형태분석학의 최근 연구과제2 (Current Topics 2)
- 표현형(phenotype)과 유전자형 (genotype)의 관계 -
| 생물의 형태와 유전자와는 어떤 관계가 있을까? 보통 생물체의 형태가 다른 이유는유전자가 다르기 때문이라고 알려져왔다. 그러나 생물체의 형태는 발생과정 중간에 생기는 변동에 따라 변화할 수 있기 때문에 항상 유전자 정보를 반영한다고는 할 수 없다. 특히 그 발생과정에서 아주 유사한 환경과 동일한 유전정보에 따라 한쪽이 다른쪽으로 복제되어 대칭형태를 보이는 동물은 표현형(phenotype)과 유전자형 (genotype)의 관계를 연구하는데 아주 중요하다. 예를 들면 생물체의 발생과정에 생기는 외적 또는 내적인 변동요소에 의해 원래는 대칭형태를 보여야 하는 형질들이 비대칭으로 나타나는 경우 (불규칙 변동 비대칭, random or fluctuating asymmetry)가 있다 (Van Valen, 1962). 이러한 불규칙 변동 비대칭이 일어나는 이유는 환경적 또는 유전자적 압박(stress) 요인에서 찾아볼 수가 있다 (Van Valen, 1962; Parsons, 1992). 형태분석학 (Geometric Morphometrics, GM)은 이러한 불규칙 변동 비대칭에 의해 나타나는 형태비교 분석을 하기 위해서는 전통적인 형태분석보다는 새로운 기하학적 형태분석학(Geometric Morphometrics, GM)이 특히 유용하다 (Klingenberg and McIntyre, 1998; Zelditch et al., 2009). 여기서 불안정한 발생과정으로 생긴 불규칙 변동 비대칭을 연구한 사례들을 몇가지 살펴보고, 발생과정 중 어떤 다른 요소들이 형태변화에 영향을 줄 수 있는지에 대해 알아보도록 하자. 만약 유전자 압박이 유전자의 다양성 결여에서 비롯되고, 그 유전자 다양성의 결여가 불규칙 변동 비대칭을 야기시킨다면, 불규칙 변동 비대칭을 측정한다는 것은 생물체가 얼마나 잘 적응, 생존 했느냐를 측정하는 것과 같다. 즉, 생물체가 잘 적응, 생존할 수록 불규칙 변동 비대칭 형태를 보이지는 않을 것이다. White & Searle (2008)은 섬에사는 뒤쥐(shrew)인 Sorex araneus를 대상으로 형태분석을 이용하여 유전자 다양성의 결여가 어떤 비대칭 형태를 보여주는 지를 13개의 섬종과 6개의 대륙종의 턱뼈 형태를 분석하여 테스트하였다. 왼쪽과 오른쪽 턱뼈의 형태를 비교함으로서 비대칭 정도를 측정하였으며, 유전자의 다양성은microsatellite loci를 이용하여 측정하였다. 그러나 그 결과 유전자의 다양성 결여와 불규칙 변동 비대칭과는 그리 밀접한 관계가 있는 것은 아니라는 결과가 도출되었다. 발생과정 중에 일어날 수 있는 돌연변이와 같은 이상요소들도 역시 생물체의 형태변화를 야기시킬 수 있다. Fondon & Garner (2007)은 발생과정 중에 증분 돌연변이 (incremental mutation)에 의해 간단한 형태 변화가 일어날 수 있다는 가정하에 개의 안면 두개골의 3차원적 형태분석을 통해 이를 테스트하였다. 그 결과 세로로 연결되는 DNA의 반복 길이(tandem repeat length)가 개의 안면 두개골 형태 변화와 관계가 있음을 밝혀 내었다. References
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