발생과 조절 - 발생단

발생단

 

앞서 세포의 환경변화에 대응하는 세포내 특수한 유전자의 발현개시와 종료같은 유전자 조절(gene modulation)을 살펴보았다. 어떤 유전자들, 즉 housekeeping 유전자들(예, 세포호흡에 관여하는 효소 유전자들)은 모든 종류의 세포에서 발현된다. 그러나 다른 유전자들은 단지 특정한 세포에서만 발현된다. 예를 들어 간장(肝)세포에서는 림프구에서 발현되지 않는 어떤 유전자가 발현되며, 반대로 림프구에서 발현되는 유전자는 발현되지 않는다. 성체를 구성하게 되는 간장, 혈액, 그리고 다수의 분화된 세포들은 모두다 수정란(fertilized egg)이란 하나의 세포로부터 유래된다. 수정란에는 새로운 성체로 되기 위해 정교하고 잘 구성된 변화들을 프로그램화하는데 필요한 모든 정보를 갖고있다. 이러한 변화들을 발생(development)이라고 부르는데, 정교하게 조절되는 유전자발현 현상에 의해 발생의 각 단계가 이루어진다. 이 장에서는 수정란에 존재하는 게놈(genome)이 발생 말기에 적절한 수의 분화된 세포들 모두가 그들의 적당한 위치에 자리잡을 수 있도록 어떻게 조절되는가에 대한 단서를 조사하고자 한다. 비록 정확한 발생형태가 종간에 서로 다를지라도 우리는 일반적으로 다음과 같은 단계로 구별할 수 있다.

 

 

1. 난할(cleavage)

이 단계의 발생시기에 접합자의 핵은 일련의 유사분열을 한다. 유결과 형성되는 낭핵은 접합자의 사분열 - 세포질이 분리되어 형성되는 세포들 속적으로 분배된다. 이 단계 동안에 성장은 거의 일어나지 않는다.

 

2. 형태형성(pattern formation)

이 단계 동안에 연속적인 난할에 의해 생산된 많은 세포들은 계속 분열하게 되고 이동하며 독특한 세포층과 세포덩어리를 형성하게 된다. 그리하여 장래의 생명체의 형태를 띠게 된다. 배아는 전·후축,배·복축, 그리고 좌·우면으로 발생하게 된다. 이 시기의 발생과정에 있는 배아세포들은 별개의 집단으로 구성될지라도 이 세포들의 구조는 거의 비슷하다.

 

3. 분화(differentiation)

그러나 발생중인 배아의 세포들은 성체의 세포가 지니게 될 특수화된 구조와 기능들을 가지기 시작하여 이들로부터 신경세포, 근육세포, 혈액세포 등이 형성된다. 이러한 과정을 분화라 한다. 분화된 세포들은 조직을, 조직은 기관을, 그리고 기관은 생명체를 구성하게 된다.

 

4. 성장(growth)

생명체의 신체 기관계가 모두 형성된 후에 성장이 일어나게 된다. 이러한 성장 기간 동안에 생명체는 연속적인 세포분열이나 세포크기의 증가 또는 두 가지 모두에 의해 점점 커지게 된다. 이러한 발생단계의 처음 세 단계, 즉 난할, 형태형성, 분화시기에 있는 생명체를 배아(embryo)라 부른다.