검정 교배, 염색체와 유전자, 연관

◎ 검정 교배

멘델은 단성 잡종 실험의 F1에서 얻은 황색 종자의 유전자형이 YY인지 Yy인지 확인하기 위해서 F1의 황색 종자를 열성 형질인 yy와 교배시켜 보았습니다. 열성인 녹색 종자의 배우자는 모두 y이므로 이 교배 결과 나타나는 자손의 표현형은 F1의 배우자에 의해 결정이 됩니다. 자손이 모두 황색만 나왔다면 F1의 배우자가 모두 Y이므로, 유전자형은 순종(호모)인 YY임에 틀림없습니다. 또, 황색과 녹색의 배가 1:1로 나왔다면, 이것은 F1의 배우자가 Y, y가 1:1이라는 뜻으로, F1의 유전자형은 잡종(헤테로)인 Yy 것입니다. 이와 같이 모르는 유전자형을 알아내기 위해 열성의 순종 개체와 교배하는 것을 검정 교배라고 합니다.

그리고 양성 잡종에서의 검정 교배도 단성 잡종에서의 검정 교배와 같습니다. 양성 잡종 실험에서 유전자형을 모르는 F1의 황색 둥근 완두를 열성의 녹색 주름진 완두(yyrr)와 검정 교배하여 황색 둥근완두(YR)와 황색 주름진 완두(Yr)를 1:1로 얻었다면, F1에서 배우자 YR(YyRr), Yr(Yyrr)이 1:1로 만들어졌다는 뜻이므로 F1의 유전자형은 YYRr이 됩니다. 극, 검정 교배에서는 자손의 표현형의 분리 비가 F1의 배우자의 유전형의 분리 비와 같습니다. 다시 말해 만약 F1의 유전자형이 YyRR이라면 F1의 배우자의 유전자형의 분리 비는 YyRr:yyRr=1:1이 되고, 자손의 표현형의 분리 비는 YR:yR=1:1이 됩니다.

 

◎ 염색체와 유전자

멘델이 유전 현상을 설명하기 위해 사용한 ‘유전 물질’은 세포의 어디에 있는 물질인지 멘델 자신도 알지 못했습니다. 1900년 멘델의 유전 법칙이 학계에서 인정을 받은 후 생물학자들의 관심은 생물의 형질을 결정하는 ‘유전 물질’이 어디에 있는 어떤 물질인가에 집중되었습니다.

그러던 중, 서튼(Sutton)이라는 과학자가 염색체들이 상동 염색체의 쌍으로 되어 있고, 이들이 감수 분열시 분리되어 배우자로 들어가는 것을 관찰하였습니다. 이러한 염색체의 행동이 멘델이 가정했던 유전 물질, 즉 유전자의 행동과 일치하므로 유전자가 염색체상에 존재한다는 염색체설(1903)을 발표하였습니다.

한편, 모건(Morgan)이라는 과학자는 초파리의 염색체를 통해 염색 체설을 증명하였고, 더 나아가 유전자는 염색체상의 일정한 위치에 있으며, 대립 유전자들은 상동 염색체의 동일한 위치에 있다는 유전자설(1926년)을 주장하였습니다.

 

◎ 연관

유전자가 염색체상에 위치한다고 할 때, 염색체의 수는 적은 반면 유전자의 수는 그에 비해 무척이나 많습니다. 예를 들어 사람의 경우 염색체의 수는 46개(23쌍)인 데 반해, 유전자의 수는 약 3~4만 개 정도라고 알려져 있습니다. 그리고 초파리의 경우 염색체는 8개(4쌍)이나 유전자의 수는 14,000개 정도라고 합니다. 따라서 하나의 염색체에는 많은 유전자가 함께 위치하는데, 이를 연관이라고 합니다. 이렇게 연관되어 있는 유전자들을 연관군이라고 합니다.

한편 유전자가 서로 다른 염색체에 위치하는 경우, 이를 독립되어 있다고 합니다. 한 염색체상에 위치한 연관된 유전자들은 생식 세포를 형성할 때 동일한 생식 세포로 들어가게 되지만, 서로 독립되어 있는 경우 같은 생식 세포로 들어갈 수도 있고, 다른 생식 세포로 들어갈 수도 있습니다.

 

※ 빨강머리와 주근깨

연관되는 유전자는 두 개 이상의 유전자가 동일 염색체 위에서 항상 같이 유전되는 유전자를 말합니다. 우리가 쉽게 볼 수 있는 가장 쉬운 연관 유전에는 빨강머리 유전자와 주근깨 유전자입니다. 이들을 나타내는 유전자가 같은 염색체 위에 존재하여 연관되어 있기 때문에 감수 분열로 배우자를 형성할 때 이들 유전자(빨강머리와 주근깨)는 그 염색체와 같이 행동할 수밖에 없습니다. 따라서 빨강머리를 가진 사람은 주근깨가 잘 나타나는 것입니다. 하지만 한 층 더 나아가서 교차 때문에 이러한 연관이 완전하지는 않습니다.

 

※ 유전 법칙에서 사용되는 용어

유전 형질	형질 중 유전되는 것
대립 형질	서로 대립 관계에 있는 형질
우성 형질	대립 형질 중 발현되는 능력이 높은 형질
열성 형질	대립 형질 중 발현되는 능력이 낮은 형질
표현형	겉으로 드러나 보이는 형질
유전자형	유전자 기호로 나타는 형질
순종	우성 유전자만, 또는 열성 유전자만 가진 생물
잡종	우성 유전자와 열성 유전자를 모두 가진 생물