생명과학 고2 생명의 연속성과 다양성 심화

변이

같은 종 내 개체 간 표현형·유전형 차이로, 자연 선택의 재료가 된다.
같은 종에 속하는 개체들 사이의 형질 차이로, 유전자의 차이에서 오는 유전적 변이와 환경 때문에 생기는 환경 변이로 나뉩니다. 자연 선택이 작용할 수 있는 것은 유전적 변이뿐입니다.
자연 선택이 '고르는 힘'이라면 변이는 '고를 물건'입니다. 진열대가 비어 있으면 아무리 훌륭한 심사위원이 와도 고를 것이 없습니다.

쉽게 말하면

자연 선택은 개체들이 서로 다를 때에만 작동합니다. 그렇다면 그 차이는 어디서 올까요.

가장 근본적인 출처는 돌연변이입니다. 돌연변이만이 완전히 새로운 대립유전자를 만들어 냅니다. 그러나 돌연변이는 드물게 일어나므로, 한 세대의 다양성을 대부분 만들어 내는 것은 유성 생식입니다. 감수 분열에서 상동 염색체 쌍이 무작위로 배열되어 갈라지고, 교차로 염색체 안에서도 유전자가 재조합되며, 수정 때 어떤 정자와 난자가 만날지도 무작위입니다. 이 세 겹의 우연이 겹쳐 형제자매도 서로 다른 이유가 됩니다. 다만 유성 생식은 이미 있는 대립유전자를 새로 섞을 뿐 새 대립유전자를 만들지는 못합니다.

반면 환경 변이는 유전자와 무관하게 생긴 차이입니다. 잘 먹어서 키가 큰 것, 햇볕에 그을려 피부가 짙어진 것이 여기에 속합니다. 유전자가 바뀐 것이 아니므로 자손에게 전해지지 않고, 따라서 자연 선택의 재료가 되지 못합니다. 진화에서 의미를 갖는 것은 오직 유전적 변이입니다.

다인자 유전은 유전적 변이를 특히 촘촘하게 만듭니다. 여러 유전자가 조금씩 기여하면 형질이 연속적으로 이어져, 환경이 어느 방향으로 조금 바뀌더라도 그 방향으로 조금 더 유리한 개체가 언제나 존재하게 됩니다.

이렇게 나타납니다

  1. 예시 1
    유성 생식이 만드는 다양성
    감수 분열의 무작위 배열, 교차에 의한 재조합, 수정의 우연이 겹쳐 한 부모에게서 나올 수 있는 자손의 유전자 조합은 사실상 무한합니다. 형제자매가 같은 부모에게서 왔는데도 서로 다른 이유입니다.
  2. 예시 2
    환경 변이 — 전해지지 않는 차이
    운동을 많이 해서 근육이 붙은 사람의 자녀가 근육질로 태어나지는 않습니다. 근육은 유전자가 바뀌어 생긴 것이 아니라 환경(운동)에 대한 몸의 반응이기 때문입니다. 생식세포의 유전자가 바뀌지 않으면 자손에게 전해지지 않습니다.
  3. 예시 3
    돌연변이 — 유일하게 새로운 것을 만드는 출처
    유성 생식은 기존 대립유전자를 섞을 뿐입니다. 집단에 없던 대립유전자가 처음 등장하려면 반드시 돌연변이가 있어야 합니다. 드물지만 결정적인 출처입니다.

유전적 변이와 환경 변이

구분유전적 변이환경 변이
원인돌연변이, 감수 분열의 재조합, 수정의 우연영양, 온도, 빛 등 환경 요인
자손에게 전달전달됨전달되지 않음
진화의 재료되지 않음
혈액형, 색맹 여부운동으로 붙은 근육, 햇볕에 그을린 피부

자주 하는 오해

후천적으로 얻은 형질이 자손에게 전해진다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움부모가 열심히 운동해 근육을 키웠으니 자녀도 근육질로 태어날 것이다
실제로는자손에게 전해지는 것은 생식세포에 들어 있는 유전자뿐입니다. 몸을 쓰거나 환경에 노출되어 생긴 변화는 생식세포의 유전자를 바꾸지 않습니다.
체세포에서 일어난 변화는 그 개체의 몸에서 끝납니다. 유전 정보는 생식세포를 통해서만 다음 세대로 넘어가기 때문입니다. 이 구분을 놓치면 '많이 쓰면 발달해서 유전된다'는 잘못된 진화관으로 이어집니다.
환경이 변이를 만들어 준다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움추운 곳으로 이주하면 그 환경에 맞는 유전적 변이가 생겨난다
실제로는유전적 변이는 환경과 무관하게 무작위로 미리 생깁니다. 환경은 이미 있는 변이 중에서 유리한 것을 골라낼 뿐, 필요한 변이를 주문 제작하지 않습니다.
변이가 선택보다 먼저 존재해야 한다는 것이 진화의 논리적 순서입니다. 만약 환경이 필요할 때마다 변이를 만들어 준다면 어떤 생물도 멸종하지 않았을 것입니다. 실제로는 마침 맞는 변이가 집단에 없으면 그 집단은 사라집니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

다인자 유전고2자연 선택고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

유전적 부동고2

같은 단원의 개념 — 생명의 연속성과 다양성

가계도 분석고2감수 분열고2개체군고2개체군 생장 곡선고2계통수고2교차고2군집고2다인자 유전고2먹이 그물고2멘델 유전고2물질 순환고2복대립 유전고2사람의 유전고2상동 염색체고2생물 다양성고2생존 곡선고2생태 피라미드고2생태계와 에너지 흐름고2생태적 지위고2성염색체와 반성 유전고2세포 주기고2염색체고2우열 관계와 중간 유전고2유전병고2유전적 부동고2자연 선택고2종 분화고2질소 순환고2천이고2체세포 분열고2탄소 순환고2하디-바인베르크 법칙고2

자주 묻는 질문

Q1무성 생식을 하는 생물은 변이가 없나요?
유성 생식이 만드는 재조합이 없으므로 변이가 훨씬 적습니다. 그래도 돌연변이는 계속 일어나므로 변이가 아예 없지는 않습니다. 다만 다양성이 낮아 환경이 크게 바뀌면 집단 전체가 위험해질 수 있습니다.
Q2유성 생식이 무성 생식보다 유리한 이유가 변이인가요?
그것이 가장 유력한 설명입니다. 유성 생식은 자손 하나를 만드는 데 비용이 훨씬 많이 듭니다. 그 비용을 감수할 만한 이득이 바로 다양성입니다. 변화하는 환경과 끊임없이 진화하는 병원체 앞에서 다양성은 집단의 생존 보험이 됩니다.
Q3같은 유전자형인데 표현형이 다를 수도 있나요?
네. 일란성 쌍둥이의 키와 체중이 다른 것이 그 예입니다. 유전자형은 표현형의 범위를 정하고, 그 범위 안 어디에 놓일지는 환경이 정합니다. 이것이 환경 변이입니다.
교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 생명의 연속성과 다양성 수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)

변이가 존재해도 자연 선택과 무관하게 우연히 빈도가 흔들릴 수 있습니다. 유전적 부동에서 그 우연의 힘을 보세요.

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