진화학의 금자탑 <진화론>, DNA시대의 모순을 해소하는 설이란, (3/3)

진화학의 금자탑 <진화론>, DNA시대의 모순을 해소하는 설이란, (3/3)

 

 

진화 나무

유전적부동(浮動)과 자연도태

 

유전적부동이란 유전자의 비율을 나타내는 유전자빈도가 우연히 변화하는 현상이고 생물의 개체수가 유한인 데서 생긴다. 구체적인 상황을 생각해 보기로 하자.

어느 지역에 남녀가 50명씩 100명으로 생활하고 있다고 하자. 이 어미세대에서 차세대가 생긴다. 이들 인간이 가진 어느 특정의 유전자좌(座)에 대해서는 ●와 ○의 2종류의 유전자가 있고, 같은 타입이 2개가 있는 개체는 호모접합체(homozygous）이고, ●와 ○를 1개씩 가진 개체는 *헤테로접합체(heterozygote)이다.

 

===*호모접합체(homozygous）또는 동형접합체는 유전학에서 이배체생물(二倍體生物)의 어떤 유전자좌(遺傳子座)가 AA , BB , aa , bb 등처럼 동일한 대립유전자를 가진 개체, 또는 이 상태를 말한다. ===

 

===*헤테로접합체(heterozygote)

어떤 개체의 게놈을 구성하고 있는 특정의 대립유전자의 조합이 다른 경우, 그 개체를 헤테로접합체라 한다. 이형접합체라고도 한다.========

 

100명이 2개씩 유전자를 가지고 있으므로 유전자는 전부해서 200개 있다. 여기서 어미세대에서는 ●유전자가 40개, ○유전자가 160개 있다고 하자. 이러한 유전자의 비율을 유전자빈도라 한다. 어미세대에서는 ●유전자 빈도는 0.2(=40/200)이 된다.

어미세대가 만들어낸 난자와 정자가 합체하여 수정함으로써 차세대의 인간이 태어난다. 남녀가 임의로(무작위로) 사귀는 상대를 정한다고 하면 유전자의 움직임만을 생각하면 어미세대에서 자세대로의 전달은 임의추출하고 있는 것이 된다. 이것은 우연만이 유전자의 전하는 방법을 좌우하는 과정이다.　

자연도태가 없는 상황이라서 자세대도 어미세대도 같은 유전자빈도가 될 것이 기대되지만 실제 그렇게 될 가능성은 높지 않다. 어미세대에서의 ●유전자의 유전자빈도(0.2)는 차세대에 전해지는 배우자(정자와 난자)가 ●유전자를 가질 확률이라고 생각할 수가 있다. 차세대에서도 어미세대와 같은 100명(유전자는 200개) 이라면 차세대에 있어서의 ●유전자의 개수는 확률 0.2. 전체의 개수 200의 이항분포에 따른다.

이항분포란 2종류의 현상의 어는 것인가가 일어날 수 있는 경우에 쓰이는 확률분포이다. 여기서 ●유전자와 ○유전자의 어느 쪽이 자손에게 전해질 것인가가 문제가 된다. 합계로 200개의 유전자가 있는데 그 중 40개가 ●유전자, 나머지 160개는 ○유전자라는 확률을 구해보자.

하나하나의 ●유전자가 40개 차세대에 전해지는 것은 언제나 같은 확률（●유전자의 빈도인 0.2)이 되므로 0.240가 된다. 같이 ○유전자가 160개 전 해지는 것은 ○유전자의 빈도인 0.8이 확률이 되어 0.8160이다.

이것만으로 충분하여 ●유전자와 ○유전자의 조합 가능성인 200C40(200에서 40개를 고른다)를 곱해서 결국 이하와 같은 확률이 계산된다.

 

200C40×0.240×0.8160=0.07037

 

나머지 대다수(약93%)의 경우에는 자세대의 유전자빈도는 어미세대의 0.2에서 변화한다. 이처럼 생물의 개체수가 유한인 이상 유전적부동은 반드시 생긴다.

이러한 유전자빈도의 변화가 매 세대에 생긴다.

자연도태의 본질은 유전적으로 다른 개체에 의하여 아이를 남기는 비율이 달라지는 것이다. 실제로는 유전자만이 아니라 동종이나 다종(多種)의 생물을 포함한 주위의 환경과의 복잡한 상호작용에 의하여 아이를 남길 비율이 변화할 가능성이 있다. 유전자빈도가 자연도태에 의하여 시간적으로 변화하는 과정은 수학적으로 모델화 할 수 있다.

또 돌연변이라는 더 중요한 변화도 있다. 유전자의 빈도가 단기간에 변동하는 모양을 고찰할 경우에는 돌연변이의 출현은 무시할 수가 있지만 장기간인 진화를 생각할 경우에는 돌연변이가 나올 차례이다. 돌연변이는 우연히 생기므로 생물진화로서 우연이 얼마나 중요한지 인식되었을 것이다.

유전자빈도의 시간적변화의 계산에 대해서는 이번 간행된 『도해・인류의 진화』에서 상세히 해설하였다. 이 책은 2009년에 단행본으로 간행된 『그림으로 알 수 있는 인류의 진화』를 필요 가필 정정한 후 재 간행 한 것이다.

인류의 진화를 생각하기 위해서는 다채로운 연구 분야의 성과를 일 필요가 있다. 본서는 진화의 근본인 게놈DNA의 변화를 연구하는 분자진화학, 화석골을 중심으로 연구하는 고인류학, 지층의 연대나 골의 성분을 연구하는 선사학 및 형태의 진화를 유전자에서 조사하는 발생진화학의 각각의 전문가가 알기 쉬운 도표와 함께 분담하여 집필한 것이다. 꼭 일독하기를 바란다.

 

일본어원문=進化学の金字塔「進化論」　DNA時代の矛盾を解消する説とは

출처=https://gendai.ismedia.jp/articles/-/89241?page=3

사이토 나루야(斎藤 成也, 1957년 - ）

일본유전학자. 국립유전학연구소교수, 종합연구대학원대학생명과학연구과유전학전공교수, 도쿄대학대학원이학계연구과생물과학전공교수, 일본학술회의회원,