あいまいまいんの生物学

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2025年度東京大学入試問題 生物所感

バタバタしてたらいつの間にか3月になってしまった……!!!!!

受験生の皆さん、二次試験お疲れ様でした!!!!

 

さて、毎年のお楽しみなのでね……今年も東大の問題を解きます!!!公開してくれる産経に感謝。

www.sankei.com

 

 

概要

大問数は例年通り3問。

論述はなんか妙に少なくなった???昨年度まではもっともりもり書いていた気がするのだけれど、今年度はさっぱりしているものが多い上に問題数も少ない気がした。勿論考える力や発想力が必要な問題もあるのだけれど、比較的優しい記述というか……授業で考えさせられる程度の射程のものが多かった気がする。

今年の問題もリード文の読み込みが重要ではあるとはいえ、正直例年ほど込み入った印象は受けなかった。ストーリーが結構綺麗に見えているものが多いというか……気のせいかもしれないけれど。とはいえ処理する情報量は相変わらず多いので、試験のときには冷静な判断力や処理能力が要求されるだろう。東大受験する人はこれをこなすんだからすごいなぁ、と毎年感心しかない。すごい。

題材も良い!まぁこれは例年通りの感想である。問題の展開の仕方もいい。絡ませ方もうまい。……が、一問だけちょっといただけないものがある。それでもやっとした気持ちで終わってしまった。うーん……。

 

各大問ごとの所感

第1問 線虫の学習行動

いきなり線虫!!!!!!!!!!私の大好きな線虫の、しかも大好きな学習の問題じゃないか!!!!!!!!!!!!!めちゃくちゃ鼻息が荒くなってしまった、線虫を問題で取り上げて称賛してくれてありがとう(?)。線虫はね、大変いいモデル生物なんですよ。皆さん覚えましょうね。

塩に対する学習行動、これは確実に飯野研ですな……。でも飯野先生最終講義やってたはずだけど研究室どうなったんだろう。

molecular-ethology.bs.s.u-tokyo.ac.jp

しかも問題内容は(把握しなければならない情報量はリッチだけど)塩に対する学習行動を構成している分子たちの選択的スプライシングとシグナル伝達の話で面白い!!!!!!

ざっくりまとめて話すと、まず線虫には「自分が餌を食べた塩濃度を学習する」という能力がある。50mMの塩濃度環境で餌を食べた、と学習すると、線虫は塩濃度勾配で50mM目指して移動する。逆に50mMの塩濃度環境で餌がなかった、と飢餓の学習をすると、今度は塩濃度勾配で50mMを避ける(忌避行動を示す)ようになる。このように、線虫は自分が餌を食べた環境条件……塩濃度とか、温度とか、ある化学物質の存在量とかを学習して、行動に反映させることができるのだ!すごい。すごいよね?(圧

で、それを実現可能にしているのは言わずもがな神経回路である。線虫は体の細胞数が決まっていて、雌雄同体なら959個(ちなみに雄は1031個)そのうち302個が神経細胞になっている。線虫はすべての細胞系譜を追うことができている上、細胞の数が決まっているので、こんなことが言い切れるのだ。すごいよね!?そのうち神経細胞AがNaClを受容することが上の行動を示すのに必要であることが既に知られている(蛇足だが、多分神経細胞AはASERのことだと思う)。

今回の問題ではそんな神経回路で発現するタンパク質がフォーカスされている。まず遺伝子G、これは神経細胞Aで発現するやつで、欠損すると忌避行動が弱くなる。次に遺伝子D、これは神経細胞Aを含むいくつかの神経細胞で発現しているやつなのだが、欠損させると忌避行動が完全に見られなくなる。

この遺伝子Dはあるペプチドホルモンの受容体Dをコードしていて、選択的スプライシングによってアイソフォーム1, 2, そして3ができてくる。

アイソフォーム1は細胞膜貫通型で、ペプチドホルモンを受容すると細胞内で酵素Eを活性化しシグナル分子を生成させる。しかしアイソフォーム1を遺伝子D欠損変異体に導入しても忌避行動は復活しない。

アイソフォーム2は細胞膜貫通部位がないため細胞膜上に固定されていない。

アイソフォーム3はアイソフォーム1に似て細胞膜貫通型だが、アイソフォーム1と共通エキソンの間に特異的エキソンが挿入されており、ここ由来の部位でタンパク質Cと結合できる。タンパク質Cはキネシンと結合し、微小管を介した細胞輸送をされる。で、このアイソフォーム3を遺伝子D欠損変異体に導入すると、神経細胞Aと全神経細胞に導入した場合に忌避行動が復活する。

もうこの時点でめちゃくちゃ面白いしワクワクする。私が個人的に選択的スプライシングが好きだからというのもあるが、その上でキネシンによる細胞輸送が塩に対する学習行動に影響するっておもしろすぎない???どれだけ領域跨いてつながってるの???最高だね……。

ということで問題に入っていく。

Aは実験からの推測問題。ストレートかつシンプル。まぁジャブといったところか。

Bは単語補充。「逆転写」と「選択的スプライシング」という教科書的な答えなので東大受験するような人なら大丈夫だろう。新型コロナウイルスの検出でRT-PCRが用いられるが、こういうのに興味があれば逆転写なんて絶対知ってるワードだし。なんならそういう時事への興味を意識してこの単語を問題にした可能性もある?

Cはペプチドホルモンの例を選ぶもの。インスリンだねぇ!即答できるねぇ!!東大だと「すべて選べ」系が多いけど、これは「1つ選べ」なのでかなり簡単にしてくれている印象。

Dは遺伝子Dが寿命制御に関わっているとかで、野生型、遺伝子D欠損型、遺伝子D欠損型+アイソフォーム1, 野生型で酵素E過剰発現, 野生型でアイソフォーム2過剰発現の結果を見て考察を行うというもの。記述型な分難易度は上がる。要するにペプチドホルモンをアイソフォーム1, アイソフォーム2で取り合う構図を考えて酵素Eという寿命短縮の原因となるやつをどれだけ活性化させるかを考えるだけなのだが、この「取り合う構図」を想像できるかどうかが肝だと思う。面白いよなぁ。

EはDに引き続き遺伝子Dの寿命制御に対する考察。シンプルだけどちゃんと理解できているかどうか問われている。Dが分かってないと無理だと思う。

Fはアイソフォーム3に特異的なエキソン領域がどこにあるのかを、ゲノム構造とPCR(色んなプライマーセットで行う)後の電気泳動結果から導くというもの。いいなぁこういう実験っぽい問題。実践的で好き。エキソンを含む・含まないで長さが違うバンドが2種類出るところに注目すればいいので、自ずと(2)-(5), (2)-(4)に目が行く。で、(3)-(4)はアイソフォーム1,3で共通長っぽいから(1本しかバンドがないので)(2)-(5)間の(う)でしょうね、と答えが出る。

Gは今までの実験を踏まえ、忌避行動における受容体Dの各アイソフォームの働きに関してどのようなことが推測できるかを記述する。実験がちゃんと追えていれば特に問題なく余裕で書けるだろう。

Hは受容体Dのアイソフォーム3がどこに輸送されるか、生きた線虫で追跡したい……どうすればいいか?という実験デザイン的な問題だ。線虫をやっていると「まぁ身体が透明だし、蛍光でいけるな……GFP連結したcDNAを作って導入して追跡かな」という気持ちになるが、受験生はどこまで想像できるのだろうか……。

Iは受容体Dの輸送が忌避行動において大事だと示すための実験デザインをせよというもの。まぁタンパク質C欠損でいいだろうな。これも実験がちゃんと追えていれば難しくない、なんならとても簡単……。

Jはアイソフォーム1を用いて「受容体Dが輸送されることがアイソフォーム1と3の違いを生み出す」と証明するための実験デザイン問題。アイソフォーム1をタンパク質Cにくっつくようにしちゃえばよし。これも簡単だ。

 

全体を通して、最初に説明される実験の情報量が多めだが、そこまで複雑なものでもないので、ちゃんと整理して追えていれば……ストーリーを想像できていれば特に問題なくさらさら解ける問題群になっていた気がする。最後怒涛の実験デザインがくるが、「ここを確かめたいな」というむずかゆいところをピンポイントで刺してくるものばかりで良いなと思った。何より元々の現象が非常に面白い!ただ単に「あるタンパク質があるから◯◯、ないから✕✕」ではなく、各タンパク質や分子がものを取り合ったり、くっついたり、移動したりという「動き」が見えるのが素敵だなと思う。生物や分子は動くもの、ダイナミックなものであるということがよく伝わる問題になっていると思う。……線虫が好きだから過大評価している面も若干あるかもしれないが!

 

第2問

Ⅰ 自家不和合性、単性花

リード文では被子植物の花事情が説明される。両性花をつける種が8割以上だが、自家受粉だと子孫の生存率や繁殖力が低下することがあるので(近交弱勢のイメージ)、自家不和合性をもつ場合がある。自家受粉によるは両性花をつけなければ回避できるので、単性花をつけるものがいる。単性花をつけるものの中でも、雌雄同株と雌雄異株のものが存在する。

で、雌雄同株の植物では性染色体がないが、雌花と雄花がどのように作られるのだろう……というふうに話が展開していく。確かに言われてみれば気になる。両性花の場合は、ABCモデルなんかを考えてみると、遺伝子発現の組み合わせによって雄しべ・雌しべが作られてくるので、性染色体がなくても雄・雌は植物の中でできる……というのは理解できる(動物でも性染色体なしに雌雄が決まるパターンはいくらでもある。温度とか、化学物質とか、環境とか、選択的スプライシングとか)。が、雌雄同株の単性花の雌雄はどの段階で決まるのだろうか?今まで考えたことがなかったのでワクワクする。

リード文ではメロン(雌雄同株の単性花)を主題にとり、G,M,Aという3つの遺伝子の説明がなされる。Gはめしべ形成阻害と同時にMのはたらき抑制、ただし自身はエチレンにより抑制される。Mはおしべ形成阻害。Aはエチレン合成促進によるGはたらき抑制。ここまではいいのだが、次の瞬間G,M,Aを色んな組み合わせで欠損させた変異体を作って交配させて、人工的な雌雄異株を作出するのだ。なんという突飛な発想!

ここで問いに入る。

Aは近交弱勢の理由を説明するというもの。ちゃんと遺伝学を分かっていれば問題ないと思うが、高校生の中にはそこまで理解せずに「遺伝的に近いもの同士が交配すると弱くなる」とだけ覚えている人もいるだろう。こういうのは大事だと思う。

Bはエチレンに対する問い。簡単だけど「全て選べ」な分怖さがある。

Cは各遺伝子型で観察される表現型を考察するものだが、ありがたいことに東大が問題の中で遺伝子のはたらきの関係図を示してくれているのでかなり簡単になっている。

Dは作出した「人工的な雌雄異株」がどの遺伝子型のかけ合わせか考えるもの。雄株(雄花だけをつける)と雌株(雌花だけをつける)が1:1で現れる、という掛け合わせの結果から、Ww×ww的な掛け合わせがありそうだな~とまずはあたりがつく。実際問題文でも片方が全部ホモの雌株、もう片方が1遺伝子のみヘテロでほかがホモという雄株をかけ合わせたとあるので、やはりWw×ww的なものが1遺伝子だけ存在し、それ以外はホモなんだなと想定できる。雌株は図2-1,表2-1からMを持つことが肝になるので、自動的に親雌株はggMMaa。親雄株はGGmmAaとすれば、子どもはGgMmAa(雌株)とGgMmaa(雄株)になる。これは突然出されたら結構びびるのでは。受験生には難しかったんじゃないかなぁ……。

Ⅱ 単性花の進化とミトコンドリアの母性遺伝

文1ではⅠに引き続き単性花が主題となるが、なんとミトコンドリアにある雄性不稔遺伝子と核にある稔性回復遺伝子によって単性花が生じる場合もあるという。すごいシステムだ。ということでこのようなシステムを持つハマダイコンの話になる。九州北部沿岸の各ハマダイコン集団で、雌株(雄性不稔遺伝子の影響で雌花のみ)と両性株(雄性不稔遺伝子を持たないまたは稔性回復遺伝子を持つことで両性花)の割合を調べた結果が示される。

文2では雄株と両性株を集団中で維持する植物について、なぜそのようになるのか実験した結果が示される。文1,2共に興味深い内容だ。

問題に移る。

Eは雄性不稔遺伝子について、核よりもミトコンドリアに生じたほうが集団中に広がりやすい理由を答える記述問題。必ず次世代に伝わるかどうか、というポイントを簡潔に書ければいいだろう。シンプルだが大事な視点だなと思う。ハッとさせられた受験生もいるのでは。

Fは図から読み取れることを「全て」選ぶ問題。やはり「全て」は怖い。し、中々自信が自分でも持てなかった。

Gは実験結果からなぜ雄株と両性株の維持という一見得のなさそうなことをするか考察するというもの。表を見れば両性花は限られた相手としか受精できないのは明瞭で、逆に雄株からの花粉はどんな両性株でも受精をさせることができている。面白い仕組みだなぁ。

Hは遺伝子型を考える問題。そこまで捻りはない気がする?

Iもまた遺伝子型を考える問題。遺伝子型の問題多いなぁ……。しかも難しめというか、普通に焦る。

 

第2問も題材が面白く、総じて興味深い内容だった。だが少々パズルチックで頭の体操みたいな側面が強く、入試の焦っている状況下では焦りに拍車をかけるような内容だったのではないだろうか。個人的にもPDF上で解いていると、ページを行ったり来たりで中々考えるのが大変だった。こういうストレスフルな問題配置、どうにかならないものか……。難しい方に分類される問題だったのでは。

 

第3問 淡水魚の種間競争

第3問は河川における淡水魚のニッチと種間競争について。種A, B, Cについて色々説明がなされるのだが、ダムが建設されると海から遡上するタイプの通し回遊魚はダムの上流域で絶滅してしまうというのが、当たり前ではあるけれどハッとさせられた。人間の建築物で生態系はそんな部分までも変えられるのだなぁ。

Aはただの単語問題。

Bは競争的排除の説明を選ぶもの。これも「1つ選べ」な上、中身に捻りもないので選びやすい。

Cはニッチが近い複数種が共存する仕組みを選ぶもの。これも特に難しいところはない気がする。「全て選べ」ではあるがそこまでの緊張感はない。

Dは選択肢からの適語補充、なのだが、「人口学的な確率性」って高校生物で習うのか?????これは教科書を逸脱しすぎた内容なのでは……?出題していいのか???今回の問題群で一番疑問な箇所かも。

Eは対立遺伝子数とヘテロ接合体の個体割合を答えるもの。表を見て普通に導き普通に計算すれば出る。特別な知識は不要。

Fは遺伝的多様性が低下すると個体群絶滅リスクが高まる理由を説明するというもの。よくある内容なのでさらっと書けるかと思う。

Gは通し回遊魚不在により生じる生態系変化として誤っているものを全て選ぶというもの。誤答は正直何を言ってるんだ??というものなので選びやすい気がする(河川水に溶け出すDNAが失われて食物連鎖を通して遺伝的多様性が低下……????すごい理論だ……。)

Hは種Aの鰓のみに寄生する二枚貝について、年齢ピラミッドを作りましょうというもの。背景がちゃんと分かっていれば作図は容易。

Iは年齢ピラミッドに関連する記述として適切なものを選ぶ。年齢ピラミッドから死亡率を導くというものだ。年齢ピラミッドと死亡率の関係、私は昔あまりよくわかっていなかったが現代の受験生はどうなのだろうか……。未だにちょっと身構えてしまう。

Jは観察から推察されることに関して◯✕を答えるもの。そこまで難易度は高くないかな?と思う。

Kは野外実験で川にビニールハウス型カバーをかけたときと自然区とで比較して、なぜ差が出るか考えるというもの。リード文のストーリーが分かっていれば導けるはず。

 

第3問は題材としては面白い方ではあるけれど、正直そこまで「新しい!!」という感じや「見たことがない!!」「面白い!!」というほどではないかも?それでも勿論東大らしい発展のさせ方や問題の展開の仕方はあるのだけれど。

 

総評

取り敢えずまずはお礼を書こう。今年も楽しませて頂きました、ありがとうございました!!

やはり東大の入試問題はワクワクする。今年の問題群で順位をつけるなら、

1位 第1問

2位 第2問

3位 第3問

というのが個人的な面白さランキングだ。第1問の完成度が高すぎる。いや、自分が好きすぎる。めちゃくちゃ難しいわけではないし、処理が複雑すぎるとかでもないのだが、上でも述べたようにこの問題では分子のダイナミズムが表現されていて非常に好ましい。高校の生物学はどうしてもこう、分子の動きというのが部分部分で切り離されがちで、なんだかあまり「動的」な感じがしないというか、細胞のイメージもしん……としたものになりがちな気がする。だが実際は細胞は常に忙しない動きで満ちており、生物の体内では全てがつながって共同するような、大規模で同時並行的なピタゴラスイッチのような動きが展開されているわけで。一方でその動きの細部を見れば、非常に単純なものばかりで構成されているわけで……。それが組み合わさってあっと驚く機構を生み出し常に動き続けるというこの感じ!これを問題の中で少しでも感じさせられているのなら素晴らしいと私は思う。実際に受験した高校生のどれだけがその印象を受けたかはわからないが、私はその動きを感じ取ってとてもいい問題だなと思った。

全ての問題について、生物学の色んな観点や分野が組み合わさっているのも素晴らしい。横断的な問題をよくもまぁ毎回これだけ作り込めるものだなと思う。

 

しかし!!!!!!!!今回は一個だけどうしても納得できない。選択肢があるとはいえ、「人口学的な確率性」を選ばせる問題は本当に適切な出題だったのだろうか。東京大学は良い意味で教科書にちゃんと準拠した、逸脱のない問題を今まで作ってきていた印象だ。教科書から得られる知識だけで、教科書を飛び出た物凄く広い世界を見せてくれる。それが東大の入試問題の良さだと思っていた。のに、教科書に出ていない「単語」を問うなんて一番良くない出題じゃないか……?正直この手の問題は京大だと良くあるのだが、東大ではレアな気がする。それで一層引っかかる。勿論選べないことはない。少し頭が働けば他の単語は候補から消せるのかもしれない。そうだとしても教科書は出ては駄目でしょう……(これで教科書にこの言葉がちゃんと掲載されていて覚えるべき単語になっていたら申し訳ない)。他の問題がどれだけ優れていても、どれだけわくわくしても、この手の出題が一個あるだけでげんなりしてしまう。ので、なくしてほしいなぁ……。