授業ガイド・ワークシートLESSON GUIDE · WORKSHEET
メンデルの交配シミュレータ(赤花と白花)Mendel's Cross Simulator (Red & White Flowers)
ねらいGoal:親の遺伝子の組み合わせから子に伝わる遺伝子の組み合わせが決まり、Aを1つでももつ子は赤花(顕性形質)になるため、Aa同士の交配では子の赤花:白花がおよそ3:1になり、子の数が多いほど理論の比に近づくことを理解する。Students understand that the parents' gene pairs determine which gene pairs the offspring can receive, that any offspring with at least one A shows the dominant red trait, so an Aa × Aa cross gives about 3 red : 1 white, and that the observed ratio approaches the theoretical one as the number of offspring grows.
▶ 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)
- 遺伝子の組み合わせがAaの赤花どうしをかけ合わせます。子に白花が生まれることはあると思いますか。生まれるとしたら、赤花と白花はどのくらいの割合になると思いますか。We cross two red-flowered plants that both have the gene pair Aa. Could any offspring have white flowers? If so, roughly what ratio of red to white do you expect?💡 親は2つの遺伝子のうちどちらか1つだけを子に渡します。父親側・母親側からそれぞれ何が来る可能性があるか、全部の組み合わせを書き出してみよう。Each parent passes on only one of its two genes. List every combination of what could come from each parent.
- 子を4体だけ生まれさせたときと、200体生まれさせたときでは、赤花と白花の割合の「ばらつき」はどちらが大きいと思いますか。If only 4 offspring are produced versus 200 offspring, which do you think will vary more from run to run in its red-to-white ratio?💡 コインを4回投げたときと200回投げたときの、表の出る割合を思い浮かべてみよう。Think about the fraction of heads when you toss a coin 4 times compared with 200 times.
2動かしてみようTry it
- 「親1の遺伝子型」と「親2の遺伝子型」をどちらもAaにする。「親世代」の花の色と「配偶子: Aとa」の表示、「交配図(上:親1 左:親2)」の4つのマスに書かれた遺伝子型を記録する。Set both "Parent 1 genotype" and "Parent 2 genotype" to Aa. Record the flower colors in "Parent generation", the label "Gametes: A and a", and the genotypes written in the four cells of the "Punnett square (top: P1, left: P2)".
- 「子の数」を4にし、「子をシャッフル」を何回か押す。そのたびに集計の「実測」の赤と白の割合がどう変わるかを記録する。Set "Offspring" to 4 and press "Shuffle offspring" several times. Each time, record how the red and white percentages on the "Actual" bar change.
- 「子の数」を200にして全部の花が出そろうまで待ち、「実測」と「理論」のバーを比べる。「子をシャッフル」を数回押して、実測の値がどのくらい変わるかを見る。Set "Offspring" to 200, wait until all the flowers have appeared, and compare the "Actual" and "Theory" bars. Press "Shuffle offspring" a few times and see how much the actual value changes.
- 親の組み合わせをAA×aa、Aa×aa、aa×aaに変えて、交配図のマス、子の花の色、画面下の1行解説がどう変わるかを調べる。Change the parents to AA × aa, Aa × aa, and aa × aa, and check how the Punnett square cells, the offspring flower colors, and the one-line explanation at the bottom change.
3確かめようCheck
- Aa×Aaの交配図の4つのマスには、どの遺伝子型がいくつ入っていましたか。そのうち白花になるのはどれですか。In the Aa × Aa Punnett square, which genotypes appear in the four cells and how many of each? Which of them give white flowers?→ AAが1マス、Aaが2マス、aaが1マス(AA:Aa:aa=1:2:1)。白花になるのはaaだけで、AAとAaはどちらも赤花になる。だから理論上は赤:白=3:1(理論のバーは赤75.0%・白25.0%)。AA in 1 cell, Aa in 2 cells, aa in 1 cell (AA:Aa:aa = 1:2:1). Only aa gives white flowers; AA and Aa are both red. So in theory red:white = 3:1 (the Theory bar shows Red 75.0%, White 25.0%).
- 子の数が4体のときと200体のときで、実測の割合はどうちがいましたか。How did the actual ratio differ between 4 offspring and 200 offspring?→ 4体では、シャッフルするたびに赤50%や100%など大きくばらつき、理論の75%からずれることが多い。200体では、たとえば赤74.0%・白26.0%のように、理論の75%に近い値になり、シャッフルしても大きくは変わらない。With 4 offspring, each shuffle can give very different results such as 50% or 100% red, often far from the theoretical 75%. With 200 offspring the result is close to 75%, for example Red 74.0%, White 26.0%, and it changes only a little when shuffled.
- AA×aaの交配では、子の遺伝子型と花の色はどうなりましたか。In the AA × aa cross, what were the offspring's genotypes and flower colors?→ 交配図の4マスはすべてAaになり、子はすべて赤花(赤100%)になる。白花の親のaをもっていても、Aが1つあるので赤花になる。All four Punnett square cells are Aa, and every offspring is red (100% red). Even though they carry the a from the white parent, one A is enough to make them red.
- Aa×aaの交配の理論の比はどうなりましたか。What is the theoretical ratio for the Aa × aa cross?→ 交配図はAaが2マス、aaが2マスで、遺伝子型はAa:aa=1:1、表現型は赤:白=1:1(理論のバーは赤50.0%・白50.0%)になる。The Punnett square has 2 Aa cells and 2 aa cells, so the genotypes are Aa:aa = 1:1 and the phenotypes are red:white = 1:1 (Theory bar: Red 50.0%, White 50.0%).
4考えようThink further
- 赤花の株が1つあり、遺伝子の組み合わせがAAかAaかわかりません。この作品を使って、どの株とかけ合わせれば見分けられるか考えよう。You have a red-flowered plant but don't know whether it is AA or Aa. Using this simulation, decide which plant you should cross it with to tell them apart.→ 白花(aa)の株とかけ合わせればよい。親1をAAにして親2をaaにすると子はすべて赤花になり、親1をAaにして親2をaaにすると赤:白=1:1で白花が出てくる。子に白花が1体でも出ればAaとわかる。ただし子の数が少ないと偶然白花が出ないこともあるので、多くの子で調べる必要がある。Cross it with a white (aa) plant. With Parent 1 = AA and Parent 2 = aa, all offspring are red; with Parent 1 = Aa and Parent 2 = aa, red:white = 1:1, so white flowers appear. If even one white offspring appears, the plant is Aa. With only a few offspring, white ones might not appear by chance, so many offspring should be examined.
- Aa×Aaの交配で理論の比が3:1なのに、実際に子を数えると3:1ぴったりにならないことが多いのはなぜですか。In an Aa × Aa cross the theoretical ratio is 3:1, so why does an actual count of offspring often not come out exactly 3:1?→ 親のもつ2つの遺伝子のどちらが子に渡るかは、子1体ごとに偶然で決まるから。3:1は「確率」の比で、数が少ないとずれが大きく、数が多くなるほど実測の割合は理論の比に近づく。メンデルも多数のエンドウを数えることで規則性を見つけた。Which of the parent's two genes goes to each offspring is decided by chance for every individual. 3:1 is a ratio of probabilities: with few offspring the deviation is large, and as the number grows the observed proportion approaches the theoretical ratio. Mendel found his laws by counting very large numbers of pea plants.
よくある誤解Common misconceptions
- 「赤花の親からは赤花しか生まれない」→ 親がどちらもAaなら、aを1つずつ受け取ったaaの子が白花になり、およそ4体に1体の割合で白花が現れる。"Red parents can only have red offspring." If both parents are Aa, offspring that receive an a from each are aa and white, appearing in about 1 of every 4 offspring.
- 「3:1なら、子を4体つくれば必ず赤3体・白1体になる」→ 比は確率を表すので、4体では赤2・白2や赤4・白0にもなる。数を多くすると3:1に近づく。"A 3:1 ratio means 4 offspring will always be 3 red and 1 white." The ratio is a probability; 4 offspring can be 2 red and 2 white or 4 red and 0 white. It gets close to 3:1 only with large numbers.
用語(日本語 / English)Key terms (Japanese / English)
対立形質contrasting traits (pair of alternative traits)顕性形質(優性形質)dominant trait潜性形質(劣性形質)recessive trait遺伝子の組み合わせ(遺伝子型)genotype分離の法則law of segregation生殖細胞(配偶子)gamete (sex cell)
先生へFor teachers
この作品は1対の遺伝子だけで花の色が決まり、Aが1つあればAAと同じ赤になる完全顕性を仮定している(マルバアサガオのような不完全顕性で桃色になる例は扱わない)。交配図は親が同じ遺伝子を2つもつ場合も2×2で表示するので、AAならAが2つ並ぶ。現行の教科書では「優性・劣性」に代えて「顕性・潜性」を用いるので、用語をそろえて指導するとよい。The model assumes flower color is set by a single gene pair with complete dominance, so Aa is exactly as red as AA (incomplete dominance giving pink flowers is not modeled). The Punnett square is always drawn 2 × 2, so an AA parent shows two A's. Current Japanese textbooks use 顕性/潜性 instead of the older 優性/劣性 for dominant/recessive, so keep the terms consistent in class.