생식세포를 죽이는 이기적 유전자

단상세포란 생명체가 번식을 위해 생산하는 세포입니다. 대표적인 예로는 인간의 정자나 난자를 들 수 있습니다. 이배체 염색체 수 2n을 복상이라고 할때, n을 단상이라고 부른는데, 여기에서 단상세포라는 이름이 유래되었습니다. 영어로는 gamete라고 합니다.

단상세포의 중요한 특징은 위에서 말씀드린 것 처럼 2n이 아닌 n개의 염색체를 가지고 있다는 점 입니다. 사람으로 치면 23개의 염색체 한 짝 (쌍이 아니라)을 가지고 있습니다. 따라서 2n개의 염색체를 가지고 있는 인간의 세포 한 개가 단상세포에게 자신의 유전자를 전달 할 수 있는 가능성은 50%입니다. 그러다보니 한 쌍의 염색체 내에서도 단상세포에게 자신의 유전자를 전달하기 위한 치열한 경쟁이 발생한다는 것은 이미 많은 연구를 통해서 알려져 있었습니다. 그런데 특정 유전자에서 발현되는 단백질이 해당 유전자를 지니지 않은 다른 단상세포를 심지어 죽이기까지 하면서 경쟁에서 우위를 차지하는, 지독히도 “이기적인 유전자”다운 일도 발생한다는 것이 밝혀졌습니다.

연구자들은 효모 모델을 통하여 두 개의 두 개의 유전자를 발견하였는데, WTF(..)이라는 인상적인 이름을 가진 유전자 그룹에 속한 cw9과 cw27라는 두 개의 유전자입니다. 이 중 cw9은 모든 단상세포를 죽이는 역할을 하고 cw27은 cw9을 가지고 있는 단상세포를 죽지 않도록 보호하는 역할을 한다고 합니다. 즉, 특정 유전자를 가지고 있지 않은 다른 단상 세포를 선택적으로 죽임으로서 후손으로의 유전자 전달 과정에서 특정 유전자가 더 높은 생존 가능성을 가질 수 있도록 해 준다는 것입니다.

진화의 과정에서 한 종의 분화는 재생산된 새 개체가 다른 집단과 더이상 생식하여 자손을 만들지 못할때에 발생하는 것으로 알려져 있으며, 이를 번식 격리 (reproductive isolation)라고 부릅니다. 연구자들은 이 이기적인 유전자가 번식 격리에 중요한 한가지 원인으로 작용하여 자연계에 수 많은 다른 종들이 생겨나는데에 영향을 미쳤을 것이라 추정하고 있습니다.

관련 내용은 온라인 과학 저널인 eLife에 두 개 논문으로 발표되었습니다.

A large gene family in fission yeast encodes spore killers that subvert Mendel’s law (June 20, 2017)
genes are prolific dual poison-antidote meiotic drivers” (June 20, 2017)