2020年センター試験生物　解説と所感

―　おことわり　―

　問題は適当にダウンロードしてくださいね。

―　全体的な所感　―

　難易度は生物基礎と同様に平年並みでしょう。問われている知識は概ね平易。実験問題も，読めば分かる。しかし，「指定した推論を導くのに必要不可欠な実験結果」を問うといった出題形式は，来年度から実施予定の共通テストの施行調査でも見られたもので，今後も引き続き出題されるとみるべきでしょうか。

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―　個々の問題への所感とちょっとした解説　―

第1問A 

問1　用語がややこしい単元です。プライマーだとか，リプレッサーだとか，オペレーターだとかいった用語を，核酸なのかタンパク質なのかに注意して整理しておくようにしましょう。リプレッサーのはたらきは，「repress：抑制する」という英単語の知識からも確認しておきましょうね。

問2　オペロン説の問題を解く上で大事にしたい考え方は，「生物は，必要なものを，必要なときに，必要な量だけ作る」というものです。この問題では，「大腸菌は，ラクトース分解酵素を，グルコースがなくてラクトースがあるときに，ラクトースを分解し終えるまで作る」という具合です。
　大腸菌は，エネルギー源として使いやすいグルコースがあるときはグルコースを使う，グルコースがなくてラクトースがあるときはラクトースを使う―という生活を行います。ですから，ラクトースがあるときはリプレッサーによる抑制を外し，ラクトースがないときはリプレッサーによる抑制をはたらかせたい―そういうときは，ラクトース自身（ラクトースに由来する物質自身）がこのスイッチングを行うような仕組みにするのが，理にかなっていますよね。

問3　スプライシングは核内です。もし，スプライシングされていない未成熟なmRNAが核膜を通って細胞質基質に移動するとすれば，そのままイントロンまで翻訳されてしまいます。このように，二者択一で迷った場合には，片方を正解だとすると何か不都合なことが起こらないだろうか？という背理法的な考え方が役に立つことがあります。ご参考まで。

B

問4　縦軸を確認し，片対数グラフであることに注意が必要です。細胞分裂を繰り返す細胞の数は，指数関数的な増加をしますよね。ここで，指数関数「Y=2^X」（1つの細胞が2つになり，4つになり，8つになり…という関数）を考えてみます。両辺の対数をとり，「logY＝log2^X」，右辺の指数を処理して「logY＝log2・X」になります。logYは「Y軸の対数表記」，log2はただの定数だということに留意すると，この式のグラフはY軸を対数表記した座標平面では，グラフの形は直線的（一次関数的）になることが分かりますね。
　話を問題に戻しましょう。細胞周期を1周すると，何が起こりますか？もちろん，細胞の数が2倍になりますね。それでは，細胞の数が2倍になっていたら，何が起こっていると考えられますか？細胞周期が1周していると考えられますね。グラフ上で分かりやすいのは，横軸で50時間と70時間のところ。縦軸は1×10^6個と2×10^6個。この差の20時間で，細胞の個数が2倍になっていることが分かります。これが細胞周期ですね。
　求める値は，分裂期にかかる時間です。問題文には，凝縮した染色体をもつ細胞が10％とありましたね。分裂期は，前期で染色体が凝縮して，終期で凝縮が解かれます。そのため，この10％という割合は，そのまま全細胞のうち分裂期の細胞が占める割合と考えてよいでしょう。細胞周期20時間のうち，10％が分裂期の時間となりますので，分裂期は2時間です。

問5　細胞周期における，細胞あたりのDNA量の変化のグラフを描いて考える問題ですね。絶対に描くようにしてください。そのグラフと，図2のグラフを対応させながら考えます。DNA量が2なのはG1期，DNA量が4なのはG2期とM期，DNA量がその間にあるのは，まさに複製途中のS期です。

第2問 A

問1　「受精」というのは接合の1つで，「接合を繰り返す」はおかしいですね。「調節遺伝子」は他の遺伝子のDNA領域に結合したりしません。RNAではなくDNAの話をしていますから，翻訳ではなく転写を選ぶのが妥当でしょう。そもそも真核生物の転写調節の話なので，答えは消去法ではなく積極的に選びたいところ。

問2　「指定した推論を導くのに必要不可欠な実験結果を選べ」とは，ちょっとクセのある出題でしたね。これから，黒卵片のみに原因があることを調べたいわけです。そのためには，以下の手順を踏むのがいいでしょう。すなわち，① 黒卵片が原因かもしれないと言える実験結果を選ぶ，② 黒卵片以外が原因でないと言える実験結果を選ぶ―というものです。①に該当するのが(c)ですが，これだけでは赤卵片が原因である可能性を棄てられません。これを②として(d)で否定するワケです。また，(c)だけでは赤卵片が単独で筋肉に，黒卵片が単独で表皮になるという可能性を棄てきれないので，これを(b)で否定します。
　このような，「仮説を立てて実験を設定する問題」とでも言えましょうか，そういった問題にアプローチする上でのポイントは，「1つの実験結果からは，複数の仮説が立つ」ということを分かっているかどうかだと思います。何か仮説があって，何かすごい実験を1つすれば，結果がバチッと決まる―そんなことはまぁありません。複数の実験を行って，複数ある仮説を1つずつ潰していくのです。

問3　素直に実験1〜4を読み，素直に選択肢を選びましょう（選択肢がごちゃごちゃしすぎています）。実験1だけでは，筋肉細胞への分化をもたらす原因物質が，タンパク質である可能性もあるし，RNAである可能性もありますし，他の何かである可能性もあります。実験2では，どうやら原因物質はタンパク質ではなさそうであることが分かります。実験3では，どうやら原因物質はRNAであることが分かります。

B

問4　ABCモデルのはたらき方は，模式図は描けるようになっておきましょう。A→がく片，A＋B→花弁，B＋C→雄しべ，C→雌しべ…といったことは，このテキストのまま丸暗記するのではなくて，植物の花の構造と，A・B・Cを積み木のように積んだあの図を回転させた形とを対応させて導くことをオススメします。AとCが拮抗的にはたらいていることまで分かっていれば十分でしょう。

問5　組換えと乗換えの違いは，「遺伝子の組換え」「染色体の乗換え」というフレーズとともに理解しておきましょう。染色体の一部が交換されるのが乗換え。その結果，連鎖している遺伝子の間で組換えが起こる（組換え価が計算できる）のが組換えです。後半は，第1問B問5と同様，今度は減数分裂における，細胞あたりのDNA量の変化のグラフを考える問題。落ち着いてグラフを考え，落ち着いて答えを選びましょう。

第3問 A

問1　基本中の基本です。それゆえに，「どっちがどっちだったっけ…」となりやすい内容でもありますが，私はいつも「近いものを見るときの方が，目が疲れる」という身近な事実からスタートし，目が疲れているということは毛様筋が収縮し続けているということなのだろうと考えます。毛様筋が収縮するとチン小帯は弛み，水晶体は厚くなります。遠くを見る時はこの逆です。

問2　①：強縮ではなく単収縮ですね。②：筋小胞体が放出するのはNa+ではなくCa2+。④：末梢神経に数えられるのは中枢神経系ではなく体性神経系。⑤：伝達と伝導の定義が逆です。⑥：興奮を伝える速さが早いのは有髄神経線維の方です。

問3　「感知する」という言葉が何を指すのかをしっかり見極めたい問題です。雌の居る方向が分からなくても，性フェロモンという刺激に対して何らかの応答をしている場合，それを「感知する」と表現しています。

B

問4　図1より，変異体Cは，乾燥耐性が低いにも関わらず，アブシシン酸の量は野生型と同程度です。つまり，アブシシン酸は合成できるが，その後の経路に異常があるというパターンです。一方の変異体Dは，アブシシン酸が合成できないがために乾燥耐性が低いと予想されます。

問5　変異体Dは，自分ではアブシシン酸を合成することができません。しかし，外からアブシシン酸を加えてやると，遺伝子Xの発現量は野生型と同じになります。つまり，変異体Dは，アブシシン酸が自前で合成できないだけで，それ以降の経路は正常であると考えることができます。変異体Cは，アブシシン酸の合成以降のどこかに異常があるため，外部からアブシシン酸を加えても乾燥耐性は獲得できなさそうです。

問6　教科書そのままの出題ですね。こんなところで失点しないように。

第4問 A

問1　お互いにメリットがあるものを相利共生，片方にメリットがあって片方にデメリットのあるものを寄生といいます。漫画『寄生獣』のシンイチとミギーは，お互いにメリットを享受しているので，あれは相利共生と呼ぶのがいいでしょう。ヒアリを駆除するとテントウムシが増え，テントウムシが増えるとアブラムシが減り，アブラムシが減るとワタの食害は減少します。

問2　②,③：個体数が減少すると種内競争は穏やかになります。④：相変異は確かに個体群密度の増減によって起こる現象ですが，絶滅の要因としては不適です。⑤：種間競争の大きさは，どれだけニッチが重複しているかに依ります。

問3　ウ：トノサマバッタは社会性をもちません。エ,オ,カ：「鳥類」というワードが，「ヘルパー」を選ぶための最大のヒントでしょうか。もちろん，シロアリ社会におけるワーカーのことを知っておくのがよいです。ワーカーは生殖能力をもちません。

B

問4　総生産量とか，純生産量とか，呼吸量とか云々，イヤになる人もいますかね。式を丸暗記しようとするとイヤになるので，そこにストーリーをつけましょう。
　生物は，一度同化したものから「やりくり」します。生産者は，光合成を行って集団を大きく（成長量を大きく）するのですが，光合成で得られたすべての炭水化物が成長量になるわけではありません。生きるためには呼吸をしなければなりませんし，枯れる部分もあれば，食べられる部分もある。そうして残ったものが成長量になるのです。

問5　個人的に，今年のセンター試験で一番おもしろいと思った問題です。個人的に一番おもしろかったので，この問題だけは問題の背景から考えてみます。長いので，どうでもいい人は飛ばしてください。
　まずは虫なし区を考えます。問題文中の「富栄養植物」は，土壌が富栄養か貧栄養かで成長量が大きく違います。これは，土壌の栄養分の違いによって，植物の形質に違いが生じているということです。動物と違って動けない植物の中には，自身が生育している環境に応じて，自身の形を大きく変えるという性質をもつものがおり，この性質を「表現型可塑性」といいます。
　最も顕著な例としては，食虫植物でおなじみのウツボカズラを挙げることができます。野生では熱帯に生育するウツボカズラは，貧栄養な土壌で見られます。貧栄養な土壌で，不足する栄養分を虫で補うよう進化したのがウツボカズラのグループなんです。あの捕虫袋は表現型可塑性の賜物で，ウツボカズラを富栄養の土壌で栽培すると，ウツボカズラは捕虫袋をつくりません。ホームセンターでウツボカズラを見たら，ぜひプランターの中を御覧ください。ミズゴケという，水分保持のためのものが敷き詰められていると思います。ミズゴケに栄養はなく，貧栄養の状態をつくることで，捕虫袋を作らせているんですね。
　一方の「貧栄養植物」を見ると，土壌の栄養分によって成長量が変化しません。土壌の栄養分に対しては，問題文の「貧栄養植物」は表現型可塑性を示さないということが分かります。
　次に，虫あり区について考えてみましょう。富栄養植物は，虫が要るとその成長量を大きく減らしています。一方の貧栄養植物は，虫がいても生長量に変わりがありません。これは，両者の間で「資源分配」の仕方が違うために起こると考えられます。植物は，光合成を行って合成したものの中で「やりくり」をする―というのは問4で説明しましたね。ここで，「生長量」と一口に行っても，様々な「生長」が考えられるのです。茎を縦に伸ばすか，あるいは肥大させるか。茎の本数を増やして1本ずつは短く（細く）するか，あるいは茎の本数を減らして1本を長く（太く）するか。そもそもそうやって茎を伸長・肥大させるか，あるいは多少の伸長・肥大は犠牲にして，その分，棘を生やしたり毒を合成したりして捕食を免れるか。一口に「成長」と言っても，光合成によって取り込んだエネルギー（資源）の使い道は多岐にわたります。大事なことは，資源の量は有限で，何かに資源を回せば他のことができなくなるということで，これを「トレードオフ」ともいいます（RPGをよくされる方であれば，「ステ振り」と言う方がしっくりくるかもしれません）。自分が生えている環境では，どの特徴に資源分配すればよいか―いや，植物自身はそんなことは考えていないのですが，その環境においてたまたま上手く資源分配できたものが生き残ってきたということですね。
　話を元に戻すと，「富栄養植物」は土壌栄養に対する表現型可塑性をもち，自身の伸長・肥大に資源分配を行う植物です。一方の「貧栄養植物」は土壌栄養に対する表現型可塑性をもたず，食害耐性に資源分配を行う植物です。植物のこうした生存戦略の違いは，1977年に，Grimeによって大きく3つの方向性にまとめられています。すなわち，① 競争戦略：他の植物と成長を競い合うことに長けるという進化。富栄養な土壌では他の戦略を採る植物を覆い隠して圧倒する。乾燥や食害などのストレスには弱い。問題文の「富栄養植物」はたぶんコレ。② ストレス耐性戦略：貧栄養，乾燥，高塩分，食害といった，その場その場のストレスに耐えることに長けるという方向性。問題文の「貧栄養植物」はたぶんコレ。③ かく乱依存戦略：山火事，洪水などの自然災害や，人による刈り取りや踏みつけといった，植物体にダメージを生じさせるイベントのことを「かく乱」といいます。種子を頑健な組織で包み，ライバルのいない山火事の焼け跡で発芽するもの。定期的に人の手によって行われる草刈りに適応し，草刈りの前に発芽・成長・開花・結実のサイクルを終わらせるもの…といった，したたかな方法で次世代を残すことに長ける方法性が，かく乱依存戦略です。いわゆる「雑草」の多くはこれにあたります。①〜③は，Competition strategy（競争戦略），Stress tolerance strategy（ストレス耐性戦略），Ruderal strategy（かく乱依存戦略）の頭文字をとって「CSR三角理論」と呼ばれ，植物の生存戦略を説明するモデルとして広く使われています。
　…で，何でしたっけ，そうそう問題の解説です。グラフを素直に読めば，富栄養植物は虫なし区では貧栄養植物より成長すると分かります。まぁ虫なし区なんて環境は自然にはありえないので，実際は貧栄養土壌では生育できなさそうです。貧栄養植物は，そもそもそこまで成長量は大きくないものの，被食防御の能力（食害ストレス耐性）は高いと言えるでしょう。

第5問 A

問1　「種間でみられる塩基配列の違いの多くは〜」というところに注目です。例えば哺乳類の2種AとBの間で，ヘモグロビンの遺伝子に多少の塩基配列の違いがあるとしましょう。種Aも種Bも，ともに脈々と子孫を残して今の姿になっているはずです。その塩基配列の違いがあったところで，ヘモグロビンとして酸素を十分に運べさえすれば，どうでもいいのです。
　酵素と基質を，鍵と鍵穴に喩える話があるじゃないですか。鍵穴に合う鍵でしか，扉を開けることができない―これを基質特異性というんでしたよね。あの喩え話は割と汎用性が高くて，例えば鍵の手に持つところの形が多少変わっても，扉を開けるという機能には影響がないじゃないですか。この問題で問われているような，種間の塩基配列の違いは，種間のある酵素の形の違いにも喩えることができます。

問2　Wの遺伝子頻度が0.8であることから，wの遺伝子頻度は0.2。WW，Ww，wwの個体の頻度は，(0.8＋0.2)^2＝0.64＋0.32＋0.02と計算することで求められますね。

問3　問題文の「突然変異が起きた場合に個体の生存や繁殖に有害な作用が起きる」というところに注目です。ここで，例えばリボソームのような，あらゆる生物の生命現象の根幹を担うような装置の遺伝子を考えてみましょう。そんな大事な装置の遺伝子に，塩基配列の非同義置換（アミノ酸配列が変わってしまうような置換）が，そうやすやすと起こると思います？つまり，表1の非同義置換の割合が低いほど，「突然変異が起きた場合に個体の生存や繁殖に有害な作用が起きる確率」が高いんですよ。同義置換の数値？ダミーです。解答に必要なデータの抽出を要求する，いい問題ですね。

B

問4　サービス問題…と言いたいところなのですが，マツは裸子植物，コケはコケ植物，ハスは被子植物であることは整理できていましたか？高校生物ではなく，義務教育の理科で学習する内容なので，ちょっと解答に不安を覚えた受験生もいたかもしれません。

問5　「維管束をもつが根や葉をもたない植物」って何ですかね。リニアとか，現生の植物ではマツバランなどが該当します。現生のコケは維管束も根も葉もありませんし，現生のシダは維管束も根も葉もありますから，「維管束をもつが根や葉をもたない植物」というのは，コケとシダの中間的な形質をもつ植物―とも言えるでしょう。植物の陸上進出後間もない頃の話と分かるので，シルル紀以降，すなわち4億年以上前の頃と推定されます。なお，3億年前は石炭紀末期ですが，石炭紀には木本シダの大森林が形成され，裸子植物も出現していますので，「根や葉をもつ植物の化石は見られなかった」という文章とも矛盾します。

問6　「乾燥重量」の意味を考えましょう。植物を乾燥させたあとの，炭水化物や脂質，タンパク質といったものの総質量が乾燥重量です。乾燥させたギンゴケを水に浸して45分後，乾燥重量が100だったギンゴケは総重量205になりました。105に相当する分の水を吸収したと分かりますので，「含水率」は(105/205)×100（％）＜60（％）ですね。90分後には含水率が60％を超えると分かります。

第6問

問1　実験1から分かることは，「酵素X1の末尾のアミノ酸配列」が酵素活性に影響を与えないこと。実験2から分かることは，「酵素X1の末尾のアミノ酸配列」をもつタンパク質はペルオキシソームに何らかの方法で輸送されること，ですね。

問2　一見，見慣れない図かもしれませんが，落ち着いて考えましょう。左端の黒く塗られた部分の塩基配列は，酵素Xの本体部分をコードしている部分でしょう。そこから，下線の引かれた終止コドンまで翻訳が続くことを考えると，mRNA-Aは終止コドンまで21塩基（＝7アミノ酸），mRNA-Cは終止コドンまで6塩基（＝2アミノ酸）です。問題文にある内容と合致しますね。

問3　光受容体は，フィトクロム（赤色光・遠赤色光受容体），フォトトロピン（青色光受容体），クリプトクロム（青色光受容体）について，そのはたらきを整理しておきましょう。

第7問

問1　酸素発生型の光合成では，水を酸化分解して酸素を放出し，同時に得られた還元力で以て二酸化炭素を還元し炭水化物を作ります。化学合成では，例えば硝酸菌のように，亜硝酸を酸化して得られた還元力を利用して炭水化物を作ります。酸素が発生するとはどういうことか，ということを今一度整理しておきましょう。イ，ウは基本です。

問2　原口が肛門になる新口動物は，高校生物では棘皮，原索，脊椎の3グループです。逆に言えば，高校生物で学習するそれら以外の節足だとか軟体だとかは，すべて旧口動物です。

問3　クロロフィル以外も覚えてないと解けない問題か！と思いきや，そんなことはありませんでした。植物の分類のところで登場する緑藻類，褐藻類，紅藻類のうち，いわゆる植物に最も近いものが緑藻類である（クロロフィルa，bをともにもつ）ということさえ分かっていれば解ける問題でしたね。

生物　以上

さぁ，二次試験，前を向いていきましょう！