根端の細胞分裂と段階の割合
生物部の生徒が、タマネギの根端を酢酸オルセインで染色し、顕微鏡で細胞分裂の各段階にある細胞を数えた。1本の根端から無作為に500個の細胞を観察したところ、間期420個、前期40個、中期15個、後期10個、終期15個だった。細胞周期は20時間で、観察した根端の細胞は同調していないものとする。生徒は「中期の細胞が15個だから、中期は20時間のうち15/500、つまり0.6時間続く」と計算した。しかし、別の根端では中期の細胞が8個しか見つからなかった。生徒は、細胞の見た目で段階を判定したが、前期と中期の区別が難しい細胞が数個あったと報告している。観察は400倍の顕微鏡で行い、1枚のプレパラートにつき5視野を数えた。染色の濃さは視野によって多少異なった。生徒は、細胞周期の時間と細胞数の割合が比例すると仮定している。根端は同じタマネギから3本採取し、うち1本だけを詳しく数えた。細胞分裂の観察では、分裂期の細胞を探すのに時間がかかり、間期の細胞は見落としやすいという指摘もある。生徒は、結果を表にまとめてから考察することにした。中期の細胞数は、視野によって0〜4個とばらついた。
1. 中期の細胞数から、細胞周期20時間のうち中期に要する時間を推定せよ。計算式も示せ。
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観察した細胞の総数は (420+40+15+10+15=500)。中期の割合は (15/500=0.03)。細胞周期20時間のうち、中期に要する時間は (20\times0.03=0.6) 時間、つまり36分。
この計算は、無作為に観察した細胞の段階の割合が、それぞれの段階の継続時間に比例するという仮定に基づく。細胞が同調していないこと、各段階を正しく判定できていることが前提になる。
2. 間期の細胞が420個と最も多い理由を、細胞周期の内容と観察のしくみから説明せよ。
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間期は細胞周期の大部分を占め、DNA複製や細胞の成長が起こる。分裂期（前期・中期・後期・終期）は比較的短い。したがって、ある瞬間に観察される細胞は間期にあるものが最も多くなる。
また、間期の細胞は染色体が細長く分散しているため、分裂期の細胞ほど目立たない。それでも今回は間期が420個と最も多いので、細胞周期の長さの違いとして説明できる。
3. この観察だけで「中期が36分続く」と断定できるか。誤差や観察上の問題を挙げ、改善策を1つ示せ。
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断定できない。1本の根端の500個という比較的大きな標本だが、別の根端では中期が8個しかなく、視野によるばらつきもある。前期と中期の区別が難しい細胞が数個あったことは、段階判定の誤差が結果に影響することを示す。
改善策：複数の根端から標本を作り、同じ判定基準で数千個の細胞を数えて平均する。必要なら、中期の目印（染色体が赤道面に並ぶ）を決めて、判定者を複数にする。