減数分裂・不分離エクスプローラMeiosis & Nondisjunction Explorer

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 2n=4 の細胞で、第一分裂で相同染色体の1対が分かれなかった(不分離)とき、できる4つの配偶子の染色体数はそれぞれ何本になると思いますか。第二分裂で姉妹染色分体が分かれなかった場合とは同じでしょうか。In a 2n=4 cell, if one homologous pair fails to separate in meiosis I (nondisjunction), how many chromosomes do you think each of the 4 gametes will have? Will the result be the same if sister chromatids fail to separate in meiosis II instead?💡 第一分裂でできた2つの細胞が、それぞれ第二分裂でさらに2つに分かれることを図にかいて考えましょう。Draw how each of the two cells made in meiosis I splits into two again in meiosis II.
2. 減数分裂の途中で、DNA複製は何回起こると思いますか。How many times do you think DNA is replicated during meiosis?💡 分裂は2回ありますが、染色体数は最終的に半分になります。There are two divisions, but the chromosome number ends up halved.

2動かしてみようTry it

1. 「分裂のしかた」を「正常」にし、「停止」を押してから「ステップ送り」で1段階ずつ進める。各段階でパネルの「染色体 ○本」「DNA量 ○C」と「DNA複製の回数」を表に記録する。特に段階2(S期)と段階6(第一分裂 終期)を比べる。Set "Type of division" to "Normal", press "Stop", and advance one stage at a time with "Step". At each stage, record the "… chromosomes", "DNA …C" and "DNA replications" readouts in a table. Compare stage 2 (S phase) with stage 6 (Meiosis I: telophase) in particular.
2. 段階4(第一分裂 中期)と段階5(後期)で、父由来(塗りつぶし)と母由来(斜線)の染色体がどちらの極へ行くか、姉妹染色分体がつながったままかを観察する。At stage 4 (Meiosis I: metaphase) and stage 5 (anaphase), observe which pole the chromosomes from the father (solid) and from the mother (stripes) go to, and whether the sister chromatids stay joined.
3. 「分裂のしかた」を「第一分裂で不分離」にして最後まで「ステップ送り」し、赤い枠「不分離：2本とも同じ極へ」が出る段階と、段階9の4つの配偶子のラベル・「長○・短○」を記録する。Set "Type of division" to "Nondisjunction in meiosis I" and "Step" to the end. Note at which stage the red box "Nondisjunction: both to one pole" appears, and record the labels and "L… · S…" counts of the 4 gametes at stage 9.
4. 「第二分裂で不分離」でも同じように進め、段階8の「不分離：姉妹染色分体が同じ極へ」と段階9の配偶子を記録する。最後にパネルの比較表で3つのモードを見比べる。Do the same with "Nondisjunction in meiosis II": note "Nondisjunction: sisters to one pole" at stage 8 and the gametes at stage 9. Finally, compare the three modes in the summary table on the panel.
5. 「染色体数ラベル（2n, n, n+1, n−1）を表示」のチェックを外し、生徒に配偶子の染色体を数えさせてから、チェックを入れて答え合わせをする。Uncheck "Show chromosome number labels (2n, n, n+1, n−1)", have students count the chromosomes in each gamete themselves, then check the box again to confirm.

3確かめようCheck

1. 正常モードで、DNA複製は何回、いつ起こりましたか。第一分裂と第二分裂の間で染色体の形や DNA 量はどうでしたか。In Normal mode, how many times and when was DNA replicated? What happened to the chromosome shape and DNA amount between meiosis I and II?→ S期(段階2)の1回だけで、DNA量は 2C→4C になり染色体は X 字形になった(染色体数は4本のまま)。第一分裂後(段階6)は各細胞が染色体2本(n)・DNA量 2C で、「複製なし」の表示のとおり X 字形のまま新しい複製は起こらず、第二分裂で姉妹染色分体が分かれて配偶子は n・1C になった。Only once, in S phase (stage 2): the DNA amount went from 2C to 4C and chromosomes became X-shaped (still 4 chromosomes). After meiosis I (stage 6) each cell had 2 chromosomes (n) and 2C of DNA; as the "no copy" mark shows, they stayed X-shaped with no new replication, and meiosis II separated the sister chromatids to give gametes with n and 1C.
2. 正常な第一分裂では、何と何が別々の極へ分かれましたか。In normal meiosis I, what separated from what and went to opposite poles?→ 対合した相同染色体どうし(父由来と母由来)が別々の極へ分かれた。姉妹染色分体は動原体でつながったまま一緒に移動した。左の極へ長い父由来+短い母由来、右の極へ長い母由来+短い父由来の各2本(n)が行った。The paired homologous chromosomes (the father's and the mother's) went to opposite poles; the sister chromatids stayed joined at the centromere and moved together. The left pole got the father's long + the mother's short chromosome and the right pole got the mother's long + the father's short, 2 chromosomes (n) each.
3. 第一分裂で不分離のとき、4つの配偶子はどうなりましたか。With nondisjunction in meiosis I, what were the 4 gametes like?→ n+1(長2・短1、計3本)が2個、n−1(長0・短1、計1本)が2個で、4個すべてが異常になった。n+1 の配偶子には父由来と母由来の長い染色体が1本ずつ入っていた。Two were n+1 (L2 · S1, total 3) and two were n−1 (L0 · S1, total 1), so all 4 were abnormal. Each n+1 gamete contained one long chromosome from the father and one from the mother.
4. 第二分裂で不分離のとき、4つの配偶子はどうなりましたか。With nondisjunction in meiosis II, what were the 4 gametes like?→ n+1 が1個(長2・短1)、n−1 が1個(長0・短1)、正常な n が2個になった。異常は不分離が起きた左の細胞からできた2個だけで、右の細胞からの2個は正常だった。n+1 の配偶子の2本の長い染色体は、どちらも父由来(同じ染色体の姉妹染色分体)だった。One n+1 (L2 · S1), one n−1 (L0 · S1), and two normal n. Only the 2 gametes from the left cell, where nondisjunction happened, were abnormal; the 2 from the right cell were normal. The two long chromosomes in the n+1 gamete were both from the father (sister chromatids of the same chromosome).

4考えようThink further

1. なぜ第一分裂の不分離では4つすべてが異常になり、第二分裂の不分離では半分が正常になるのでしょうか。Why does nondisjunction in meiosis I make all 4 gametes abnormal, while in meiosis II half of them are normal?→ 第一分裂の誤りは、そのあと2つに分かれる2つの細胞の両方に影響する(一方が n+1、他方が n−1 になり、それぞれがさらに2つずつ配偶子をつくる)。第二分裂の誤りは2つの細胞のうち1つだけで起こるので、もう一方の細胞からは正常な配偶子が2個できる。An error in meiosis I affects both cells that go on to divide again (one becomes n+1 and the other n−1, and each makes two gametes). An error in meiosis II happens in only one of the two cells, so the other cell still produces two normal gametes.
2. n+1 の配偶子が正常な配偶子(n)と受精すると、受精卵の染色体数はどうなるでしょうか。ヒトでの例も考えよう。If an n+1 gamete is fertilized by a normal gamete (n), what is the chromosome number of the zygote? Think of an example in humans.→ 受精卵は 2n+1 となり、ある染色体が3本ある(トリソミー)。このモデルでは 4+1=5 本。ヒトでは21番染色体が3本になるダウン症候群(21トリソミー)が代表例である。n−1 と受精すると 2n−1(モノソミー)になる。The zygote is 2n+1, with three copies of one chromosome (trisomy); in this model that is 4 + 1 = 5. In humans, the best-known example is Down syndrome (trisomy 21). Fertilization with an n−1 gamete gives 2n−1 (monosomy).

よくある誤解Common misconceptions

• 「第二分裂の前にもう一度 DNA が複製される」という誤解。複製は S期の1回だけで、第一分裂と第二分裂の間には起こらない。そのため分裂2回で染色体数が半減する。"DNA is copied again before meiosis II." Replication happens only once, in S phase, and not between meiosis I and II; that is why two divisions halve the chromosome number.
• 「減数分裂の第一分裂で分かれるのは姉妹染色分体」という誤解。第一分裂では相同染色体どうしが分かれ、姉妹染色分体が分かれるのは第二分裂である。"Sister chromatids separate in meiosis I." In meiosis I homologous chromosomes separate; sister chromatids separate in meiosis II.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)