Supergenes #

supergenes의 정의 #

Supergenes이란 gene들의 특정한 cluster이다. 그리고 Supergene 내 gene들은 서로 밀접한 관계를 맺은 gene들이다. 그리고 이러한 밀접한 관계를 맺은 gene들은 특정한 phenotype의 특징을 나타낼 수 있다. Supergene 내 유전자들은 서로 다수의 위치에서 강력한 연결관계에 있으므로 cis-effect를 가지게 된다. 이러한 강력한 연결관계에 있는 유전자들은 다양한 형태의 유전자 조합을 나타내게 되고 이는 다양한 phenotype을 나타내게 된다. 그리고 이러한 특성을 통해서 형태학적인 특이점이 빠르게 나타나도록 돕는다. 그리고 이는 한 개체로부터 다음 세대에까지 진화하는데 영향을 주게 된다. 일반적으로 생식과정 중 감수분열이 일어날 때 supergene 내 inversion은 수정되지 않고 하나의 패키지로서 offspring에게 전달된다. 그리고 offspring들 사이에서 다시 shuffling 되지 않는다.

supergenes의 영향을 받는 예 #

Surpergenes에 의해 여러 가지 형태학적인 특징이 나타날 수 있다. 이러한 것 중 알려진 것으로는 수컷 목도리도요(Male Ruffs), Primula의 이화주성 등이 있다.

수컷 목도리도요(Male Ruffs) #

암컷 목도리도요를 유인하는 수컷 목도리도요의 종류는 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 일반적인 수컷의 형태를 가진, 까만색의 깃털을 가진 것이고, 두 번째는 흰색의 깃털을 가진 것이다. 그리고 마지막은 암컷과 비슷한 형태를 가진 것이다. 두 번째의 경우 서로 협력하여 암컷을 유인하며 satellite males라고도 불린다. 이들은 빨리 협력하여 번식에 성공하게 된다. 그리고 마지막의 경우는 faeders라고 불리며 암컷과 비슷한 형태를 가진다. 이 개체들은 이런 변장을 통해 암컷과 교배를 한다. 이러한 특징을 가지는 데에 어떠한 것이 영향을 미치는지 알기 위해 DNA Sequencing을 실시한 결과 11번 염색체에서의 한 부분에서만의 차이점을 확인할 수 있었다. 두 번째와 세 번째의 개체들은 supergenes상에서 4.5-million-base의 inversion을 나타냈다. 이는 털의 색깔, 호르몬, 공격성과 행동에 영향을 미치게 됨을 확인할 수 있었다.

그림 1. 왼쪽부터 일반적인 수컷 목도리도요, satellite males, faeders (출처:‘Supergenes’ drive evolution, Science)

Primula의 이화주성 #

꽃들의 경우 pin(장주화), thrum(단주화)의 두 가지의 형태를 가질 수 있다. 이처럼 다른 형태를 가지는 것을 이화주성(Heterostyly)이라고 한다. pin과 thrum이 교배하는 경우나 thrum과 pin의 조합은 유전적으로 유리하지만 pin 끼리 만의 교배 또는 thrum 끼리 만의 교배는 유전적으로 불리하게 된다. 그리고 장주화 또는 단주화의 특징에 영향을 미치게 하는 것이 바로 supergenes이다Supergene내 다양한 조합에 의해 형태학적 특징을 나타내는 것이다.

그 외의 예시 #

이 외에도 zebra finches(금화조)의 50-million-base 정도의 inversion이 암컷의 정자 구조에 영향을 미치는 것과 꿀벌이 고산지대에 살아갈 수 있게 하는데에도 supergenes이 영향을 미친다.

Supergenes을 통해 Phylogenetic 적인 추론을 하는 방법 #

CLC Main Workbench를 이용하면 General Sequence Analysis-Join Sequence를 통해 서열을 Join 시킬 수 있다. Join을 통해 다양한 형태의 Sequence를 얻을 수 있고 이를 이용해 서로 떨어져 있는 gene들을 모아서 하나의 supergenes의 형태로 만들 수 있고 이를 통해 계통학적인 추론을 할 수 있다.

참고문헌 #

• ‘Supergenes’ drive evolution, ELIZABETH PENNISI, SCIENCE15 SEP 2017 : 1083 <https://science.sciencemag.org/content/357/6356/1083>