大学カタログ

図 4 学ぶために必要な科目・学問学ぶために必要な科目 1

生物

生物学科にとって、高校の生物は「出発点」です。遺伝子の発現、進化と系統、生態系の単元で学んだ結論を、大学では実験と野外の調査で確かめ直し、その先のまだ分からないことに挑みます。

実験室と岩場の海辺がつながった場面で、寒天の皿に並ぶ青と白の点を見比べる学生、枝分かれの図を映した画面を指さす学生、潮だまりでヒトデを数える学生たち

ひとことで言うと

地図を手に、自分の足で歩いて確かめる

高校の生物は、よくできた地図のようなものです。大学では、その地図を手に実際の道を歩き、本当にそうなっているかを確かめます。歩くうちに、地図にまだ載っていない道が見つかることもあります。

01

高校の生物は、生物学科の出発点

医学や心理学では、生物は道具の 1 つです。生物学科では、生き物そのものが学ぶ対象になります。日本学術会議の参照基準は、生物学をこうまとめています。生命のしくみと生物の歴史と暮らしを、分子から地球の生物群集までの、いろいろな階層と視点で明らかにする学問です。

いまの学習指導要領では、高校の生物の最初の単元は「生物の進化」です。解説は、進化をこの科目の導入に置き、あとの単元でも進化の視点を意識させるとしています。参照基準も、すべての生き物が共通の祖先から進化してきた歴史をもつことを、生物と無生物を分ける特徴に挙げています。

下の図は、高校の単元と大学の授業のつながりの例です。千葉大学の生物学科では、2 年に分子生物学・系統進化学・生態学・生物数学などの基盤科目が並びます。科目の名前や学ぶ時期は、大学によって異なります。高校で覚えた結論は、大学で自分の手で確かめるときの大切な手がかりになります。

高校の単元の 1 つひとつが、大学の授業の入口です。

図解高校の単元と大学の授業

高校の生物
  • 生物の進化系統進化学: DNA で系統樹を描く
  • 遺伝情報の発現分子生物学: 遺伝子のスイッチを調べる
  • 生命現象と物質細胞生物学・生化学: 細胞の中の分子
  • 生物の環境応答神経科学・植物生理学: 刺激への反応
  • 生態と環境生態学: 野外で数えて確かめる

02

遺伝子の発現: 大腸菌のスイッチを見つけた研究

生物では、遺伝子の発現の調節を学びます。学習指導要領の解説が例に挙げるのは、大腸菌の実験です。培地にブドウ糖を加えても色は出ないのに、ラクトース(乳糖)を加えると、β-ガラクトシダーゼという酵素の遺伝子がはたらいて色が出ます。

この研究の始まりは、第二次世界大戦中の 1940 年の冬です。パリで大腸菌の増え方を調べていたフランスのモノーは、2 種類の糖を混ぜた液で大腸菌を育てました。すると大腸菌は一度増えるのをやめ、しばらくしてまた増え始めました。パスツール研究所のルヴォフに相談すると、「酵素の適応に関係があるかもしれない」と言われました。モノーの答えは「聞いたこともない」だったと、ノーベル賞の記念講演で振り返っています。

モノーはその後パスツール研究所でジャコブと組み、1961 年に遺伝子のスイッチのしくみを発表しました。ふだんはリプレッサーというタンパク質が DNA に結合し、転写を止めています。ラクトースからできる物質がリプレッサーにつくと、リプレッサーが外れて、酵素の遺伝子が読まれます。2 人はルヴォフとともに、1965 年のノーベル生理学・医学賞を受けました。

大学の分子生物学では、このしくみを実験の道具に使います。遺伝子組換えの実験では、β-ガラクトシダーゼで青くなる物質を寒天に混ぜておくことがあります。目的の遺伝子が入った大腸菌は白、入らなかった大腸菌は青い集まりになり、色で見分けられます。高校の教科書で見た大腸菌の色が、大学では実験の目印になるのです。

遺伝子は、必要なときだけ読まれるよう、スイッチで調節されています。

図解ラクトースで遺伝子が読まれるまで

  1. 1ふだんリプレッサーが DNA に結合し、転写を止める
  2. 2ラクトースが来るラクトースからできる物質がリプレッサーにつく
  3. 3スイッチが入るリプレッサーが外れ、遺伝子が転写される
  4. 4酵素ができるβ-ガラクトシダーゼが乳糖を分解する
黒い背景に置かれた丸いシャーレの寒天の上に、青い粒と白い粒がたくさん散らばっている
青白判定(ブルー・ホワイト・スクリーニング)に使った寒天の培地。青い集まりは酵素の遺伝子がはたらいた大腸菌、白い集まりは目的の遺伝子が入って酵素の遺伝子が途切れた大腸菌です。写真: Stefan Walkowski(CC BY-SA 4.0・Wikimedia Commons)

03

進化と系統: DNA で見つかった「第 3 の仲間」

生物では、生き物を細菌・アーキア・真核生物の 3 つのドメインに分ける考え方を学びます。学習指導要領の解説は、ヘモグロビンのアミノ酸配列を比べて、脊椎動物の系統樹をつくる学習も例に挙げています。

アーキアを細菌とは別の仲間だと示したのは、アメリカのイリノイ大学のウーズたちです。1977 年、それまで細菌の仲間とされていた、メタンをつくる微生物のリボソーム RNA を調べました。その配列は、細菌とも動植物とも大きく違っていました。発表は「新しい大陸の発見に並ぶ」とたたえる声と、「途方もない仮説だ」と退ける声に分かれました。

大学の系統分類学では、同じ遺伝子の配列を並べて違いを数え、コンピュータで系統樹を描きます。下の図は、その考え方を短い配列で試した例です。いまでは、土や海の水にどんな微生物がいるかを、育てずに DNA だけで調べる研究も広がっています。形では見分けにくい小さな生き物も、配列なら比べられるからです。

配列の違いを数えると、見た目では分からない親戚関係が見えてきます。

図解配列の違いを数えて、近い仲間を探す

入力3 種の生き物の同じ遺伝子の一部(10 文字)。種ア: ATGCCGTTAG、種イ: ATGCCGTTGG、種ウ: ATACCATTGA
  1. 1種アと種イを比べる: 違いは 1 か所
  2. 2種イと種ウを比べる: 違いは 3 か所
  3. 3種アと種ウを比べる: 違いは 4 か所
結果種アと種イがいちばん近い仲間。種ウは、アとイが分かれるより前に枝分かれしたと考える

04

生態系: ヒトデ 1 種を取り除くと、岩場はどう変わる?

生物基礎では、ヒトデのような上位の捕食者を取り除くと、磯の生き物の種類が減るという研究を学びます。この実験をしたのは、アメリカのワシントン大学のペインです。1963 年 6 月から、ワシントン州の太平洋岸の岩場で、長さ約 8 m・高さ約 2 m の範囲のヒトデを取り除き続けました。

ヒトデがいなくなると、まずフジツボが広がり、続いてイガイの仲間が岩をおおっていきました。1966 年の論文では、その範囲の種類の数は 15 種から 8 種に減っています。ペインは 1969 年、数は少なくても群集を支える種を「キーストーン種」と名づけました。2013 年には、大阪市の国際花と緑の博覧会記念協会からコスモス国際賞を受けています。

大学の生態学では、こうした結論を条件を変えて確かめ直します。2016 年には、アメリカ地質調査所の研究者が見直しを発表しました。イガイの層のすき間には 300 種以上がすむので、そこまで数えると、ヒトデを除いたほうが種類は増えるという指摘です。オレゴン州の海岸の調査では、ヒトデの影響は波の強い岩場で大きく、穏やかな場所では小さいことも分かってきました。

何を、どの範囲で数えるかで、答えが変わることがあるのです。参照基準も、生態系を理解するには野外実習が欠かせないとしています。臨海実験所や演習林を持つ大学では、海や森で実習をします。東京大学の三崎臨海実験所(神奈川県三浦市)は、1886 年にできた世界でも古い海洋生物の研究施設の 1 つです。

教科書の結論も、条件を変えて確かめ直すと、新しい発見につながります。

クイズ高校と大学をつなぐ生物クイズ

答えを選ぶと、正解と解説が表示されます。

  1. Q1モノーが 2 種類の糖を混ぜた液で大腸菌を育てると、増え方はどうなった?

  2. Q21977 年、ウーズたちが「細菌とは別の仲間」だと気づいたのは、どんな微生物?

  3. Q3ペインの実験で、ヒトデを取り除いた岩場の種類の数はどうなった?

0 / 3 問に回答
潮だまりの水面に影を映しながら、岩の縁にオレンジ色と紫色のヒトデが何匹も重なり合って並んでいる
アメリカ・ワシントン州のオリンピック国立公園の海岸で、潮だまりの縁に並ぶヒトデ(2005 年撮影)。ペインが実験したのも、ワシントン州の太平洋岸の岩場です。写真: Jason Hollinger(CC BY 2.0・Wikimedia Commons)

05

生物を選ばなかった人へ: どこから学び直すか

生物学科には、高校で生物を選ばなかった人も入学します。大阪大学の理学部生物科学科では、新入生の約半数が受験で生物を選んでいません。まったく習わなかった人も全体の約 4 分の 1 いて、1 年の 4・5 月に補習の集中講義が用意されています。

名古屋大学の 2020 年度の授業「生物学基礎 I」の紹介には、いま生物学の最先端にいる研究者の多くは、高校で生物を履修していないと書かれています。化学・物理・数学の基礎があれば、生物学は大学からでも始められるという考えです。

学び直すなら、生物基礎の「生物の特徴」で細胞と DNA を確かめ、生物の「生物の進化」と「遺伝情報の発現と発生」へ進むのが近道です。生態系は、生物基礎の「生物の多様性と生態系」から始めてください。このサイトの高校の「生物」のページと、生物学の「分子・細胞」「進化・多様性」「生態・環境」のページもあわせて読むと、つながりが見えてきます。

力試しには、日本生物学オリンピックがあります。2026 年の予選は 7 月にコンピュータ方式で行われ、1,929 人が受験しました。選ばれた約 80 人は、8 月に大阪公立大学で 3 泊 4 日の本選に進み、実験の試験に挑みました。

生物を選ばなかった人も、大学から十分に追いつけます。

図解学び直しのおすすめの順番

  1. 1生物基礎: 特徴細胞・DNA・代謝の共通点
  2. 2生物: 進化遺伝子頻度、系統と 3 ドメイン
  3. 3生物: 発現と発生転写の調節と遺伝子を扱う技術
  4. 4生物: 生態と環境個体群・生物群集・物質の循環

高校生のうちに試せること

  • 日本生物学オリンピックの過去問を解く

    日本生物学オリンピックは、大学などに入る前の 20 歳未満の人が参加できる生物学のコンテストです。過去の問題と解答・解説は、公式サイトで無料で読めます。2026 年は 5 月 1 日から 6 月 15 日に申し込みがあり、予選の参加費は 2,000 円でした。

    日本生物学オリンピック「どんな問題がでる」
  • 潮だまりで、枠の中の生き物を数える

    大潮の日の干潮の時刻を調べ、大人と一緒に岩場へ行きましょう。50 cm 四方の枠を置き、中の生き物の種類と数を記録します。波の当たる場所と穏やかな場所で比べると、顔ぶれの違いが見えてきます。観察した生き物は元の場所に戻し、採集が禁止された場所では取らないでください。

    気象庁「潮位表」
  • OneZoom で、生き物の系統樹をたどる

    OneZoom は、イギリスの非営利団体が公開している、生き物の系統樹を地図のように拡大して見られるサイトです(英語)。ヒトから枝をさかのぼり、キノコや植物とどこで分かれたかを探してみましょう。

    OneZoom Tree of Life Explorer

「生物」に関連するコミュニティ

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よくある質問

高校で生物基礎しか学んでいなくても、生物学科に進めますか?

入試で必要な科目は大学や入試の方式によって異なるので、志望校の募集要項で確かめてください。大阪大学の生物科学科のように、新入生の約半数が受験で生物を選んでいない学科もあります。生物の「生物の進化」と「遺伝情報の発現と発生」を読んでおくと、1・2 年の授業に入りやすくなります。

生物は暗記が多くて苦手です。大学でも暗記が中心ですか?

用語を覚えることも必要ですが、大学では、なぜそうなるかを実験やデータで確かめることが中心です。参照基準も、仮説を立てて実験し、結果を統計で分析して確かめる方法を、実際の実験を通して学ぶことを大切にしています。モノーの大腸菌の研究のように、1 つの「なぜ」を追いかけるのが大学の生物学です。

日本生物学オリンピックは、高校 3 年生でも参加できますか?

参加できます。ただし、国際生物学オリンピックの代表候補は、大会の時点で 20 歳未満で、大学などに在籍していないことが条件です。2026 年の募集要項では、その年の夏に高校 3 年生以上の人は、翌年の大会の代表候補になれないとしています。