[발달심리학 13] 접합체의 성장

접합체의 성장과 세포체의 생성

접합체가 나팔관을 통해 자궁 내 착상 지역으로 이동할 때, 접합체는 유사분열(mitosis)이 라는 과정을 통해 자신을 복제하기 시작한다. 처음엔 접합체가 2개의 세포로 나눠지지만, 곧 4개의 세포가 된다. 4개의 세포는 8개가 되고, 8개의 세포는 곧 16개의 세포가 된다. 각 분열이 있기 바로 전에 세포는 46개의 염색체를 복제하고, 복제 염색체들은 반대 방향으로 이동한다. 그리고 나서 세포분열이 이루어지고, 그 결과 "딸세포"가 생기게 된다. 딸세포들은 각각 23개의 염색체 쌍(총 46개)을 가지고 있고, 모세포와 동일한 유전정보를 가지고 있다. 이 놀라운 과정이 그림 3.1에 제시되어 있다. 출생 시 아기는 유사분열을 통해 얻은 수십억 개의 세포들로 이루어져 있는데, 이들 세포들은 근육, 뼈, 기관, 기타 신체 구조들을 이루고 있다. 유사분열은 일생을 통해 계속 이루어져 우리가 성장할 수 있도록 새 세포를 생성하고, 손상된 세포를 새로운 새 세포로 대체하도록 해준다. 분열과 함께 유전적 청사진도 복제되기 때문에, 새로운 세포들 모두 수정 시에 유전 받은 46개 염색체의 정확한 복사본을 갖고 있다.

 

 

배아(성)세포

 우리는 정자와 난자가 결합해 46개의 염색체를 가진 접합체를 형성한다는 것을 배웠다. 그러나 세포들이 정상적으로 46개 염색체 조각들을 갖고 있다면, 우리는 왜 아버지 정자에서 온 46개 염색체와 어머니의 난자에서 온 46개 염색체, 총합 92개의 염색체를 갖고 세상에 태어날 수 없는가? 대답은 비교적 단순하다. 감수분열을 통한 생식세포의 생성 인간은 체세포뿐 아니라 생식세포(gametes; 남성의 정자와 여성의 난자) 생성이라는 특별한 유전 기능을 는 배아세포들(germ cells)도 갖고 있다. 정소에 있는 남성 배아세포들과 난소에 있는 여성 배아세포들이 정자와 난자를 만들어 낼 때, 그들은 그림 3.2에 예시된 것 같은 감수분열(meiosis)을 하게 된다. 배아세포들은 우선 46개의 염색체들을 복제해 낸다 다. 그리고 나서 염색체 교차(crossing-over)라 불리는 사건이 종종 발생한다. 인접한 염색체들끼리 교차하여 한 지점 이상에서 갈라지면서 유전물질들을 교환하게 된다. 그때, 교차 동안의 유전자 전이가 새롭고 독특한 유전조합을 만들어낸다는 사실에 주목하라. 다음으로 복제된 염색체 쌍(그들의 일부는 염색체 교차에 의해 변경되었다)은 각각 46개의 염색체를 갖는 2개의 모세포로 분리된다. 끝으로, 모세포가 분열되면서 딸세포 각각은 23개의 단일(또는 짝을 이루지 않는) 염색체를 갖게 된다. 그리고 나서 수정 시에, 23개 염색체를 가진 정자와 23개 염색체를 가진 난자가 결합하여 46개가 완전히 보충된 접합체를 생성하게 된다. 동일한 부모의 형제자매들은 23개의 염색체를 부모 각각으로부터 유전 받는다. 동일한 부모의 자녀인데도 서로 닮지 않는 이유는 도대체 무엇일까? 그 이유는 감수분열이 우리를 유전적으로 독특하게 만들기 때문이다.

 

유전적 독특성

 염색체 한 쌍이 감수 분열할 때, 두 염색체 중 어느 것이 특정한 모세포로 되느냐는 기회의 문제이다. 각 염색체 쌍은 독립분류(Independent assortment) 원칙에 따라 다른 모든 쌍들과는 독립적으로 분열하기 때문에, 단일 배아세포의 감수분열은 매우 상이한 염색체 조합을 초래할 수 있다. 인간 배아세포는 각각 23개의 염색체 쌍을 갖고 있고, 염색체 쌍 각각은 상호 독립적으로 분열하기 때문에 부모 각각은 2개(8백만 개 이상)의 이한 유전조합을 정자나 난자 안에 생성해 낼 수 있다. 만일 아버지가 23개의 염색체로 8백만 개 조합을 만들어내고 어머니도 8백만 개의 조합을 만들어낼 수 있다면, 이론적으로 한 부부가 동일한 유전자 집합을 유전시키지 않은 아이를 가질 수 있는 아기 의 수는 64조 명이다. 사실상, 두 형제자매 간에 정확하게 같은 유전 복제를 할 확률은 1/64조보다 작다. 왜 그럴까? 감수분열의 초기 단계에서 발생하는 교차 과정이 실제적으로는 염색체의 유전적 구성을 바꿔서 유전정보의 교환 없이 개별 성염색체의 변이 수를 8백만 개보다 훨씬 많게까지 증가시키기 때문이다. 염색체가 깨끗하게 분리된다 면, 약 8백만개의 변이가 발생할 것이다.
 물론, 형제자매들은 부모의 동일한 유전자 풀에서 유전자를 얻어오기 때문에 어느 정도는 서로 닮는다. 부모의 염색체(그리고 유전자)가 각 자손을 생산하기 위해 결합 한 정자와 난자 속에서 분열하는 과정이 무작위적이기 때문에, 두 형제자매가 완전히 동일한 반쪽 염색체를 유전 받지는 못하지만, 각 형제자매는 부모 유전자의 반씩을 유전 받는다. 따라서 각 개인은 유전적으로 독특하다. 진화론의 관점에서 볼 때, 감수분열에 의한 유전적 변이성은 아주 적응적이다. 왜냐하면, 이 경우 각 종들의 일부 구성원들이 환경에서의 어떤 재앙적 변화에서도 살아남을 가능성이 증가하기 때문이다(Strachan & Read, 1996).