유전자와 염색체의 동의행동과 연관

유전자와 염색체의 동의행동

 

Mendel의 법칙이 재발견된 직후, 몇 명의 연구자들은 유전자가 염색체상에 자리잡고 있다는 전제하에 유전자 행동에 대한 Mendel의 법칙이 확실함을 실증하였다. Mendel은 각 유전자들은 쌍을 이루고 있는데 이들은 두 양친으로부터 하나씩 받은 것이라고 생각했다. 또한 염색체 역시 그 양친에게서 하나씩 받아 쌍을 이룬다고 하였다. 그리고 생식세포 형성시에는 쌍을 이루고 있는 인자(유전자)들이 서로 분리되어 각 배우자에 분배된다고 했다(분리의 법칙). 생식세포분열 때 쌍을 이루고 있던 상동염색체들은 서로 분리됨으로써 각 생식세포는 한 쌍(n)의 염색체만을 갖게 된다. Mendel은 양성잡종의 실험결과를 통하여 한 쌍의 유전자의 분배는 다른 유전자쌍과는 무관하게 독립적으로 이루어진다고 하였다(독립의 법칙). 생식세포분열 동안 모계와 부계의 염색체는 무작위로 분포한다. 만일 어떤 형질들이 나타내는 유전자, 즉 씨의 모양을 나타내는 인자가 어느 한 염색체 위에 있고, 다른 형질의 인자(씨색깔)가 또다른 염색체 위에 있다면 이 두 형질은 생식 세포분열 동안에 독립적으로 행동할 것이다. 생물체내에는 염색체보다 더 많은 유전자가 있기 때문에 각 염색체는 더 많은 유전자를 포함하고 있을 것이다. 주어진 유전자가 위치하고 있는 염색체상의 위치를 유전자 좌위라고 한다 이배체 세포에서 하나의 형질을 조정하는 2개의 유전자는 2개의 상동염색체 상의 상보적인 위치에 자리잡고 있다. 하지만 만약 동일 염색체 위에 위치하고 있는 두 유전자쌍에 의해 조절되고 있는 두 가지 형질을 가진 경우에도 Mendel의 독립의 법칙은 여전히 적용될 것인가? 그것은 그들 사이의 거리에 따라 다르다.

 

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연 관

Mendel의 법칙이 재발견된 후 곧바로 그의 제2법칙만으로는 많은 양성잡종의 유전양식을 다 설명할 수 없다는 것이 분명해졌다. 많은 경우에 있어서 부모 중의 어느 한쪽에서 물려받은 두 유전자는 배우자 형성시에도 함께 행동하는 경향이 두드러지게 나타났다. 이런 현상을 연관(linkage)이라 부른다. 옥수수에서 연관의 예를 들어보자. 한 계통 A의 옥수수는 그 낟알의 색깔이 노랗고 배유라 부르는 영양조직도 풍부하며 순계로만 유지되었다. 이것으로 보아 이 표현형이 동형접합에 의한 것임을 알 수 있다. 또 하나의 다른 계통은 낟알이 무색이고 배유도 오그라들어 쭈글쭈글하다. 전자의 화분을 후자의 수염에 뿌려주면, 혹은 반대로 하면 F의 낟알은 모두 노랗고 둥근 것이 만들어질 것이다. 이것은 곧 유색(C)과 풍부한 배유(Sh)의 형질을 발현시켜주는 유전자는 무색(c)이면서 쭈글쭈글한 배유(sh)의 유전자에 대하여 우성임을 말해준다. F에서 만들어질 배우자가 어떤 종류일 것인가를 알기 위해서는 F1의 낟알에서 발생 성장한 식물체를 열성 동형접합 계통과 교배시키면 된다. Mendel 의 제2법칙에 따르면 색깔을 결정하는 유전자는 배유의 유전자와는 전혀 독립적으로 유전되어야 한다. 즉 이형접합체인 F은 동일한 비의 다음과 같은 배우자를 만들어내야 할 것이다.

(1) CSh 양친형, (2) csh 양친형, (3) Csh 재조합형, (4) cSh 재조합형. 이러한 배우자들을 csh와 교배했을 때 이중 상동 열성유전자에 의해 모든 배우자가 나타나게 된다.

이러한 배우자들이 무작위로 결합하여 네 종류의 낟알들을 만든다. (1) 양친 계통의 유색이고 배유가 풍부한 것, (2) 양친 계통의 무색이고 배유가 주름진 것, (3) 재조합형인 유색이고 주름진 것, (4) 재조합형인 무색이고 풍부한 것. 이 교배실험의 실제적인 결과는 그림 9.9와 같다. 분명히 Mendel의 독립의 법칙에 맞지 않는다. 유색을 나타내는 우성유전자(C)는 풍부한 배유를 형성하는 우성유전자(Sh)와는 연관 경향이 매우 강하고 열성유전자 c 와 sh도 이와 마찬가지였다. 이 결과는 낟알의 색깔을 조절하는 인자와 배유의 조직을 이루는 인자는 동일염색체상에 있음을 말해준다. F. 의 생식세포 분열과정 I에서 염색체가 분리될 때 CSh와 csh 는 각각 양극으로 가게 된다. 하지만 만일 색깔과 배유 조직의 유전자가 동일 염색체상에 있다면 검정교배에 의하여 생겨난 재조합형 3%는 어떻게 설명할 것인가? 그 해답은 감수분열 I의 전기 때 어떤 일이 일어나는가를 알면 간단한데 자가복제된 상동염색체들은 서로 접합되어 있어서 이들은 상호교차에 의하여 염색체의 일부를 교환하게 된다. 이 상호교차과정에서 재조합형 배우자가 생겨나는 것이다. 이런 경우는 낟알색깔과 낟알 조직의 유전자 사이에 교차가 일어나면 언제나 본래의 유전자 조합(CSh와 csh)이 깨지고 Csh 와 aSh 염색체가 만들어지는 것이다.