학문
유전자는 어떻게 서로 다른 형질을 만들어 낼까요?
생물마다 생김새와 특징이 다양하게 나타나게 되는데, 유전 정보는 어떤 과정을 거쳐 서로 다른 형질이 표현되도록 작용하는 것인지 의견 부탁드립니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 생물의 형질은 유전자가 언제, 어디서, 얼마나 발현되는가에 따라 결정되는 것인데요, 즉 유전자는 일종의 설계도이고, 그 설계도를 읽어 실제로 몸을 만드는 과정이 있기 때문에 서로 다른 형질이 나타나는 것입니다. 우선 유전자는 DNA 속에 저장된 특정 염기서열인데요, 이 염기서열에는 특정 단백질을 만드는 방법이 기록되어 있습니다. 유전자가 활성화되면 먼저 DNA의 정보가 mRNA로 복사되고, 이어서 mRNA를 바탕으로 단백질이 만들어집니다. 이렇게 만들어진 단백질은 우리 몸에서 매우 다양한 역할을 하는데요, 대표적으로는 효소가 되어 화학반응을 촉진하기도 하고, 피부나 근육 같은 조직의 재료가 되기도 하며, 호르몬이나 세포 신호 전달에 관여하기도 합니다. 즉 형질이란 단백질의 기능이 모여 나타나는 결과라고 할 수 있습니다.
예를 들어 눈동자의 색을 생각해 보면, 눈동자의 색은 멜라닌 색소의 양에 따라 달라지는데요, 멜라닌을 만드는 효소를 암호화하는 유전자가 활발하게 발현되면 색소가 많이 생성되어 눈동자가 짙어지고, 반대로 발현이 적으면 옅은 색을 띠게 됩니다. 즉, 유전자로부터 색소를 만드는 단백질을 만들어 결과적으로 눈의 색이 결정되는 것입니다. 또한 모든 세포는 거의 동일한 DNA를 가지고 있지만, 세포마다 사용하는 유전자가 다릅니다. 피부세포는 피부에 필요한 유전자들을 주로 발현하고, 신경세포는 신경 기능에 필요한 유전자들을 발현하는데요, 따라서 동일한 유전 정보를 가지고도 피부, 근육, 간, 뇌처럼 전혀 다른 세포가 만들어질 수 있습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
유전자는 단백질을 만드는 정보를 담고 있으며, 이 단백질이 세포의 구조와 기능을 결정해 다양한 형질로 나타납니다. 같은 유전자라도 발현되는 양이나 조절 방식에 따라 차이가 생길 수 있고, 유전자 변이와 환경 요인이 함께 작용해 생김새와특징의 다양성이 만들어 집니다. 즉 유전 정보가 어떻게 사용되는지가 형질 표현의 핵심입니다.
유전정보는 DNA->RNA->단백질로 이어지는 과정에서 서로 다른 형질을 만들어내게 됩니다.
설계도에 해당하는 DNA 염기서열 정보는 그 복사본이라 할 수 있는 RNA로 전사된 후, 세포 내 리보솜에서 아미노산 사슬로 번역됩니다.
그리고 이 아미노산들이 접히면서 효소나 호르몬, 구조 단백질 등 생명 활동에 필요한 다양한 단백질이 완성됩니다.
그럼 완성된 단백질들이 머리카락 모양을 만들거나 멜라닌 색소 양을 조절하는 등 체내에서 직접 작동하며 고유한 형질을 나타내게 되죠.
다양한 이유는 생물마다 DNA 염기 서열이 조금씩 다르고, 부모에게서 물려받은 대립유전자의 조합이 저마다 다르기 때문에 최종적으로 만들어지는 단백질의 종류와 양에 차이가 생깁니다.
여기에 유전자가 켜지고 꺼지는 발현 조절 과정과 자라온 환경적 요인까지 상호작용하면서 생물마다 다양하고 독특한 생김새와 특징을 가지게 되는 것입니다.