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생명공학

배우자는 한 벌의 염색체만 가지고 있다.

by 건강한집수니 2022. 5. 17.

각각의 염색체는 상동염색체 쌍을 이룬다. 사람의 경우, 몸에 있는 전형적인 체세포(somatic cell)에는 46개의 염색체가 있다. 체세포분영ㄹ 중기 단계에 있는 사람의 염색체를 현미경으로 관찰해보면, 두 개의 염색체들로 되어 있는 각각의 염색체들의 쌍으로 있는 것을 알 수 있다. 중기의 사람 세포에는 23쌍의 복제된 염색체가 있다. 다른 생물종의 경우도 염색체 수는 다르지만 사람의 염색체와 마찬가지로 염색체들이 쌍을 이루고 있다. 그뿐 아니라 염색체를 특수 염료로 염색할 경우 쌍을 이루는 염색체 쌍은 염색패턴이 같다. 염색체의 길이와 동원체의 위치가 동일한 쌍을 이루는 두 개의 염색체를 상동염색체(homologous chromosome 또는 homolog)라고 하는데, 이것은 상동염색체들의 경우 같은 유전특성을 결정하는 유전자들을 갖고 있기 때문이다. 사람의 경우 여성은 46개의 염색체가 정확히 23쌍을 이룬다. 그러나 남성의 경우 한 쌍의 염색체는 똑같지 않다. 부분적으로만 상동일 뿐 똑같지 않은 이 한 쌍의 염색체는 바로 남성의 성염색체(sex chromosome)이다. 이들 성염색체는 비록 다른 기능들을 수행하는 유전자들도 가지고 있기는 하지만 개개인의 성(남성 대 여성)을 결정한다. 포유류의 수컷은 하나의 X 염색체와 하나의 Y 염색체를 가지고 있고, 암컷은 두 개의 X 염색체를 가지고 있다. 암수 모두에 갖고 있는 나머지 22쌍의 염색체들은 상염색체(autosome)라고 한다. 

하나의 수정란이 하나의 새로운 성체로 발달하는 것은 다세포 개체 생활사(life cycle)의 한 단계인데 생활사란 한 세대의 성체가 다음 세대의 성체가 되게 하는 연속적인 단계들이다.  

각각의 부모로부터 한 벌씩의 염색체를 물려받아 두벌의 염색체를 갖는 것은 사람뿐만 아니라 유성생식으로 번식하는 다른 모든 생물종의 생활사에 있어 매우 중요한 요인이다. 대부분 동물과 식물 그리고 사람들은 이배체(diploid) 생물이라고 하는데 이것은 체세포에 있는 염색체들이 상동염색체 쌍을 가지고 있기 때문이다. 전체 염색체 수를 이배체 염색체 수(diploid number)라고 하며 2n으로 나타낸다. 사람의 경우 이배체 염색체 수는 46, 즉 2n=46이다. 난자와 정자는 예외로 이것들은 통칭 배우자(gamete)로 알려져 있다. 각각의 배우자는 22개의 상염색체와 X, Y 둘 중 하나의 성염색체로 된 염색체 한 벌을 갖고 있다. 한 벌의 염색체만을 갖고 있는 세포를 반수체(haploid) 세포라고 한다. 반수체 세포는 상동염색체쌍들 중 각기 하나씩의 염색체들을 갖고 있다. 따라서 사람의 경우 반수체 수(n)는 23, 즉 n=23이다. 

사람 생활사에서는 아버지로부터 나온 반수체 정자가 수정(fertilization) 과정을 통해 어머니로부터 나온 반수체 난자와 융합한다. 이 결과 생성된 수정란인 접합자(zygote)는 두 벌의 상동 염색체를 갖게 되므로 이배체이다. 각각의 부모로부터 한 벌씩 의 상동염색체를 물려받는다. 사람의 생활사는 수정란이 성적으로 성숙된 성인으로 발달하면 완료된다. 

사람을 포함한 모든 유성생식 생활사에서는 이배체와 반수체 단계가 번갈아 나타난다. 반수체 배우자가 생성됨으로 인해 매번 세대를 이어갈 때 염색체 수가 두배로 늘어나지 않게 된다. 배우자는 생식기관(동물의 경우 난소와 정소)에서만 일어나는 감수분열 이라고 하는 특별한 세포분열에 의해 만들어진다. 체세포분열이 부모와 같은 수의 염색체를 갖는 딸세포를 만드는 과정인데 반해 감수분열은 염색체 수를 반감시키는 분열 방식이다. 한쌍의 상동염색체를 보면 ①간기에 각각의 염색체가 복제된다 (감수분열 전) ②제1 감수분열에 의해 쌍을 이루는 두 개의 상동 염색체들이 분리되고, 분리된 염색체들을 별개의 딸세포로 포장한다. 그러나 이때 각각의 염색체는 아직 복제된 상태이다. ③제2 감수분열은 자매염색분체들을 분리시킨다. 네 개의 딸세포는 각기 반수체이며 상동염색체 쌍 중 단지 하나의 염색체만을 포함한다. 

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