'성분화'에 해당되는 글 1

  1. 2009.08.14 性은 왜 두가지 뿐?
 

性은 왜 두가지 뿐?

PG Tutorial/유전학 | 2009.08.14 01:24 | Posted by thkim

  인간을 비롯한 대부분의 동물은 남성과 여성으로 나눌 수 있습니다. 즉, 성은 두 가지 뿐입니다. 왜 그럴까요? 처음부터 그랬을까요? 이 궁금증을 풀기 위해서는 먼저, 성의 분화에 대해 알아봐야 합니다.

  20억 년 전에 박테리아와 같은 생명체가 존재했고, 6억 년 전에는 다세포식물과 동물이 풍부했으므로 아마도 이 사이에 성분화가 진행되었을 것으로 보고 있습니다. 그러면 성분화가 일어난 이유는 무엇일까요?

  유전자의 염기서열은 무성생식과정에서 간혹 돌연변이가 일어납니다. 예를 들어,  


왼쪽 그림과 같이 이상한 염기(X)가 왔을 때는 상보적인 다른 가닥(T)을 참고로 교정하지만, 오른쪽 그림처럼 어떤 것이 돌연변이인지 모르는 경우에는 유전자의 변화를 교정하기 위해서 비교할만한 사본이 필요하게 됩니다. 따라서 유전자의 손상을 보수할 필요를 느껴 유전자마다 두 개의 사본을 가지게 된 것입니다. 즉, 반드시 두 개의 사본을 확보해 두기 위해 생겨난 기작에서 성분화가 발전했을 것입니다. 따라서 성분화는 유전자(gene)에 담긴 정보내용을 유지하기 위한 기작의 부수적인 결과로 일어났다고 생각할 수 있습니다.

  앞에서 말한 유전자 교정은 다른 사본에 위치한 대립유전자를 비교하는 것입니다. 하지만 원본이 잘못된 경우에는 사본도 똑같이 잘못 만들어지기 때문에 교정 시에 참조하는 것은 소용이 없게 됩니다. 따라서 현재 갖고 있는 것과는 독립적으로 복사된 사본이 필요한데, 이 때 자신과 같은 종의 다른 혈통의 세포를 참고하는 것이 좋기 때문에 자기와 비슷한 다른 혈통의 세포와 융합하여 사이에서 유전적 비교가 일어나게 됩니다. 이것이 유성생식이며, 즉 유성생식은 돌연변이를 제거하기 위해 시작된 것입니다.

 그렇다면 지금의 성은 왜 남성과 여성 이렇게 두 가지일까요? 성이 많다면 자기 자신과 비교할 개체의 종류가 늘어나기 때문에 더 좋지 않을까요?
  
  플라톤은 2400년 전에 태초의 인류는 남남, 남녀, 여여의 조합 일거라고 주장한 바 있습니다. 또한 실제로 Physarum polycephalum 라는 점균은 성이 13가지로 이들은 성 사이에 계급을 가지고 있습니다. 그래서 자기보다 높은 계급의 성을 만나면, 자기 자신이 자손에게 넘겨줄 세포질 유전자를 포기하는 체제를 가지고 있습니다. 


즉, 유성생식은 교환이 아닌 핵융합이므로 세포질 유전자의 유전을 성의 계급으로 결정하는 것입니다. 하지만 이렇게 성이 많으면, 만나는 상대의 계급에 따라 자신이 가진 성 계급의 우위가 달라지기 때문에 세포질 유전자를 포기하는 방법이 복잡해집니다.

  여기서, 세포질 유전자는 세포 소기관을 말합니다. 대표적인 예로 미토콘드리아를 들 수 있습니다. 미토콘드리아는 다른 세포질에 있던 미토콘드리아가 들어올 경우, 세포는 외부에서 들어온 미토콘드리아를 파괴해버립니다. 이런 일들은 세포 손상뿐 아니라 돌연변이가 증가 할 수 있음을 의미합니다. 결국, 이런 일들은 좋은 자손을 남기지 못한다는 것을 뜻합니다.

  그래서 생물은 두개의 다른 성을 가지는 세포가 만날때 한쪽을 확실히 포기해야 더 좋은 자손을 남길 수 있습니다. 이러한 이유로 인간은 많은 종류의 성이 아닌 두 가지 성으로 분화되었다고 학자들은 보고 있습니다. 

  여기서 또 한 가지 생각해 볼 것이 있습니다. 왜 난자와 난자 또는 정자와 정자끼리 융합하지는 않았을까요? 이에 대한 쥐의 난자와 정자를 이용한 실험이 있었습니다.

  난자가 정자와 수정하면 염색체를 함유한 정자의 핵이 난자로 들어가지만 바로 난자의 핵과 융합되지 않는데 이 때 두 개의 핵을 전핵(pronucleus)이라 합니다. 이것을 이용하여 ① 가는 주사기로 정자의 전핵을 뽑아내고 다른 난자에서 뽑아낸 전핵을 대신 넣어 난자의 전핵만 두 개 있게 하거나 ② 정자의 전핵만 두개 있게 만들었습니다. 즉, 유전적으로 말하자면, ①은 아버지 없이 어머니만 둘이고 ②는 어머니 없이 아버지만 둘인 두 개의 생육 가능한 알이 생기게 된 것입니다.

  그 결과, ① 어머니가 둘인 경우에는 몸집에 비해 머리가 큰 쥐 태어났으며, ② 아버지가 둘인 경우에는 몸집은 크고 머리는 작은 쥐가 태어났습니다.

즉, 쥐에서 뇌의 바깥층 대부분과 대뇌피질, 해마 등은 모계 세포로 이루어지는 반면, 시상하부에는 모계 세포가 없다는 사실을 발견했습니다. 대조적으로 부계 세포는 뇌에 비교적 드물고(시상하부, 편도, 시각 부위 앞부분의 발달에 기여하는데 이러한 부위들은 대뇌변연계의 일부로 감정을 조절한다고 합니다.), 근육에 많이 존재했습니다. 따라서 우리가 쥐와 같다면 우리는 어머니의 사고력과 아버지의 감정에 따라 살아가고 있는 것입니다.

  이렇게 모계세포와 부계세포의 역할이 다른 것은 정자의 유전자와 난자의 유전자가 서로 협력해서 자손에게 유전자를 유전하지 않는다는 얘기입니다. 이는 유전자 각인으로 인한 유전병으로 설명할 수 있습니다. 부모에서 어떤 유전자를 물려받았느냐에 따라 유전병의 양상이 달라지기 때문입니다.

  이러한 유전적 갈등은 부계 유전자와 모계 유전자의 성질이 다르기 때문에 일어납니다. 부계 유전자는 태아의 성장을 최적화해 자신의 유전자를 많이 퍼뜨리려고 하기 때문에 성장을 촉진하는 성질을, 모계 유전자는 후손도 생각하여 자신을 안전하게 보호하려는 성질을 가지고 있습니다. 따라서, 난자의 핵과 정자의 핵이 융합하여 자손을 만드는 것입니다.


(참고문헌 : 이기적유전자 / 리처드 도킨스 / 을유문화사
                 게놈 / 캐트리들리 / 김영사
                 성의기원 / 김학현 / 민음사
                 진화의미스터리 / 조지 C.윌리엄스 / 두산동아)


저작자 표시
신고
 

티스토리 툴바