생명과학 고2 생명의 연속성과 다양성 심화

다인자 유전

여러 유전자와 환경이 함께 영향을 미쳐 연속 변이를 나타내는 유전 방식으로 키·피부색이 해당한다.

여러 유전자 자리가 하나의 형질에 조금씩 함께 영향을 주고 환경까지 더해져, 표현형이 몇 가지로 딱 나뉘지 않고 연속적으로 이어지는 유전 방식입니다. 사람의 키와 피부색이 대표적입니다.

형질을 저울 위의 무게라고 생각해 보세요. 대립유전자 하나하나가 아주 작은 추입니다. 추를 몇 개 얹었느냐에 따라 값이 조금씩 달라지므로, 결과는 '무겁다/가볍다' 두 칸이 아니라 눈금 위의 어느 지점이 됩니다.

쉽게 말하면

멘델 유전에서 다룬 형질들은 둥근 완두콩과 주름진 완두콩처럼 표현형이 뚜렷하게 갈라지는 불연속 변이였습니다. 그런데 반 친구들의 키를 재 보면 '큰 사람'과 '작은 사람' 두 무리로 나뉘지 않고, 가운데가 두툼한 종 모양 분포가 나옵니다. 이런 연속 변이를 설명하는 것이 다인자 유전입니다.

원리는 의외로 단순합니다. 형질에 관여하는 유전자 자리가 하나가 아니라 여럿이고, 각 자리의 대립유전자가 형질을 아주 조금씩 더하거나 뺍니다. 유전자 자리가 두 개(대립유전자 4개)면 형질 값이 다섯 단계로 나뉘고, 세 개(대립유전자 6개)면 일곱 단계로 나뉩니다. 관여하는 유전자가 늘수록 단계가 촘촘해져 결국 연속처럼 보입니다.

여기에 환경이 더해집니다. 같은 유전자형이라도 영양 상태나 햇빛 노출에 따라 실제 키와 피부색은 달라집니다. 그래서 다인자 형질은 유전자형만으로 표현형을 예측할 수 없고, '이런 경향을 가진다'는 확률적인 말밖에 할 수 없습니다.

중요한 것은 각 유전자 자리 자체는 여전히 멘델의 법칙을 그대로 따른다는 점입니다. 분리도 하고 독립도 합니다. 다만 여러 개가 겹쳐 결과가 연속적으로 보일 뿐입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

유전자 자리 3개가 만드는 7단계

형질을 키우는 대립유전자를 대문자, 그렇지 않은 것을 소문자라 하고 유전자 자리가 셋이라면, 한 개체가 가진 대문자의 개수는 $0$ 부터 $6$ 까지 일곱 가지입니다. 대문자 $3$ 개인 조합이 가장 많고 $0$ 개나 $6$ 개인 조합은 드물기 때문에, 가운데가 볼록한 분포가 저절로 만들어집니다.
예시 2

키 — 유전과 환경이 함께 만드는 형질

키는 수많은 유전자가 관여하는 대표적인 다인자 형질입니다. 그래서 부모가 크면 자녀도 클 경향이 있지만, 부모보다 훨씬 크거나 작은 자녀도 얼마든지 나옵니다. 여기에 영양 상태 같은 환경 요인이 더해져 예측은 더 흐려집니다.
예시 3

피부색

사람의 피부색은 멜라닌 양을 결정하는 여러 유전자가 함께 작용해 아주 밝은 색부터 아주 짙은 색까지 끊김 없이 이어집니다. 여기에 자외선 노출이라는 환경이 더해져 같은 사람도 계절에 따라 달라집니다.

단일 인자 유전과 다인자 유전

구분	단일 인자 유전	다인자 유전
관여하는 유전자 자리	하나	여럿
표현형의 모습	불연속 변이 (몇 가지로 뚜렷이 나뉨)	연속 변이 (끊김 없이 이어짐)
환경의 영향	거의 없음	큼
집단의 분포	몇 개의 막대	가운데가 볼록한 종 모양
예	ABO식 혈액형, 미맹	키, 피부색

자주 하는 오해

다인자 형질은 멘델의 법칙을 따르지 않는다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움키는 연속적으로 이어지니까 분리의 법칙이 적용되지 않는다

실제로는관여하는 유전자 하나하나는 모두 분리의 법칙과 독립의 법칙을 그대로 따릅니다. 여럿의 효과가 더해져 연속처럼 보일 뿐입니다.

법칙이 깨진 것이 아니라 관측 단위가 달라진 것입니다. 유전자 자리를 하나씩 떼어 보면 여전히

3 : 1

이 나옵니다. 여러 개를 한꺼번에 합산해서 볼 때 비로소 종 모양 분포가 나타납니다.

부모의 중간값이 자녀의 값이라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움키가 큰 아버지와 작은 어머니의 자녀는 반드시 둘의 중간 키가 된다

실제로는중간 부근이 될 확률이 높을 뿐, 부모 어느 쪽보다도 크거나 작은 자녀가 나올 수 있습니다.

부모가 각 유전자 자리에서 어떤 대립유전자를 줄지는 매번 무작위로 정해집니다. 키를 키우는 대립유전자만 골라 물려받을 수도, 그 반대일 수도 있습니다. 여기에 환경까지 겹칩니다. '평균으로의 경향'이 있을 뿐 '평균으로의 확정'은 없습니다.

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이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

변이고2

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자주 묻는 질문

Q1환경 때문에 달라진 형질도 자손에게 유전되나요?

표현형이 바뀐 것만으로는 유전되지 않습니다. 유전되는 것은 생식세포에 든 유전자입니다. 햇볕에 그을려 피부가 짙어져도 그 그을림이 자녀에게 전해지지는 않습니다.

Q2다인자 유전에서 유전자형을 알면 표현형을 정확히 예측할 수 있나요?

없습니다. 관여하는 유전자가 많아 다 알기도 어렵고, 환경 요인이 결과를 크게 흔들기 때문입니다. 그래서 다인자 형질은 개체 하나가 아니라 집단의 분포로 다룹니다.

Q3다인자 유전이 왜 진화에서 중요한가요?

연속 변이는 자연 선택이 작용할 재료를 아주 촘촘하게 공급합니다. 형질이 두 종류뿐이라면 선택의 여지가 좁지만, 연속적이면 환경이 조금 바뀔 때마다 조금 더 유리한 개체가 늘 존재합니다. 변이에서 이어집니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 생명의 연속성과 다양성 수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)

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

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