유전학1

유전학1

유전학은 생물학의 한 분야로 생물의 유전자, 유전, 그리고 변이를 연구하는 학문으로 알고 있습니다. 우리가 많이 접하게 되는 것은 유전자 변이를 많이 들어서 알고 있습니다. 유전학은 부모로부터 자식에게 형질이 어떻게 전달되는지 유전자의 분자구조와 기능, 세포나 생물과 관련하여 유전자의 행동, 유전자의 분포, 그리고 집단 내에 유전자의 변이와 변화 등을 연구하는 학문입니다. 유전학에 관해서 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. 유전학이란?

유전자는 모든 살아있는 생물에 존재하기 때문에 유전학은 세균과 식물, 동물 그리고 사람을 포함한 모든 살아있는 생물계에 공통적으로 적용될 수 있습니다. 살아있는 생물이 부모로부터 형질을 물려받는다는 것은 역사 이전부터 알려져 왔기 때문에 사람들은 선택적 교배를 통해서 식물과 동물을 개량해 왔습니다, 이러한 과정을 이해하고자 노력하는 현대 유전학은 19세기 중반 그레고어 요한 멘델의 연구로부터 시작되었습니다. 

2. 그레고어 요한 멘델

멘델은 1822년 오스트리아의 오스트리아 제국 메렌 지방의 작은 마을의 소작농의 아들로 태어났습니다. 아우구스티노 수도회 소속 수도 사제이자 저명한 원예학자이며 유전학의 아버지로 불립니다. 그의 업적으로는 유전 법칙인 '진화론'의 근거가 되었습니다. 수도원 정원에서 완두의 유전 연구를 시작으로 1856~62년에 걸쳐 행한 완두의 유전 연구는 65년 <식물의 잡종에 관한 실험>이라는 제목의 논문으로 브륀의 자연 연구회에서 발표되었습니다. 멘텔이 발견한 유전법칙은 후에 <분리의 법칙> <우열의 법칙> <독립의 법칙> 등으로 정리되어 그 연구방법과 함께 근대 유전학의 출발점이 되었습니다.

3. 유전학의 역사와 발전

(1) 융합 유전과 획득 형질의 유전

유전학이 19세기 그레고어 요한 멘델의 실험 연구로부터 시작되었으나, 그 이전에도 유전에 대한 여러 이론이 있었습니다. 그레고어 요한 민델 시대에 가장 보편적인 이론은 융합 유전이라는 개념이었습니다, 자식은 양친으로부터 부드럽게 융합될 수 있는 형질을 물려받는다고 생각했습니다. 그러나 그레고어 요한 멘델의 완두콩 교배 연구는 형질이 교배된 후에도 융합되지 않는다는 것을 분명하게 보여주었습니다. 그는 형질이 연속적인 융합에 의해서가 아니라 서로 다른 유전자의 조합에 의해서 나타난다는 것을 보여주었습니다.
자손에서 나타는 형질의 융합은 오늘날 복수 유전자에 의한 양적인 효과로 설명됩니다. 그레고어 요한 멘델 당시에 유행했던 또 다른 이론은 획득 형질의 유전이었습니다. 그것은 양친에 의해서 강화된 형질이 자식에게 전달된다고 믿는 이론입니다. 그리고 찰스 로버트 다윈의 범생설도 있는데, 범생설은 히포크라테스의 이론에 기원을 두고 있는데, 신체의 모든 세포들이 '제뮬'이라는 작은 입자가 생식기관으로 확산되고 모여서 자손에게 전달한다고 생각했습니다.

(2) 19세기 '멘델의 유전법칙'

현대 유전학은 그레고어 요한 멘델에서 시작되었으며 그는 오스트리아의 식물학자이며, '멘델의 유전법칙'을 발견하였습니다. 그레고어 요한 멘델은 완두콩에서 발견한 특정한 형질의 유전양식을 조사해서 수학적으로 정리하였습니다. 그의 형질의 유전양식을 단수한 규칙과 비율로 설명할 수 있다는 것을 보여주었습니다. 그 이후 윌리엄 베이트슨은 1905년에 '유전학'이라는 단어를 처음 사용하였습니다.

(3) 20세기 이후의 유전학

그레고어 요한 메델의 연구가 재발견된 이후 과학자들은 세포 속에서 유전을 담당하고 있는 분자를 찾기 위해 노력했습니다. 토머스 헌트 모건은 초파리를 대상으로 유전에 대한 연구를 통해 유전자가 염색체 상에 있다고 주장하였습니다. 그는 각각의 유전자가 염색체 상의 일정한 위치에 존재하며, 대립유전자는 각각 상동염색체 위 동일 위치에 존재한다는 유전자설을 주장하였습니다. 그는 초파리 돌연변이 실험을 통해서 하나의 염색체 위에 여러 개의 유전자가 존재한다는 '유전자 연관과 교차'를 입증했습니다. 유전자가 염색체 상의 존재한다는 것이 알려졌지만 염색체는 단백질과 DNA에 의해서도 형질전환이 일어난다는 것을 밝혔습니다. 이후 1952년 앨프리드 데이 허시와 그의 제자인 마사 콜스 체이스가 진행한 실험 '허시-체이스 실험'을 통해서 단백질이 아니라 DNA가 세균을 감염시키는 바이러스의 유전 물질이라는 것이 확실하게 밝혀졌습니다. 이것은 DNA가 유전을 담당하는 분자라는 또 다른 증거가 되었습니다.