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멘델의 유전법칙은 유전학의 기초를 이루는 원칙으로 유전자가 상속되는 패턴을 설명하기 위한 기본 규칙을 제공합니다.하지만 그 자체로는 모든 유전 상황을 설명할 수 없습니다. 오늘은 복대립유전이라는 개념을 통해 멘델의 유전법칙을 확장하여 더 다양한 유전 상황을 이해해볼 수 있도록 하겠습니다.
복대립유전(Multiple Alleles)의 정의
복대립유전은 한 유전자가 두 개 이상의 대립유전자를 가질 수 있는 현상을 설명합니다. 아래 그림에서 혈액형의 예시를 보면 A, B, O 세 가지의 대립유전자가 있습니다. 이런 경우를 복대립유전이라고 합니다.
이렇게 3가지 이상의 대립유전자가 있는 경우, 더 많은 유전자 조합이 생겨납니다. 당연히 개체의 표현형에 보다 많은 다양성을 불러옵니다. 이렇듯 멘델의 유전법칙에서는 각 유전자에 대해 두 개의 대립유전자만 고려되지만, 복대립유전에서는 더 많은 유전자 변이를 고려할 수 있습니다.
복대립유전의 예시 1: ABO식 혈액형 유전
인간의 혈액형은 A, B, AB, O 네 가지로 분류되며, 이는 ABO 혈액형 시스템을 따릅니다. 이 혈액형은 세 가지 대립유전자인 IA, IB, IO에 의해 결정됩니다.
- IA: A 혈액형의 유전자로, 우성입니다.
- IB: B 혈액형의 유전자로, 우성입니다.
- IO: 항원을 만들지 않는 유전자로 열성 입니다.
세 대립유전자가 조합되어 개체의 혈액형이 결정됩니다.
- A 혈액형: IAIA 또는 IAIO 조합
- B 혈액형: IBIB 또는 IBIO 조합
- AB 혈액형: IAIB 조합
(IA와 IB는 공우성이기 때문에 동시에 표현됩니다.) - O 혈액형: IOIO 조합
간단히 말하면, IA와 IB는 우성 유전자이고, IO는 열성 유전자입니다. 혈액형은 이 유전자들의 조합에 따라 결정되며, A, B, AB, O 네 가지 형태로 나타납니다.
복대립유전의 예시 2: 토끼의 털 색깔
토끼의 털 색상은 복대립유전에 의해 결정됩니다. 여러 대립유전자들의 상호작용에 따라 다양한 표현형이 나타납니다. 토끼의 털 색상을 유전자는 다음과 같습니다.
- C: 동물의 털에 색소를 만드는 데 관여하는 유전자로, 가장 강한 우성입니다.
- cch: 색소가 부분적으로 생성되어 토끼의 털에 차콜 색상이 생깁니다.
- ch: 색소가 상당 부분 감소되어 토끼의 털에 히말라야 색상이 생깁니다.
- c: 거의 색소가 생성되지 않아 토끼의 털에 알비노 색상이 생깁니다.
네 가지 대립유전자의 우열관계는 아래와 같습니다.
- C > cch > ch > c
- cch 는 ch와 c 와 불완전우성 관계를 가집니다.
이 대립유전자들의 조합에 따라 토끼의 털 색상은 다양한 표현형을 가집니다.
- CC, Ccch, Cch, Ca: 정상적인 색소가 생성되어 토끼의 털 색상이 적색, 검은색, 브라운 등 원래 색상이 나타납니다.
- cchcch: 차콜(친칠라) 색상이 나타납니다.
- cchch, cchca: 차콜색상과 히말라야색/알비노색이 섞인 밝은 회색이 나타납니다.
- chch, chca: 색소가 상당 부분 감소되어 히말라야 색상의 토끼가 생깁니다.
- cc: 거의 색소가 생성되지 않아 알비노 색상의 토끼가 생깁니다.
이런 표현형의 다양성은 토끼가 서로 다른 환경 조건에 적응할 수 있게 도와줍니다. 특정 환경에서 특정 표현형이 생존에 유리한 경우, 그 표현형을 가진 토끼가 더 많이 번식하게 되어 해당 유전자가 대중화되는 것입니다. 예를 들어, 눈이 많은 지역에서 눈과 같이 새하얀 흰토끼는 포식자로부터 살아남을 확률이 높겠지요? 그렇다면 흰토끼들이 많이 살아남아 더 많은 새끼들을 낳게되어 해당 지역에는 흰토끼 유전자를 가진 토끼가 많아질 것입니다.
내용은 조금 다르지만, 토끼의 털 색깔과 관련하여 재미있는 기사를 하나 붙입니다. 아마도 토끼는 털갈이 시기를 바꾸는 방향으로 진화할 수 있겠지요?
캐나다와 알래스카에 사는 눈덧신토끼는 여름에는 노란색이나 회색 혹은 갈색으로, 겨울에는 순백색으로 몸빛깔을 바꾼다. 계절에 적응하기 위해 진화한 것인데 최근 생각지도 못한 문제가 생겼다. 눈으로 뒤덮이는 기간이 지구온난화로 인해 줄어들면서 털빛깔을 바꾸는 기간과 큰 차이가 나기 시작한 것이다. 눈덧신토끼는 급변하는 기후에 빠르게 적응할 수 있을까.
https://www.dongascience.com/news.php?idx=26878
[표지로 읽는 과학]동일한 생존전략 택한 세 지역의 토끼들
사이언스 제공국제학술지 ‘사이언스’는 새하얀 설원 속 고개를 빼꼼히 내밀고 있는 눈덧신토끼의 모습을 표지에 실었다. 캐나다와 알래스카에 사는 눈덧신토끼는 여름에는 노란색이나 회색
www.dongascience.com
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