글로벌 세계 대백과사전/생물II·식물·관찰/식물의 생리와 발생/생식과 세대 교번/생식 세포

먼저 생식 세포의 종류와 형성되는 방법에 대해 알아보기로 한다.

포자와 배우자

胞子－配偶子

어미 식물에서 분리되는 생식 세포는 원칙적으로 단세포의 상태에 있다.

이러한 생식 세포에는 단독으로 발생을 시작할 수 있는 것과 2개의 생식 세포가 합체하여 접합자(接合子)라고 불리는 단세포가 된 뒤에 발생하는 것이 있는데, 앞의 경우를 '포자(홀씨)', 뒤의 경우를 '배우자'라고 한다.

따라서, 생식 방법에도 두 가지가 있게 되는데, 즉 포자로 행해지는 '무성 생식'과 배우자로 행해지는 '유성 생식'이 있다.

생식세포의 형성방법

生殖細胞－形成方法

생식 세포는 그 근원이 되는 모세포에서 세포 분열을 거쳐 만들어지는데, 그 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 체세포 분열과 같은 방법으로, 생식 세포와 모세포 사이에 염색체수의 증감이 없고, 또한 유전 물질의 양이나 질에도 변화가 없다. 따라서, 이 형의 생식 세포는 모체와 유전적인 성질이 같은 다수의 자손을 만들어내는 데 편리하다. 그러나 유전적인 성질이 같기 때문에 생존하는 데 있어서의 나쁜 환경에 놓이게 되면, 한꺼번에 모든 자손이 죽어버릴 수도 있고, 또한 종의 진화를 진행시키기에는 능률이 좋지 않다.

한편, 이와 다른 형의 생식 세포는 감수 분열(생식 세포 분열)을 거쳐 만들어진다. 이 같은 감수 분열은 생물의 생활사 중 특정 시기에만 행해진다는 것, 2회의 분열을 거쳐 이루어진다는 것, 분열이 끝난 다음의 염색체수는 시작할 때의 ½이 된다는 것이 본질적인 특징이다. 이 때 염색체수의 반감은 결코 아무렇게나 혹은 임의적으로 이루어지는 것은 아니다.

실제로, 이러한 감수가 행해지는 제1분열부터 살펴보기로 한다.

정지기(靜止期)의 핵 속은 고정 염색을 해도 좀처럼 변하지 않으나, 분열이 시작되면 염색사라고 하는 가는 끈이 나타나게 된다. 이 때 끈의 수는 염색체의 수와 같은데, 감수 분열 때는 나온 끈이 곧 2줄씩 쌍을 이루게 된다. 따라서 쌍을 하나의 단위(2가 염색체)로 계산하면 염색체수는 절반이 되는 것이다. 이 때 쌍을 이루고 있는 2개의 염색분체는 서로 유전자 배열 방식이 같으므로, 이들을 '상동 염색체'라고 한다. 이러한 염색사는 차차 나선 모양으로 말려, 전체의 꼴이 굵고 짧아진 염색체가 된다.

분열이 다시 진행되면 쌍으로 되어 있던 염색체는 떨어져 새로운 2개의 핵으로 갈라져 버린다. 즉, 감수 분열의 제1분열(이형 분열)에서 새로 생긴 핵은 1쌍의 염색체만을 갖고 있다. 원칙적으로 이 쌍 속에는 상동 관계의 염색체가 존재하지 않는다.

잇달아 계속되는 제2분열(동형 분열)에서, 이들 염색체들은 먼저 세로로 갈라져 수를 배가시키고, 그 후에 새로운 핵으로 분리된다.

이와 같이, 생식 세포 분열은 체세포 분열과 같이 전기·중기·후기·말기의 단계를 거치나 2번 연달아 분열하며 염색체수가 반으로 줄어들고 4개의 딸세포가 생기게 된다. 따라서, 감수 분열로 만들어지는 생식 세포의 모세포는 염색체의 짝을 2개 가진 복상(2n)이라야 하며, 생성된 생식 세포의 핵상은 단상(n)이 되기 때문에, 유성 생식을 통해 염색체수가 배로 늘어나지 않으면 원래 모세포의 핵상(2n)을 회복할 수 없다.

감수 분열 결과 만들어진 생식 세포는 염색체수가 반으로 준 상태이므로 감수성 생식 세포라고 하는데 비해 염색체수가 반감되지 않은 생식 세포는 비감수성 생식 세포라고 한다. 후자가 모세포와 유전적으로 같은 것인 반면, 전자는 모세포와 유전적으로 다른 변이성을 나타 낼 수 있다는 것이 특징이다.

식물에서는 유성 생식을 하는 세대 (유성 세대)와 무성 생식을 하는 세대(무성 세대)가 교대로 생활사를 이루고 있다(세대 교번). 이 때, 비감수적인 생식 세포는 배우자, 감수적인 생식 세포는 포자인데, 결국 식물의 일생은 2n의 무성 세대 개체의 유전자쌍이 감수 분열에 의해 분리된 후 포자에 전해지고, 이것이 발생하여 유성 세대 개체인 배우자를 만들어, 이들 배우자의 상호 결합에 의해 처음의 무성 세대에서 볼 수 없었던 새로운 유전자형의 무성 세대를 창조해 가는 것이다.

이와 같이, 유성 생식은 새로운 유전자형의 개체를 만들기 위한 수단이다.