생물의 유전

멘델의 실험 이래 유전에는 법칙성이 있다는 것이 알려졌고, 또 유전이 일어나려면 양친으로부터 자식에게 전해지는 세포 내의 물질이 있다는 것도 알려졌는데, 오늘날에는 이 물질이 DNA임이 밝혀졌다.

생물의 형질이 유전되는 원리는 1865년에 G.J.멘델이 완두의 교배 실험을하여 처음으로 밝혀졌다. 멘델은 그 당시 오스트리아의 브륜(현재의 브루노)에서 여왕수도원의 부속 실과 중학교 교사로 있었는데, 학교 교정의 한 구석에 완두를 재배하면서 8년 동안 잡종에 관한 교배실험을 행하고, 그 결과를 <식물잡종에 관한 연구>라는 제목으로 브륜의 박물학회지에 발표하였다. 그 논문에는 현대 유전학의 바탕을 이루는 귀중한 유전의 원리가 들어 있었음에도 불구하고, 당시에는 전혀 학계의 인정을 받지 못하였다.

이 유전의 원리는 그가 세상을 떠난 후, 16년이 되는 1900년에 유럽의 세 과학자에 의해서 빛을 보게 되었으며, 현대 유전학도 바로 이때부터 시작되었다. 즉, 네덜란드의 H.드 브리스, 독일의 C.E.코렌스, 그리고 오스트리아의 E.S.체르마크 등 세 과학자는 각각 독립적으로 교배실험을 하던 중 우연히 멘델의 논문을 제각기 발견하게 되었고, 멘델과 같은 실험결과를 얻어 세상에 공표하게 되었는데, 이를 멘델법칙의 재발견이라고 한다. 멘델법칙은 우열의 법칙, 분리의 법칙 및 독립의 법칙의 셋으로 이루어진다.

멘델은 유전을 관장하는 본체로서 요소(要素:element)를 생각하였는데, 이것은 오늘날의 유전자에 해당한다. 1 쌍의 유전자에 의해서 만들어진 잡종을 단성 잡종(單性 雜種)이라고 한다. 예를 들면, RR와 rr라는 개체의 교배는 단성 잡종이며, RR×rr로 표시된다. RR의 배우자는 R, rr의 배우자는 r이며, 이들 사이의 수정에 의해서 생기는 잡종 제1대인 F1은 Rr가 된다. F1을 자가수정시키면 F1에서는 r의 형질이 나타나지 않고 R의 형질이 나타난다. F1에서 형질이 나타나는 개체 R를 우성(優性:dominant)이라 하고, 형질이 나타나지 않는 개체 r를 열성(劣性:recessive)이라 한다. 이와 같이, 1 쌍의 형질 중에서 우성인 형질이 F1에 나타나는 것을 ‘우열의 법칙(law of dominance)’이라고 한다. F2에서 우성 형질을 나타내는 것(RR와 Rr)과 열성 형질을 나타내는 것(rr)으로 분리시키는 일을 ‘분리의 법칙(law of segregation)’이라고 한다.

완두줄기의 장대성(長大性)은 왜소성에 대하여, 메벼는 찰벼에 대하여, 초파리의 야생형 날개는 흔적형에 대하여, 사람의 홍채의 빛깔인 흑색은 회색에 대하여 각각 우성이다. 또, 2쌍의 유전자를 대상으로 하는 잡종을 양성 잡종이라고 한다. 2쌍의 유전자를 R ─ r, Y ─ y라 하고, R ·Y는 우성, r ·y는 열성이라고 하면, RRYY×rryy의 교배에서 배우자는 각각 RY와 ry이므로 F1은 RrYy이다. 그리고 이 F1의 자가수정 RrYy×RrYy에서 4종류의 배우자 사이에 자유로운 교배가 이루어진다.

4종류의 배우자란 RY ·Ry ·rY ·ry이다. 이들은 1:1:1:1의 비율로 만들어진다. 이것은 R ·r ·Y ·y의 유전자가 서로 완전히 독립적으로 행동하기 때문이며, 이와 같이 R ·r ·Y ·y의 유전자가 별개의 염색체에 있어 완전히 독립적으로 행동하는 것을 ‘독립의 법칙(law of independence)’이라고 한다. 이들 4종류의 배우자의 자유로운 교배에 의해서 F2는 16개체가 되는데, 정리하면 ［그림 2］와 같이 R ·Y를 나타내는 것, R ·y를 나타내는 것, r ·Y를 나타내는 것, r ·y를 나타내는 것이 9:3:3:1의 비율로 생긴다. 이 교배에서 R ─ r라는 유전자에 대해서만 살펴보면, F2에서는 R를 나타내는 것 12에 대하여 r를 나타내는 것이 4가 되어 결국 3:1로 분리된다.

Y ─ y라는 유전자에 대해서도 마찬가지이다. R와 Y, r와 y가 각각 동일 염색체에 있으면 F1의 배우자는 RY, ry뿐이며, 이 경우를 완전연관이라 한다. 또한 R ─ Y와 r ─ y 염색체 사이에 교차가 일어나면 RY:Ry:rY:ry는 1:1:1:1이 되지 않고 다른 값이 된다. R ·r ·Y ·y의 네 유전자는 별개의 염색체에 있으면 완전히 독립적으로 행동한다. 3쌍의 유전자쌍을 대상으로 하는 잡종을 삼성 잡종(三性 雜種), 4쌍의 유전자쌍을 대상으로 하는 잡종을 사성 잡종이라 하고, 양성잡종 이상을 다성 잡종(多性 雜種)이라 한다.