7. 찰스다윈의성선택과성의진화 7.

7. 찰스 다윈의 성선택과 성의 진화

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7.

다윈의 성선택

• 생명체 삶의 궁극적인 목적이 자신의 유전자를 후세에 남기는 것이다. 암컷은 본인의 유전자 를 본인의 몸을 통해 남길 수 있으나, 수컷은 암컷의 몸을 빌려 남길 수 밖에 없다.

인간의 유래와 성선택

1871. 찰스 다윈의 책, 성의 선택권은 언제나 암컷에게 쥐어질 수 밖에

없음을 설명하였다.

성선택과 수컷 공작의 꼬리

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수컷 공작의 꼬리가 길고 화려한 이 유는 생존이 아닌 짝짓기를 위한 것 이다. 번식을 위한 설비투자 측면에 서 수컷의 정자 형성은 난자에 비해 저렴하다.

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암컷은 번식에 관련하여 초기 투자를 많이 한 쪽이다. 그러므로 보다 더 좋 은 짝을 골라야 한다.(암컷 선택권:

간택)

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수컷의 경우에는 어떻게 하든 더 많 은 기회를 찾아서 더 많은 짝을 고르 는 것이 더 유리하다.(수컷 선택권:

경쟁, 영역설정, 순위결정)

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일처다부제, 일부다처제, 일부일처제

알파메일 순위결정

성의 진화 ^{(15억년 전)}

진핵세포는 원핵세포에 비해 더 복잡한 방법으로 재생산을 한다. 대부분의 원핵세포가 자신과 똑같은 복제품을 만들어 재생산 하는 데 비해 진핵세포는 서로 다른 부모의 유전자 결합을 통 해서 재생산 한다. ~ (중략)~ 그들은 더 이상 부모의 단순 복제품이 아니다. (시간의 지도 p196)

• 복사본의 원리: 복사본의 복사를 반복하여 복사가 누적되면 최종 복사본의 품질은 순차적으로 떨 어진다.

• 무성생식이란 복사본의 복사를 반복하는 과정과 흡사하다.

6-1. 진핵생물 진화에서 나타난 유전체 복구과정

• 뒤죽박죽 유전체를 복구시킬 수 있는 유일한 방법

→ 진핵생물의 진화 과정 중에서 큰 세균의 세포질에 소화되지 않고 남은 작은 세균의 유 전자가 쌓이게 되었고, 그 유전자중 일부는 숙주 세포의 염색체 속으로 침투

→ 침투한 유전자와 숙주 유전자 사이에 복제 를 둘러싼 충돌 발생, 고리모양을 한 숙주의 염색체를 조각 냄(세포학자들은 현재의 진핵 세포가 막대 모양을 한 염색체를 갖게 된 것 은 이런 과정이 있었기 때문이었다고 함)

→ 이 시점에서 성의 출현은 손상을 입은 숙 주세포를 복구시킬 수 있는 유일한 방법으로 두 세포가 각각 손상되지 않은 유전체를 섞어 후대에 물려줌으로써 세포들이 파멸의 길에 들지 않게 함

 접합

6-2-1. 유성생식으로의 진화

짚신벌레

6-2-2. 유성생식으로의 진화

 무성생식과 유성생식(혼합적 생식)

[유성생식 과정]

① 반수체 단세포성 녹조류는 세포표면의 단백질을 인식 하여 서로 다른 +세포, -세 포들 끼리 편모를 이용하여 끌어당김

② 두 세포막이 접촉이 되면, 세포질은 2개의 비누거품 막이 합쳐지듯 연속적으로 융합됨(2배체) 그때 +세포 는 –세포 쪽으로 손가락과 같은 부속기관을 신장시켜 두 세포를 결합한 세포질다 리 형성

③ 2배체 융합세포가 감수분열 을 하여 2개의 +세포와 2개 의 –세포 형성(반수체)

무성생식(반수체, +세포, -세포)

유성생식(교배, 융합, 감수분열)

클라미도모나스(단세포성 녹조류): 과거 조상의 생식법을 되풀이 하는

6-2-3. 정교한 감수분열을 통한 생식세포의 출현

감수분열 체세포분열

6-2-3. 정교한 감수분열을 통한 생식세포의 출현

무성생식

유성생식

하나의 개체가 단독으로 새로운 개체를 형성하는 무성생식은 유전적으로 거의 동일한 개체 형성함. 하지만 암수가 각각 감수분열을 통해 만들어낸 생식세포가 결합하여 이

6-3. 성의 이중부담(twofold cost of sex)

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유성생식은 무성생식에 비해 번식의 비효율성이 가중됨

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감수분열 장치를 진화시킨 것은 무성생식인 이분법에 비하여 자손의 수가 적기 때문에 번식에 불리함

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수정할 상대를 찾아야 하는 수고로움과 에너지 등의 비용이 발생하며, 최악의 경 우 짝을 못 찾아 결국 후대를 남기지 못함

✓ 수컷의 비용 발생

→ 공작새 긴 털, 수탉의 붉은 볏, 들꿩의 부푼 가슴, 바다 표범의 엄청난 덩치, 사향소의 버거운 뿔

✓ 암컷의 비용 발생

→ 임신과 육아의 부담

→ 출산 시 죽음의 위험

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순전히 번식 측면에서만 유리하고 생존에는 방해되는 형질들도 진화할 수 있으 며, 다윈은 이것을 성 선택(sex selection)이라고 함

→ ‘암컷 간택 이론’ ‘수컷 경쟁이론’

6-4. 다양성과 차이를 만드는 성

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유전자 재조합

→ 감수분열 시 양부모로부터 받은 1 쌍의 상동 염색체 유전자 일부가 섞이는 교차 (crossing over) 과정에서 원래의 유전자 구성과는 다르게 재조합 됨

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유전적 다양성

→ 23쌍의 염색체를 지닌 사람의 경우 난자, 정 자 수정을 통한 양부모에게서 물려받을 수 있는 가능한 상동염색체 조합의 수 (2²³ X 2²³ = 약 70 조개)

→ 난자, 정자 형성 과정에서 감수분열 시에 유 전자 재조합과 수정에 의한 개체간의 융합을 고 려해 볼 때 새로 생길 수 있는 유전자의 다양성 은 실로 어마어마함.

상동염색체1쌍 염색체 가까이

이동 교차형성 염색분체 절단 유전정보 교환

6-5. 성의 출현에 의한 유전적 다양성의 이득은?(1)

• ‘집단’에게 유리하다는 주장(집단선택론)

→ 집단의 유전적 다양성을 증가시켜줬기 때문에 성이 진화 하였다고 주장

① 생존과 번식에 유리한 변이가 개체에 나타났을 경우 유성생식은 무성생식에 비해 더 개 체간의 결합을 통하여 좋은 변이들을 집단 내부에 더 빨리 퍼뜨릴 수 있음

② 해로운 변이가 나타났을 경우 두 개체의 교배 과정에서 다양성이 발생하므로 해로운 돌 연변이가 제거되는 능력은 무성생식 집단 보다는 유성생식 집단이 훨씬 높음

③ 무성생식 집단의 경우 ‘복사본의 원리’처럼 무성생식에서는 해로운 돌연변이가 점점 축 적되어 멸절의 과정이 진행됨

6-5. 성의 출현에 의한 유전적 다양성의 이득은?(2)

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‘개체’에게 유리하다는 주장 (유전자선택론)

→ 개체에게 차별성을 주어 개체의 생존과 번식에 도움을 주었기 때문 에 성이 진화됨

① 무성생식 집단의 경우 모두 똑같은 숫자가 적힌 100장의 복권을 사는 경우이고, 유성생식은 번호가 각기 다른 제 각각인 50장의 복권을 사는 경우 유성생식이 당첨확률아 높은 경우와 같다.(유성생식은 서로 다른 50마리의 후손을 얻음으로써 급변하 는 환경에서 자손의 생존도를 높임)

6-5. 성의 출현에 의한 유전적 다양성의 이득은?(2)

② 붉은 여왕 가설: 숙주-기생충 간의 군비경쟁에서 성이 진화됨. 다양한 항원에 대항하 기 위한 항체 의 다양성을 높이기 위한 성의 진화, 유전자 다양성 확보 필수 (윌리엄 헤밀턴 주장)

붉은 여왕 가설

부성불확실성

질투심에는 성 차이가 있다.

김동인(1948)