유전자 다양성의 생성 – 돌연변이, 유성생식, 유전자이동
유전자 다양성은 어떻게 생성되며, 어떻게 세대를 통해 유지될까? 유전자 다양성은 크게 보면 새로운 유전자가 유입되는 돌연변이(突然變異, mutation), 새로운 유전자 조합을 일으키는 유성생식(有性生植, sexual reproduction), 그리고 특정 지역의 개체군에 유전자를 더하거나 감소시키는 유전자이동(遺傳子離動, gene flow) 등에 의해 생긴다. 먼저 돌연변이란 유전정보가 기록된 DNA 분자에 여러 환경적 요인에 의해 새로운 유전자 변이가 만들어져 개체군에 공급되는 현상을 말하다. 그 결과는 그 유전자에 의해 생산되는 단백질의 기능적 변화 및 유전형질의 변화를 가져오게 된다. 이렇게 돌연변이가 개체군에 새로운 유전자 다양성을 공급하는 주요 원인이 될 수 있는 것이다. 또한 유성생식은 서로 다른 두 개체의 유전자의 재조합으로 자손이 태어나는 것을 말하는데, 유전자 다양성을 증가시키는 요인이 된다. 즉, 유성생식을 하려면 배우자를 찾게 되는 것은 물론이고, 감수분열과 염색체재조합(chromosomal recombination)의 과정을 거쳐 새로운 조합의 유전자 다양성을 높여 새로운 환경에 잘 적응할 수 있는 개체의 탄생 확률을 높이게 되는 것이다. 유전자이동이란 한 생물종의 한쪽 집단에서 다른 쪽의 집단으로 개체가 이동하여 유전자가 유입됨으로써 유전자의 다양성이 전달되는 현상이다. 이렇게 한 집단에서 개체의 이동으로 발생하는 유전자의 유출입은 결과적으로 대립형질의 집단내 빈도를 바꾸게 된다. 따라서 이러한 개체의 이동은 한 생물종이나 집단내의 유전자 다양성을 풍부하도록 영향을 미치게 된다. 그 대표적인 예로 동물의 이주 또는 식물의 씨앗 퍼트리기와 같은 것을 들 수 있다. 유전자 다양성은 생물종의 생존과 진화의 원천
유전자 다양성의 정도는 다른 조건이 같다면, 생물종 또는 집단을 구성하고 있는 개체의 수에 비례한다. 개체수가 많은 생물종 또는 집단일수록 유전자 다양성은 풍부해지고, 그로 인해 형질이 다양해지므로 환경에 대한 적응도가 높다. 반대로 개체수가 적은 생물종 또는 집단일수록 유전자 다양성이 빈약해지고 그로 인해 환경변화에 대해 적응도가 낮아 종의 사멸에 대한 큰 위험을 갖는다. 만일 많은 개체수로 구성되어 유전자 다양성이 풍부한 생물종의 한 집단이 갑작스러운 환경적인 요인에 의해 지리적으로 둘로 격리되고 서로 고립되었다고 하자. 이때 오랜 시간에 걸쳐 두 집단 사이에 개체의 이동이 차단되어 유전자 이동 또는 유전자 교류가 불가능해 지면, 각 집단이 처한 독특한 환경에 따라 서로 다른 유전자들이 고착 형질로 선택될 수 있다. 이러한 현상을 우리는 자연선택(natural selection)이라고 부른다. 이때 오랜 시간에 위의 두 집단 사이에 개체들의 교류, 즉 이주가 발생하지 않는다면, 두 집단의 개체들 사이에 형태적 및 생리적인 형질의 차이가 발생할 수 있고 심지어 생식적으로 격리될 수 있다. 이것이 자연선택에 의한 새로운 종 분화의 원리로써 진화의 원리인 것이다. 위의 자연선택에 의한 종 분화는 많은 개체 수로 구성되어 유전자 다양성이 풍부한 개체군의 집단에서 외부 환경적인 변화에 순응할 수 있는 유전적 변이가 선택되어 그 환경에 적응할 수 있는 새로운 개체군의 탄생으로 설명할 수 있다. 그러나 이에 반하여 적은 개체군으로 구성된 집단에서도 기회적으로 종 분화가 발생할 수 있다. 100원 짜리 동전을 토스하는 것을 생각해 보자. 이순신 장군 그림을 앞면이라 하고 100 숫자가 쓰인 면을 뒷면이라 할 때, 한번 토스할 때, 앞면 또는 뒷면이 나올 확률은 각각 50%이다. 하지만 실제로 토스를 하면 앞면과 뒷면이 똑같이 나오기 보다는 한쪽으로 치우칠 가능성이 더 높다. 물론 토스 횟수가 100회, 1000회, 10000회로 많아질수록 실제로 앞면과 뒷면이 비슷하게 나오게 되지만, 토스 횟수가 적다면 앞면과 뒷면 중 한쪽으로 크게 쏠릴 확률이 커진다. |
