생명과학 고2 생명의 연속성과 다양성

멘델 유전

Q: 3:1이 나오지 않는 유전도 있나요?

많습니다. 이형 접합이 중간 표현형을 보이면 1:2:1이 되고(우열 관계와 중간 유전), 여러 유전자가 함께 작용하면 아예 연속적인 분포가 됩니다(다인자 유전). 멘델의 법칙이 틀린 것이 아니라, 표현형이 나타나는 방식이 다른 것입니다.

분리의 법칙과 독립의 법칙을 기반으로 형질이 부모에서 자손으로 전달되는 유전 원리이다.

한 쌍의 대립유전자가 배우자를 만들 때 서로 나뉘어 하나씩 들어가고(분리의 법칙), 서로 다른 염색체에 있는 형질끼리는 서로 간섭 없이 나뉜다(독립의 법칙)는 유전의 기본 원리입니다.

부모가 물려주는 것은 '섞인 물감'이 아니라 '동전 두 개 중 하나'입니다. 물감이라면 한 번 섞인 색은 되돌릴 수 없지만, 동전이라면 부모에게 안 보이던 형질이 손자에서 다시 나타날 수 있습니다.

쉽게 말하면

멘델의 법칙이 왜 성립하는지는 감수 분열을 보면 바로 보입니다. 대립유전자는 상동 염색체의 같은 자리에 하나씩 앉아 있고, 감수 1분열에서 상동 염색체가 양극으로 갈라집니다. 그래서 배우자에는 대립유전자가 반드시 하나만 들어갑니다 — 이것이 분리의 법칙입니다.

독립의 법칙도 마찬가지입니다. 감수 1분열 중기에 여러 쌍의 상동 염색체가 세포 가운데에 늘어설 때, 어느 쪽이 위로 갈지는 쌍마다 따로 정해집니다. 그래서 다른 염색체에 있는 두 형질은 서로 눈치를 보지 않고 조합됩니다. 뒤집어 말하면 두 유전자가 같은 염색체에 있으면 독립의 법칙이 깨집니다 — 멘델이 운 좋게(혹은 영리하게) 고른 완두의 일곱 형질에서는 이 문제가 드러나지 않았습니다.

유전자형이 $Aa$ 인 개체는 $A$ 배우자와 $a$ 배우자를 $1 : 1$ 로 만듭니다. $Aa \times Aa$ 교배에서 자손 유전자형이 $AA : Aa : aa = 1 : 2 : 1$ , 표현형이 $3 : 1$ 로 나오는 것은 이 배우자 비율에서 곧바로 따라 나오는 결과입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

단성 잡종 교배 — 표현형 3 : 1

$Aa \times Aa \to AA : Aa : aa = 1 : 2 : 1$

우성 표현형은 $AA$ 와 $Aa$ 를 합쳐 $3$ , 열성 표현형은 $aa$ 하나로 $1$ 입니다. 겉모습은 두 종류인데 속은 세 종류라는 점이 핵심입니다.
예시 2

양성 잡종 교배 — 9 : 3 : 3 : 1

$AaBb \times AaBb \to 9 : 3 : 3 : 1$

두 형질이 독립이라면 형질 하나씩 따로 계산해서 곱하면 됩니다. 우성 확률이 각각 $\frac{3}{4}$ 이므로 두 형질 모두 우성일 확률은 $\frac{3}{4} \times \frac{3}{4} = \frac{9}{16}$ 입니다. 표를 그리지 않고도 답이 나옵니다.
예시 3

검정 교배 — 겉만 봐서는 모를 때

우성 표현형인 개체가 $AA$ 인지 $Aa$ 인지 겉모습만으로는 알 수 없습니다. 이때 열성 순종( $aa$ )과 교배해 봅니다. 자손이 전부 우성이면 $AA$ , 우성과 열성이 약 $1 : 1$ 로 나오면 $Aa$ 입니다.

순서대로 하면

유전 문제를 푸는 순서

1형질마다 대립유전자 기호를 정합니다. 우성은 대문자, 열성은 소문자로 씁니다.
2부모의 유전자형을 최대한 확정합니다. 열성 표현형은 유전자형이 하나뿐이므로 가장 강력한 단서입니다.
3각 부모가 만드는 배우자의 종류와 비율을 적습니다. 이형 접합이면 $1 : 1$ 입니다.
4형질이 독립이면 표를 그리지 말고 형질별 확률을 따로 구해 곱합니다.
5묻는 것이 '유전자형'인지 '표현형'인지 다시 확인합니다 — 비율이 다릅니다.

분리의 법칙과 독립의 법칙

구분	분리의 법칙	독립의 법칙
다루는 대상	한 쌍의 대립유전자	서로 다른 두 쌍의 대립유전자
세포 수준의 근거	감수 1분열에서 상동 염색체가 분리됨	여러 상동 염색체 쌍이 중기판에 무작위로 배열됨
예외	없음 (항상 성립)	두 유전자가 같은 염색체에 있으면 성립하지 않음
대표 결과	$Aa \times Aa \to 3 : 1$	$AaBb \times AaBb \to 9 : 3 : 3 : 1$

자주 하는 오해

우성이 '더 강하고 더 흔한' 유전자라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움우성이니까 집단에서 더 많이 나타나고, 열성보다 좋은 형질이다

실제로는우성과 열성은 '한 개체 안에서 어느 쪽 표현형이 겉으로 드러나는가'만 정합니다. 집단에서의 빈도나 형질의 좋고 나쁨과는 아무 상관이 없습니다.

사람의 여섯손가락증은 우성이지만 매우 드물고, 정상 손가락은 열성이지만 대부분입니다. 집단 내 빈도는 우열이 아니라 대립유전자 빈도가 정합니다.

3 : 1을 '자손 네 명 중 정확히 한 명'으로 읽기

이렇게 생각하기 쉬움

Aa \times Aa

부모의 자녀가 4명이면 그중 1명은 반드시 열성이다

실제로는

3 : 1

은 각 자녀가 열성일 확률이

\frac{1}{4}

이라는 뜻이지, 인원을 나눠 배정한다는 뜻이 아닙니다. 네 명 모두 우성일 수도 있습니다.

수정은 매번 독립적으로 일어납니다. 앞의 아이가 열성이었다고 다음 아이의 확률이 줄지 않습니다. 자손 수가 아주 많을 때에만 실제 비율이

3 : 1

에 가까워집니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

감수 분열고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

다인자 유전고2 복대립 유전고2 사람의 유전고2 성염색체와 반성 유전고2 우열 관계와 중간 유전고2 연관과 교차고3

같은 단원의 개념 — 생명의 연속성과 다양성

자주 묻는 질문

Q1멘델은 왜 하필 완두를 골랐나요?

한 세대가 짧고 자손이 많아 비율을 확인하기 좋고, 대조되는 형질이 뚜렷하며, 자가 수분이 되어 순종 계통을 쉽게 만들 수 있기 때문입니다. 사람의 유전을 같은 방식으로 실험할 수 없는 이유이기도 합니다.

3 : 1

이 나오지 않는 유전도 있나요?

많습니다. 이형 접합이 중간 표현형을 보이면

1 : 2 : 1

이 되고(우열 관계와 중간 유전), 여러 유전자가 함께 작용하면 아예 연속적인 분포가 됩니다(다인자 유전). 멘델의 법칙이 틀린 것이 아니라, 표현형이 나타나는 방식이 다른 것입니다.

Q3대립유전자는 왜 두 개씩인가요?

체세포에 상동 염색체가 두 개씩 있고, 같은 유전자 자리가 그 두 염색체에 하나씩 있기 때문입니다. 한 개는 어머니에게서, 한 개는 아버지에게서 온 것입니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 생명의 연속성과 다양성 수록 기본 (교육과정 단원)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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우성이 항상 열성을 완전히 가리는 것은 아닙니다. 우열 관계와 중간 유전에서 중간 표현형이 나오는 경우를 확인해 보세요.

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