감수분열([Meiosis]) #

감수분열(meiosis)은 유성 생식을 하는 생물의 생식세포 형성과정에서 일어나는 세포분열이다. 유성 생식을 하는 대부분의 다세포생물은 감수분열을 통하여 정자와 난자라는 생식세포 또는 배우자를 만들고, 이들이 융합하여 접합체를 형성하여 새로운 개체를 탄생시킨다. 감수분열이 일어나는 과정은 체세포분열과 같지만, 연속 2회의 분열이 일어남으로써 염색체 수가 일반 체세포의 절반으로 줄어들게 되며, 이들은 수정(fertilization)이라는 핵융합 과정을 통해 원래의 염색체 수를 회복하게 되므로 결국 양친유전(biparental inheritance)을 하게 된다.

감수분열의 의의 #

감수분열은 유전적 다양성을 증가시켜 생물종이 환경에 잘 적응하게 하는 것에도 그 목적이 있다. 아래 나오는 내용은 유성생식의 의의와 일목요연한 면이 있다.

첫째, 감수 제1 분열 중기에 상동 염색체 쌍은 무작위적으로 배열된다. 상동 염색체 쌍의 무작위적인 배열과 분리로 인해 딸세포는 하나의 상동 염색체 쌍에 대해 2가지 경우의 수를 갖게 된다.

둘째, 감수 제1 분열 중기에 각 상동 염색체 쌍은 독립적으로 분리된다. 각 상동 염색체 쌍의 분리는 서로 영향을 미치지 않고 독립적으로 일어나기 때문에, 총 n 쌍의 상동 염색체 쌍을 갖는 세포의 경우 딸세포가 가질 수 있는 총 염색체 조합의 수는 2^n이다. 즉, 인간의 경우 상동 염색체 쌍이 23쌍이므로 생식자가 가질 수 있는 총 염색체 조합의 수는 2^23이다.

셋째, 감수 제1 분열 중기에서 상동염색체끼리 접합해 2가염색체를 형성할 때 두 염색체 사이에서 일부를 교환하는 교차 현상까지 일어나 더욱더 다양한 경우의 수가 발생할 수 있다.

더 나아가자면, 감수분열과 더불어 정자와 난자의 무작위적 수정으로 인해 두 사람의 자손만 보더라도 다양한 개성을 가진 자손들이 태어날 수 있게 되는 것이다. 이런 경우 환경이 급격하게 변하게 되더라도, 변한 환경에서 생존할 수 있는 자손들이 살아남아 멸종을 피할 수도 있게 되는 것이다.

유전자 재조합 #

감수분열을 통해 생물의 유전자 구성이 바뀌는 것을 유전자 재조합(genetic recombination) 또는 재조합이라고 한다. 수평적 운전자 전달인 접합, 형질전환, 형질도입 등에 의해 일어날 수 있다. 분자생물학 기법에 의해 생성된 재조합 DNA도 유전자 재조합의 일종이다.

감수분열에서 아빠 유전자 한 벌과 엄마 유전자 한 벌을 섞는 것과 교차(crossover)도 재조합의 일종이다.

분열과정 #

감수분열은 간기가 없는 2회의 연속 분열로 진행되는데, 제1분열은 염색체 수가 반감되는 이형 핵분열이며 제2분열은 체세포분열과 같은 동형 핵분열이다. 감수분열을 통해 결국 부계 또는 모계 염색체는 반으로 나뉘어 4개의 딸세포를 형성하게 되고, 핵 속에는 모세포(2n)의 절반에 해당하는 염색체(n)를 가지게 된다.

제 1분열 #

• 간기 : 핵 속의 DNA가 복제되어 유전 물질의 양이 2배로 증가한다.
• 전기 : 염색사가 염색체로 변하고 상동 염색체들이 접합하여 이가 염색체(bivalent chromosome)를 형성하게 되며, 방추사가 나타난다.
• 중기 : 핵막이 소멸되며 방추사가 동원체에 부착한다. 2가 염색체가 적도판에 배열된다.
• 후기 : 상동 염색체의 동원체가 분리되고, 방추사에 의해 염색체가 양쪽 극으로 끌려간다.
• 말기 : 핵막이 나타나고, 세포질 분열이 일어나 2개의 딸세포가 형성된다.

제 2분열 #

간기가 없어 DNA 복제가 일어나지 않으며, 염색분체가 분리되어 각각의 딸세포로 들어가게 된다. 짧은 시간의 전기를 거쳐 방추사가 형성되면서 중기가 시작된다. 중기에서는 염색체가 적도판에 배열되고 동원체가 분리되어 염색분체가 양극으로 이끌려 가는 후기가 시작된다. 말기에 핵막이 나타나고 염색체가 염색사로 풀어지게 되며, 세포질 분열이 일어나 결국 4개의 딸세포가 생기게 된다.

감수분열 결과 #

감수분열은 한 번의 DNA 복제로 두 번의 세포분열이 일어나므로 형성된 4개의 세포는 반수체로서 어버이에 비해 반 량의 DNA를 갖게 된다.

[출처 : [네이버 지식백과] 감수분열 [meiosis] (동물학백과)]