글로벌 세계 대백과사전/생물I·동물·인체/유전과 인체/형질 전달 방법/유전자의 위치를 결정한다

연쇄와 재조합

두 쌍의 유전자가 같은 염색체에 있고, 절대로 나누어질 수 없다면 이는 완전 연쇄 관계에 있는 것이다. 그러나 실제로는 완전 연쇄는 드물다. 감수 분열에서 분열이 시작되면 상동 염색체가 두 개씩 붙어 2가 염색체가 되는데, 이들 두 개 중 하나는 어머니에게서, 다른 하나는 아버지에게서 받은 염색체이다. 분열 후기에 2가 염색체를 만들고 있는 상동 염색체가 떨어지면 각 염색체에 들어 있는 유전자 조합에는 변화가 생기지 않는다.

그러나 만약 2가 염색체가 되고 있는 사이에 상동 염색체 사이에서 부분 교환이 일어나면, 다시 말해서 어머니에게서 받은 염색체의 일부가 아버지의 염색체의 일부로 교환되면 유전자 조합은 바뀐다. 이와 같이 유전자 조합이 바뀌는 것을 재조합이라 한다. 이에 비해 쌍을 이룬 상동 염색체가 대응하는 곳에서 절단하여 연결이 바뀌는 것을 교차라고 한다. 유전 쪽, 즉 형질의 행동에서 보면 분명 재조합 현상이 있는데, 그 물질적인 뒷받침이 되는 염색체의 연결이 바뀌는 현상은 아직도 현미경으로는 잘 관찰되지 않고 있다.

그런데 앞서 말한 독립 유전의 경우를 생각해 보자. F1에서 만들어지는 배우자의 유전자형은 부모형과 어머니와 아버지 유전자형 사이에서 조합이 바뀐 재조합형이 1：1로 나온다. 여기에서 재조합이 일어나는 빈도를 나타내기 위해 (재조합형의 배우자수/전체 배우자수)×100%를 재조합가, 또는 재조합률이라 하면 독립 유전의 경우는 50%이다. 한편 완전한 연쇄 유전의 경우는 재조합형 배우자가 F1에서 나오지 않기 때문에 재조합가는 10%가 된다.

만약 염색체에 있는 두 쌍의 대립 유전자 사이에서 항상 재조합이 일어난다고 하면 F1에 나오는 배우자에는 부모형이 없어 재조합가는 100%가 된다. 그러나 실제로 여러 가지 교잡 실험을 해보면 재조합가는 50%, 즉 독립 유전 경우의 수치를 넘는 것은 극히 드물다.

여기서 중요한 것은 불완전한 연쇄이다. 염색체가 교차를 일으키는 것이 염색체 전체길이에 걸쳐 완전히 기계적이라고 하면 같은 염색체에 있는 두 쌍의 대립 유전자 사이가 떨어져 있으면 있을수록 교차를 일으킬 기회는 많을 것이다. 예를 들어 감수 분열을 하고 있는 세포를 100개라고 가정할 때 두 쌍의 대립 유전자 A와 B 사이에서 교차를 일으키는 세포가 5개 있으면 그 두 배의 거리에 있는 A와 C 사이에서는 교차를 일으키는 세포는 10개 있을 가능성이 있다. 바꾸어 말하면 두 쌍의 대립 유전자 사이의 거리는 그 사이의 교차가에 비례하며, 따라서 재조합가에 이것이 나타난다. 그래서 비교적인 거리를 나타내는 수치로 재조합가를 그대로 쓰며, 때로는 이 원리의 발견자인 모르건을 기념하여 단위에 % 대신 모르건을 쓰는 경우도 있다.

교차

유전자는 염색체 안에 들어 있다. 염색체를 확실히 인식할 수 있는 것은 분열할 때뿐이지만 분열하지 않은 정지핵에서도 하나하나가 개체성을 유지하고 있다. 더욱이 교차는 대립 유전자 하나하나가 생식 세포에 하나씩 분배될 때 일어나며, 몸의 세포에서는 볼 수 없다고 하면 교차가 일어나는 것은 생식 세포가 만들어지는 시기에 한해 일어나는 감수 분열 사이일 것이다. 감수 분열이 시작되면 그때까지 떨어져 있던 상동 염색체가 와서 2가 염색체를 만든다. 이 상접한 상동 염색체야말로 상호간에 부분 교환을 가장 원활하게 하는 때이다.

교차 현상은 아직 현미경으로 관찰되지 않고 있지만 감수 제1분열 전기의 복사기에서 볼 수 있는 2가 염색체의 달라진 형태가 실은 교차가 일어난 결과 생긴 것이라는 설이 상당히 널리 받아들여지고 있다. 복사기라는 것은 2가 염색체를 만드는 각각의 염색체가 다시 세로로 갈라져 두 개씩 독립한 염색 분체가 되기 때문에 붙여진 이름이다.

이들 4개의 염색 분체는 두 개씩 쌍을 이루어 서로 떨어지려고 한다. 그러나 곳곳에 4개가 상접한 채로 남아, 긴 염색체에서는 고리를 연결해놓은 것 같은 모양이 된다.