形質になる。丸の75%はAA(1/4)とAa(2/4)を合わせたものである。The round gene A is dominant over the wrinkled gene a, so both AA and Aa give round seeds. The 75% round is AA (1/4) and Aa (2/4) together.
よくある誤解Common misconceptions
- Aa×Aaの子を4個つくれば、必ず丸3個・しわ1個になるという誤解。3:1は確率の比であり、数が少ないときはずれるのがふつうである。The idea that if Aa×Aa parents produce 4 offspring, there will always be exactly 3 round and 1 wrinkled. 3 : 1 is a ratio of probabilities, and it is normal for small numbers to differ from it.
- Aaの子は丸としわの中間の形になるという誤解。顕性の遺伝子Aを1つでも持てば丸の形質になる。The idea that Aa offspring have a shape halfway between round and wrinkled. Having even one dominant A gene gives the round trait.
用語(日本語 / English)Key terms (Japanese / English)
遺伝子型genotype形質(表現型)trait (phenotype)顕性・潜性(優性・劣性)dominant, recessive分離の法則law of segregationパネット方陣Punnett square確率probability
先生へFor teachers
結果は毎回ランダムなので、班ごとに「一気に引く」の結果を集めて比べると、ゆらぎと収束を実感しやすい。モデルは1組の対立遺伝子(A/a)と完全な顕性だけを扱い、各親がAとaを等しい確率で渡すと仮定している。Results are random each time, so collecting the "Draw all" results from each group and comparing them makes the variation and the convergence easy to see. The model handles only one pair of alleles (A/a) with complete dominance and assumes each parent passes on each of its two alleles with equal probability.