体細胞分裂と減数分裂の比較Mitosis vs. Meiosis

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

1. 体細胞分裂と減数分裂が終わったとき、それぞれ何個の細胞ができ、1個の細胞の染色体数はもとの細胞と比べてどうなると思いますか。When mitosis and meiosis are finished, how many cells do you think each produces, and how does the chromosome number in one cell compare with the original cell?💡 減数分裂は何回続けて分裂するか、その間にDNAの複製があるかに注目しましょう。Think about how many divisions in a row meiosis has, and whether DNA is copied between them.
2. 減数分裂の第一分裂で分かれるのは、姉妹染色分体と相同染色体のどちらだと思いますか。In the first division of meiosis, do you think it is the sister chromatids or the homologous chromosomes that separate?💡 前期Ⅰで、父由来(青)と母由来(赤)の染色体がどのように並ぶかを思い出しましょう。Recall how the chromosomes from the father (blue) and the mother (red) line up in prophase I.

2動かしてみようTry it

1. 「❚❚ 停止」を押してアニメーションを止め、「進行」スライダーを 0% から少しずつ動かして、間期(S期:DNA複製)で両方の細胞の表示が「2n・2C→4C」になることを確認する。Press "❚❚ Pause" to stop the animation, then move the "Progress" slider slowly from 0% and check that during "Interphase (S phase)" both cells change to "2n · 2C→4C".
2. 「進行」を前期(前期 Ⅰ)まで進め、左の体細胞分裂(「対合なし・交叉なし」)と右の減数分裂(「相同染色体が対合→交叉(色の入れ替わり)」)の染色体の並び方を比べる。Advance "Progress" to prophase (Prophase I) and compare how the chromosomes are arranged in mitosis on the left (no pairing, no crossing over) and in meiosis on the right (homologous chromosomes pair, then cross over and swap colors).
3. 「コマ送り ▶」で後期・後期 Ⅰ(約27%)まで進め、左右で動原体が分裂しているかどうかと、上部の「細胞1個/各細胞 ○n・○C(染色体○本)」の表示を記録する。Use "Step ▶" to go to Anaphase / Anaphase I (about 27%), and record whether the centromeres split on each side and what the top readout "1 cell, each ○n · ○C (○ chromosomes)" shows.
4. さらに「コマ送り ▶」で減数分裂の「間期(DNA複製なし)」、後期 Ⅱ(約73%)、「分裂完了」(100%)まで進め、各時期の細胞数と n・C の表示を記録する。Keep pressing "Step ▶" through "Interkinesis (no S phase)", Anaphase II (about 73%) and "Division complete" (100%) in meiosis, recording the number of cells and the n · C readout at each stage.
5. 「ペア数」を 3組 にして「⏮ 最初から」を押し、「▶ 再生」で最後まで動かして、染色体の本数がどう変わるかと、できた4個の細胞の色の組み合わせがそれぞれ違うことを確かめる。Set "Pairs" to 3 pairs, press "⏮ Restart", then "▶ Play" to run to the end. Check how the chromosome counts change and that the color combinations in the four final cells are all different.

3確かめようCheck

1. 前期(前期 Ⅰ)で、体細胞分裂と減数分裂の染色体の様子はどう違いましたか。In prophase (Prophase I), how did the chromosomes differ between mitosis and meiosis?→ 体細胞分裂では相同染色体はばらばらのまま(対合なし・交叉なし)だった。減数分裂では父由来と母由来の相同染色体が並んで対合し(二価染色体)、交叉によって青と赤の一部が入れ替わった。In mitosis the homologous chromosomes stayed separate (no pairing, no crossing over). In meiosis the homologous chromosomes from the father and mother lined up side by side (bivalents), and crossing over swapped parts of the blue and red chromosomes.
2. 後期と後期 Ⅰ では、それぞれ何が分かれましたか。表示された n・C と染色体の本数はいくらでしたか(ペア数2組)。What separated in Anaphase and in Anaphase I? What n · C and chromosome count were shown (2 pairs)?→ 体細胞分裂の後期では動原体が分裂して姉妹染色分体が両極へ分かれ、表示は一時的に「4n・4C(染色体8本)」になった。減数分裂の後期 Ⅰ では動原体は分裂せず、姉妹染色分体がつながったまま相同染色体どうしが分かれ、表示は「2n・4C(染色体4本)」のままだった。In mitotic anaphase the centromeres split and sister chromatids moved to opposite poles, so the readout briefly became "4n · 4C (8 chromosomes)". In Anaphase I of meiosis the centromeres did not split: homologous chromosomes separated while the sister chromatids stayed joined, and the readout stayed "2n · 4C (4 chromosomes)".
3. 第一分裂の後、DNA量はどうなっていましたか。第二分裂の前にDNA複製は起こりましたか。What was the DNA amount after division I? Was DNA replicated before division II?→ 第一分裂後の2個の細胞はそれぞれ「1n・2C(染色体2本)」で、「間期(DNA複製なし)」と表示され、DNA複製は起こらなかった。各染色体は2本の染色分体をもったままで、後期 Ⅱ で初めて動原体が分裂して姉妹染色分体が分かれた。Each of the two cells after division I was "1n · 2C (2 chromosomes)". The screen showed "Interkinesis (no S phase)" and no DNA replication took place. Each chromosome still had two chromatids, and only in Anaphase II did the centromeres split and the sister chromatids separate.
4. 最後にできた細胞は、それぞれいくつで、染色体数と DNA 量はどうでしたか。At the end, how many cells did each process produce, and what were their chromosome number and DNA amount?→ 体細胞分裂は2個の細胞で各「2n・2C(染色体4本)」となり染色体数は維持された。減数分裂は4個の細胞で各「1n・1C(染色体2本)」となり染色体数は半減した。ペア数3組では、それぞれ6本と3本になった。Mitosis gave 2 cells, each "2n · 2C (4 chromosomes)", so the chromosome number was kept. Meiosis gave 4 cells, each "1n · 1C (2 chromosomes)", so the number was halved. With 3 pairs, the counts were 6 and 3.

4考えようThink further

1. 減数分裂で染色体数が半分にならなかったら、受精をくり返すたびに何が起こるでしょうか。If meiosis did not halve the chromosome number, what would happen each time fertilization occurred?→ 卵と精子が合体するたびに染色体数が倍になり、世代ごとに増え続けてしまう。減数分裂で n にしてから受精で 2n に戻ることで、種の染色体数が一定に保たれる。The chromosome number would double every time an egg and sperm fused, increasing generation after generation. Halving to n in meiosis and returning to 2n at fertilization keeps the chromosome number of the species constant.
2. 同じ親からできた4個の生殖細胞の色の組み合わせがすべて違ったのはなぜでしょうか。それは生物にとってどんな意味がありますか。Why were the color combinations of the four gametes from the same parent all different? What does this mean for living things?→ 前期 Ⅰ の交叉で父由来と母由来の染色体の一部が入れ替わり(遺伝子の組換え)、さらに相同染色体がどちらの極に行くかの組み合わせが複数あるから。これにより多様な遺伝子の組み合わせの子が生まれ、環境の変化に対応しやすくなる。Crossing over in prophase I swaps parts of the paternal and maternal chromosomes (genetic recombination), and the homologous chromosomes can go to either pole in different combinations. This produces offspring with diverse combinations of genes, helping populations cope with changing environments.

よくある誤解Common misconceptions

• 「減数分裂では分裂のたびにDNAが複製される」という誤解。DNA複製は第一分裂の前に1回だけで、第一分裂と第二分裂の間には起こらないため、DNA量は 4C→2C→1C と減る。"DNA is replicated before each division in meiosis." DNA is copied only once, before division I, and not between division I and II, so the DNA amount goes 4C→2C→1C.
• 「減数分裂の第一分裂でも姉妹染色分体が分かれる」という誤解。第一分裂では動原体は分裂せず相同染色体が分かれ、姉妹染色分体が分かれるのは第二分裂である。"Sister chromatids separate in division I of meiosis." In division I the centromeres do not split and homologous chromosomes separate; sister chromatids separate only in division II.

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