PPT 7. 7. 찰스 다윈의 성선택과 성의 진화

인간의 유래와 성선택 1871. 찰스 다윈의 책, 성의 선택권은 언제나 암컷에게 쥐어질 수 밖에 없음을 설명하였다. 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.

암컷은 번식에 관련하여 초기 투자를 많이 한 쪽이다. 그러므로 보다 더 좋은 짝을 골라야 한다.(암컷 선택권: 간택) 수컷 공작의 꼬리가 길고 화려한 이유는 생존이 아닌 짝짓기를 위한 것이다. 번식을 위한 설비투자 측면에서 수컷의 정자 형성은 난자에 비해 저렴하다. 암컷은 번식에 관련하여 초기 투자를 많이 한 쪽이다. 그러므로 보다 더 좋은 짝을 골라야 한다.(암컷 선택권: 간택) 성선택과 수컷 공작의 꼬리

알파메일 순위결정 수컷의 경우에는 어떻게 하든 더 많은 기회를 찾아서 더 많은 짝을 고르는 것이 더 유리하다.(수컷 선택권: 경쟁, 영역설정, 순위결정) 일처다부제, 일부다처제, 일부일처제

성의 진화(15억년 전) 복사본의 원리: 복사본의 복사를 반복하여 복사가 누적되면 최종 복사본의 품질은 순차적으로 떨어진다. 무성생식이란 복사본의 복사를 반복하는 과정과 흡사하다. 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)

6-1. 진핵생물 진화에서 나타난 유전체 복구과정 뒤죽박죽 유전체를 복구시킬 수 있는 유일한 방법 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

6-2-1. 유성생식으로의 진화 접합 짚신벌레

6-2-2. 유성생식으로의 진화 무성생식과 유성생식(혼합적 생식) [유성생식 과정] 무성생식(반수체, +세포, -세포) 유성생식(교배, 융합, 감수분열) 클라미도모나스(단세포성 녹조류): 과거 조상의 생식법을 되풀이 하는 유성생식 초기 진화적 현상을 보임(약 15억년 전으로 추정) [유성생식 과정] 반수체 단세포성 녹조류는 세포표면의 단백질을 인식하여 서로 다른 +세포, -세포들 끼리 편모를 이용하여 끌어당김 두 세포막이 접촉이 되면, 세포질은 2개의 비누거품 막이 합쳐지듯 연속적으로 융합됨(2배체) 그때 +세포는 –세포 쪽으로 손가락과 같은 부속기관을 신장시켜 두 세포를 결합한 세포질다리 형성 2배체 융합세포가 감수분열을 하여 2개의 +세포와 2개의 –세포 형성(반수체)

6-2-3. 정교한 감수분열을 통한 생식세포의 출현 체세포분열 감수분열

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 이루어지는 유성생식을 통해서는 각기 다른 다양한 개체들이 만들어진다.

6-3. 성의 이중부담(twofold cost of sex) 유성생식은 무성생식에 비해 번식의 비효율성이 가중됨<진화생물학자 메이너드 스미스> 감수분열 장치를 진화시킨 것은 무성생식인 이분법에 비하여 자손의 수가 적기 때문에 번식에 불리함 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 순전히 번식 측면에서만 유리하고 생존에는 방해되는 형질들도 진화할 수 있으 며, 다윈은 이것을 성 선택(sex selection)이라고 함 → ‘암컷 간택 이론’ ‘수컷 경쟁이론’ < 다윈 ‘인간의 유래와 성 선택’에서>

6-4. 다양성과 차이를 만드는 성 유전자 재조합 유전적 다양성 → 감수분열 시 양부모로부터 받은 1 쌍의 상동 염색체 유전자 일부가 섞이는 교차 (crossing over) 과정에서 원래의 유전자 구성과는 다르게 재조합 됨 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. 1쌍 상동염색체 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 생존과 번식에 유리한 변이가 개체에 나타났을 경우 유성생식은 무성생식에 비해 더 개 체간의 결합을 통하여 좋은 변이들을 집단 내부에 더 빨리 퍼뜨릴 수 있음 해로운 변이가 나타났을 경우 두 개체의 교배 과정에서 다양성이 발생하므로 해로운 돌 연변이가 제거되는 능력은 무성생식 집단 보다는 유성생식 집단이 훨씬 높음 무성생식 집단의 경우 ‘복사본의 원리’처럼 무성생식에서는 해로운 돌연변이가 점점 축 적되어 멸절의 과정이 진행됨

6-5. 성의 출현에 의한 유전적 다양성의 이득은?(2) ‘개체’에게 유리하다는 주장 (유전자선택론) → 개체에게 차별성을 주어 개체의 생존과 번식에 도움을 주었기 때문 에 성이 진화됨 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) 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 김동인(1948) 질투심에는 성 차이가 있다.