교차에 관여하는 신테닉 유전자 재조합의 증거

교차에 관여하는 신테닉 유전자 재조합의 증거

 

앞에서 살펴보았듯이, 감수분열 전기 I 동안에 2개의 좌위 사이에 교차가 일어나 연관된 유전자의 재조합이 일어나는 것을 알았다. 우리는 어떻게 이것을 증명할 것인가? 만약 매번 재조합체가 형성되고 2개의 상동염색체가 절편이 교환되었다는 것을 보여주면 가능하다. 하지만 상동염색체는 동일한 것처럼 보이며, 또한 절편들이 교환되었는지의 여부를 어떻게 증명할 것인가?

이러한 의문의 한 가지 해답은 유전학자인 Harriet Creighton과 Barbara McClintock에 의해 해결되었다. 이들은 옥수수의 연관에 관한 실험과정에서 9개의 염색체 가운데 두 종류의 이상한 모양을 나타내는 옥수수 계통을 배양하였다. 이 종의 염색체에는 한쪽 끝에 혹(knob)이 있고, 그 반대쪽에는 여분의 염색체 절편(extra piece of chromosome)이 붙어있다. 이 여분 염색체 절편은 앞 세대에서 유발된 전좌의 결과로 생긴것이다. 이러한 절편은 현미경하에서 쉽게 구별이 가능한 상동염색체쌍을 가지고 있다. 또한 이들 이상 염색체는 유색낟알(C)의 우성인자와 백색배유(wx)의 열성인자를 가지고 있다. 이에 대응하는 배우자는 무색낟알(c)을 나타내는 열성인자와 정상배유(Wx:starchy)를 나타내는 우성인자를 가진다 그러므로 이 생물체는 두 가지 유전자가 접합된 양성잡종이며, 또한 이 한 쌍의 염색체 중의 하나는 양 끝에 눈에 보이는 표시가 되어 있다.

Creighton과 McClintock는 이 식물이 네종류의 배우자, 즉 양친형 (Cwx, cWx)과 교차에 의한 재조합형(cwx와 CWx)으로 구분된다고 생각하였다. 이 배우자들과 정상형의 염색체에 두 가지 인자가 모두 열성인 cwx (전형적인 검정교배)를 가진 배우자가 수정되면 네 종류의 낟알을 생산하게 될 것이다.

 

(1) 유색이고 waxy (Ccwxwx)인 낟알

(2) 무색이고 정상(c㏄Wxwx)인 낟알, 그리고 두 가지 재조합형

(3) 무색이고 waxy(ccwxwx)

(4) 유색이고 정상배유(CcWxwx)인 낟알 등이다.

 

더욱이 이 네 가지 종자에서 자라난 각 식물체를 현미경하에서 관찰하면 다음과 같은 종류의 염색체를 발견하게 될 것이다. 첫번째 경우 하나의 정상염색체와 한쪽 끝에 혹이 붙은 여분의 긴 염색체를 가진 것이다. 하지만 세 번째 경우에서는 교차에 의한 상동염색체간의 염색분체의 교환을 기대할 수 있을 것이다. 염색체 길이는 정상이면서 염색체의 한끝에 혹을 가졌거나 또는 여분의 긴 염색체에 혹이 없는 것이 될 것이다. 그들은 후에 이를 발견하여 Wx의 유전자 좌위는 여분 절편이 있는 염색체의 부근에 있음을 알게 되었다. 따라서 낟알의 색깔에 대한 유전자는 혹이 붙어 있는 끝 부근에 위치하는 것이 된다. 이 식물을 가지고 네 번째 실험(유색낟알 - C와 정상배유 - W.x)에서는 정상길이면서도 그 끝에 혹을 가진 염색체를 찾아내었다(그림 . 따라서 표현형을 나타내는 유전자의 행동은 염색체의 행동과 직접 관계되며 유전자의 재조합은 상동염색체의 부분적 교환에 의하여 일어남을 현미경으로 관찰하였다. 각 시기에 일어나는 접합 유전자의 재조합은 2개의 좌위 사이에서 일어나는 교차점이 있는 절편에 교차되어 위치한다.