有糸分裂と減数分裂：各期と違い

細胞は絶えず分裂しているわけではありません。細胞が誕生してから自ら分裂するまでの時間を細胞周期と呼び、2つの不均等な部分、つまり長い間期（準備期）と短い分裂期で構成されています。

間期は3つの時期に分けられます：

• G1期（DNA合成準備期） — 細胞が成長し、タンパク質を合成し、細胞質と細胞小器官の量を増やします。
• S期（DNA合成期） — DNAの複製が行われ、各染色体が2本目の染色分体を作り出します。
• G2期（分裂準備期） — 細胞がエネルギーを蓄え、中心体を複製し、分裂装置（紡錘体）のタンパク質を準備します。

重要なポイント：DNAの複製は分裂が始まる前の間期に行われます。有糸分裂も減数分裂も、すでにDNAが複製された2n4cの状態でスタートします。なお、間期自体は有糸分裂や減数分裂の各期には含まれません。

間期の間、染色体は顕微鏡でも見えません。ほどけて核内にクロマチンとして存在しています。核、染色体、紡錘体が伸びる細胞中心の構造については、植物細胞と動物細胞の構造に関する教材で詳しく解説しています。

「2n4c」のような表記において、nは染色体の数、cはDNAの量（正確には染色分体の数）を表します。一倍体セットはn、二倍体セットは2nです。2n2cは「二倍体セットで、各染色体が1本の染色分体からなる」、2n4cは「二倍体セットで、各染色体が2本の染色分体からなる」と読みます。

最も多い間違いは、染色分体を染色体として数えてしまうことです。複製後、染色体は2本の棒状に見えますが、これは1つの染色体です。両方の染色分体は1つの動原体でつながっています。染色体数は動原体の数と等しいのです。

ヒトの場合、2n = 46です。つまり、G1期には細胞内に46本の染色体と46個のDNA分子があります（2n2c）。S期の後、染色体数は46本のままですが、DNA分子は92個になります（2n4c）。そして、有糸分裂の後期に動原体が分裂して初めて、染色体数は92本（各極に46本ずつ）になります。

有糸分裂の4つの各期を、各期の染色体とDNAセット数とともに下の図で示します。ここでは、最も間違いやすい3つの疑問を解決します。

なぜ後期に突然4n4cになるのか。 細胞が分裂する間、各娘細胞に入るはずの数よりも2倍の染色体が存在します。動原体が分裂し、各染色分体が独立した染色体になったためです。ただし、セット数は細胞全体（4n4c）で数える場合と、極（2n2c）で数える場合があるため、問題で何を問われているかを常に確認してください。

なぜ中期に染色体を数えるのか。 この時期に染色体は最も凝縮し、一列に並ぶため、観察や計数が可能です。そのため、核型分析は中期板を用いて行われます。

分裂の終わり方。 細胞質の分裂を細胞質分裂と呼びます。植物細胞では動物細胞とは異なり、硬い細胞壁があるため、中心から外側に向かって細胞板が成長して仕切られます。

減数分裂は、DNAの複製が1回だけ行われた後に、連続して2回分裂するプロセスです。最初の分裂を減数分裂と呼び、ここで染色体数が半分になります。各期の順序とセット数は下の図の通りです。

なぜここでセット数が減るのか。 後期Iでは染色分体は離れず、相同染色体全体が分離するため、極には2本の染色分体を持つ一倍体セット（n2c）が移動します。1本の染色分体になるのは第二分裂の後です。

接合と交叉の目的。 近接した相同染色体のペア（二価染色体）は、2本の染色体と4本の染色分体で構成されます。相同染色体の非姉妹染色分体間で部位が交換される（交叉）ことで、1本の染色体内で母方と父方の遺伝子が混ざり合い、遺伝的多様性が生まれます。

偶然がもたらす大きな影響。 各相同染色体ペアは、他のペアとは独立してどちらの極に向くかが決まります。ヒトの場合、交叉がなくても2²³ ≈ 840万通りの組み合わせが可能です。

分裂の間には短い間期（減数分裂間期）がありますが、ここには合成期がないため、DNAは2度目の複製をしません。

減数第二分裂は均等分裂と呼ばれ、一倍体細胞において有糸分裂のルールに従って進行します。各期のセット数は下の図の通りです。

ここで理解すべき重要なこと。 赤道面には二価染色体ではなく、単独の染色体が並びます。相同染色体は前の分裂ですでに分離しているため、対合する相手がいません。今回は動原体が分裂し、姉妹染色分体が分離します。

なぜ4つの細胞がすべて異なるのか。 まず交叉によって相同染色体の非姉妹染色分体間で部位が交換され、次に相同染色体自体が偶然の組み合わせで各細胞に分配されるためです。そのため、減数分裂はコピーではなく、毎回新しい遺伝子セットを生み出し、これが子孫の多様性を支えています。

「ある時期の染色体数とDNA分子数はいくつか」という問題は、2つのルールを覚えておけば機械的に解けます。DNA量はS期にのみ増加し、染色体数は染色分体が分離する場所でのみ変化します。以下は各期のセット数です。

2つの分裂には多くの共通点があります。どちらも間期のDNA複製後に始まり、各期の名称が同じで、紡錘体を使用し、細胞質分裂で終わります。そのため、回答する際はまず共通点を挙げ、次に表の項目に従って違いを説明するのが便利です。

有糸分裂の意義は「正確さ」にあります。娘細胞は母細胞と全く同じ染色体と遺伝子セットを受け取るため、有糸分裂は以下を可能にします：

• 生物の成長と細胞数の増加；
• 組織の更新と損傷の修復（再生）；
• 受精後の受精卵の卵割；
• 無性生殖および栄養生殖（アメーバの分裂から植物の挿し木まで）。

減数分裂の意義は、同時に2つのことにあります。

第一：染色体数の維持。 もし生殖細胞が二倍体であれば、受精のたびに染色体数が倍増してしまいます。減数分裂はセット数を半分にし、配偶子（n + n）が融合することで、受精卵は再び二倍体セット2nを受け取ります。

第二：組換えによる変異。 新しい遺伝子の組み合わせは3回発生します：前期Iの交叉、後期Iの相同染色体の偶然の分離、そして受精時の配偶子の偶然の出会いです。独立した分離だけで、ヒトは2の23乗（800万以上）の異なる染色体セットを持つ配偶子を作れます。この多様性が自然選択の材料となります。

動物では、減数分裂は生殖腺での生殖細胞形成時に起こり、植物では胞子形成時に起こります。