By 고생대 혹은 중생대부터 거의 모습이 변하지 않은 실리칸스, 상어 등등의 생물들을 우리는 살아있는 화석이라고 부른다. 이는 비교적 초창기부터 환경에 잘 적응한 종임을 뜻하는 것으로 받아들여지는 경우가 많다.
그러나 이들 생물들은 그 당시부터 지금까지 그대로 유지된 것은 아니라고 한다. 겉모습은 그대로 유지하고 있었지만 내부 DNA는 꾸준히 변화한 것이라는 이야기다.
그럴법한 이야기다.
그런데… 내가 궁금한 점은…
어떻게 그 긴 시간동안 DNA가 변화했는지 그대로인지 알아낼 수 있는가 하는 것이다.
그렇잖은가? 누가 타임머신이라도 타고 고생대 혹은 중생대로 가서 시료를 채취한 것도 아닌데…..
세상에는 참 대단한 사람들이 많은 것 같다.
글 쓴 날 : 2006.05.26
내용을 알고보면 별로 대단치도 않습니다.
저는 물리학이 더 대단합니다.
확실치 않지만 아는대로 적어봅니다.
생물의 전체 DNA정보를 genome이라고 하죠. 일반적으로 각 세포마다 최소 1 copy는 가지고 있습니다. genome에 gene이 포함되어있는데 비율은 극히 일부로 사람이 아마 2%인가 하는 걸로 알고 있습니다. 나머지 부분 중에서 gene(유전자로 쓰겠습니다)에서 유래한 DNA도 있는데 몇가지 방법으로 유전자가 복제?복사?되어 만들어진 부분이지만 기능을 잃어버린(단백질로 되지못하는) DNA조각입니다. (예를 들면 유전자만 복제되고 유전자의 조절부위는 복제되지 않는 경우가 있습니다.)
이를 pseudo gene이라고 부르는데 이런 녀석들이 일정하게 분포 혹은 복제되는 것이 아니라 임의로 만들어져 아무데나? 끼어 있습니다.심한 경우는 100번 이상 복제된 녀석도 있죠. (DNA는 불변하는 분자가 아닙니다. 끊임없이 바뀌죠)
여기서 답이 나올 수 있습니다. 만약 비교적 잘 복제되는 것으로 알려진 또는 그렇지 않더라도 임의로 선택한 유전자의 pseudo gene이 얼마나 있는지를 보면 어느 정도 genome의 변화가 있었는지 짐작을 할 수 있겠죠. 하지만 genome전체를 뒤진다는게 좀 비효율적이겠네요.
다른 방법을 생각해보면 이런 psedo gene의 서열이 얼마나 바뀌어 있는지를 조사하는 방법이 있겠습니다. (생물도 복사하다가 틀리는 경우가 있어서 종류에 따라 다르지만 백만번에 한 번인가? 잘못된 서열을 넣을 확률을 가집니다.)
중요한 유전자는 서열이 바뀌어 기능에 이상이 생기거나 기능을 할 수 없게되면 심할 경우 생물이 죽기 때문에 이와같은 서열의 변화는 현재 남을 수 없습니다. 다시 말하면 죽어버리고 없으니까 그 처럼 심각한 변형이 있는 경우는 당연히 자손들도 생길 수 없죠. 하지만 psedo gene은 다릅니다. 원래 정상적인 기능을 하지 않는 서열이니까 아무 곳이나 막 바뀌어도 생물의 기능에는 아무런 영향을 주지 않습니다. DNA변화가 계속 축적되는 것이죠. 따라서 정상기능을 하는 녀석과 그녀석의 psedo gene의 서열을 비교해 얼마나 바뀌었는지를 보면 대략 적인 변화 정도를 알 수 있겠죠. 이 방법이 좀 더 경제적일 것 같은데…..
제대로 적은 건지 모르겠네요.
말씀 잘 들었습니다. 감사합니다.
사실 ‘DNA가 변화했는가 아니면 그대로인가’ 만을 알아내는 방법은 간단합니다. 해당 생물의 DNA 중합효소를 가지고 계속 DNA를 합성시켜서 실수하는지 안 하는지만 보면 되니까요 :D
몰라요님의 설명에 조금 덧붙이자면, pseudo-gene 의 분포와 그 바뀐 정도를 가지고 생물들의 진화 경로를 추적하는 데 이용하고 있고, DNA 중합효소의 error rate 를 가지고 진화에 걸린 시간을 계산하는 데 이용하고 있지요. (이미 알고계셨던 내용이라면 죄송^^;; )
제가 그동안 느낀 의문점은 만약 유전적 병목현상이 발생했을(예를 들어 KT경계에서 멸종위기를 겪었다거나…) 경우 pseudo-gene의 다양성(?)을 갖고 진화 경로를 추적할 수 있느냐 하는 점도 있습니다. 아직 이에 대해서는 답변하신 분은 없으시네요. ^^
말씀 감사합니다.
음 하긴 듣고 보니 그렇네요. 그런데 읽다보니 제가 궁금한것은 고생대, 중생대때의
모습이 현 모습과 비슷한줄 어떻게 알아냈을까가 더 궁금하네요 ^^;
아마도 화석의 흔적이 현 모습과 비슷해서 그런 추측을 하는 것일까요???
뭐 운좋게 잘 보존된 고대 화석의 DNA를 얻을 수만 있다면 염기서열 변화정도는 알아
낼 수 있을거라고 생각합니다.
그리고 덧글들에 덧붙이자면 진화척도로서 또한 쓰이는 것이 있는데 바로 ribosomal
RNA( 줄여서 rRNA 라고 합니다.) 라는 것 입니다. rRNA는 리보솜이라는 단백질 공장의 중요한 부분이죠. 모든 생명체에서 단백질 생성은 꼭 필요한것이기에 일개 미생물 부터 사람까지 모든 생명체는 이것을 가지고 있습니다. 헌데 각각 종마다 이 rRNA의 염기서열이 조금씩 다르다고 하네요. 물론 시간이 지남에 따라 (생명체가 진화함에 따라) 서열이 조금씩 변화됬겠죠! 그리고 현재 과학자들은 이 rRNA 서열을 가지고 종을 정의 합니다.
그리고 pseudo gene은 단백질을 암호화 하지 않는 서열이지만 우리가 필요로 하는 유전자들의 발현을 조절하기도 하는 등 여러기능이 밝혀져 있습니다. ^^ 예를 들면 암 발생의 원인 상당수가 이런 psuedo gene에서의 돌연변이가 원인이 되기도 합니다. 즉 pseudo gene에서의 돌연변이가 잘못된 유전자의 발현을 일으키고 잘못된 유전자의 발현은 세포가 제 기능을 발휘할 수 없게 만듭니다. 그러니 ‘기능이 없다’ 라고 할 수 없겠죠?? ^^
고생대와 중생대 때의 화석 중에 피부의 모양 등이 그대로 보존된 것들이 가끔 발견되는데, 이를 보면 얼마나 변화했는지 알 수 있을지도 모르겠습니다.
그러나 고대화석에서 DNA나 RNA를 채취하는 것은 현재까지 성공한 적이 한 번도 없어 실험에 활용할 수 없습니다.
제가 알고 있는 수준에서는 아직 명확한 방법을 모르겠네요.
의견과 정보 감사합니다.