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과잉 염색체의 신비로운 삶의 이야기: 생물학적 세계에서 염색체는 어떻게 형성되는가?
다양한 동물, 식물, 곰팡이의 야생 개체군에는 정상적인 핵형 외에도 B 염색체(초염색체라고도 함)가 있습니다. 이 염색체는 종의 생명에 필수적인 것이 아니며 일부 개체에서는 완전히 빠져 있습니다. 따라서 특정 집단에는 서로 다른 수의 B 염색체가 포함되어 0, 1, 2, 3 등과 같은 변이가 나타날 수 있습니다. 이러한 B 염색체는 표지 염색체나 정상 염색체의 추가 복사본과 다르며, 그 형성과 진화는 미스터리로 남아 있습니다.
"초수 염색체는 유전적 다형성의 특별한 범주로 간주될 수 있습니다. 다양한 축적 메커니즘으로 인해 이러한 염색체는 일반적인 멘델의 유전 법칙을 따르지 않습니다."
이 유형의 염색체의 진화적 기원은 아직 불분명하지만, 정상 염색체의 이색성 부분에서 유래했을 것으로 추측됩니다. 차세대 유전자 서열 분석을 예로 들면, 호밀의 B 염색체는 실제로 호밀 A 염색체의 융합인 것으로 밝혀졌습니다. 일부 아프리카 시클리드 물고기(Haplochromis latifasciatus)의 B 염색체도 정상적인 A 염색체의 재조합에서 유래된 것으로 확인되었습니다.
대부분의 B 염색체는 주로 이색성입니다. 즉, 코딩 기능이 제한되어 있지만 일부는 옥수수의 B 염색체와 같이 상당한 진염색체 부분을 포함합니다. 또한 B 염색체의 기능에는 다양성이 있습니다. 어떤 경우에는 이기적인 유전적 요소로 작용할 수도 있지만, 환경에 적응하는 데 긍정적인 이점을 제공할 수도 있습니다. 예를 들어, 영국 메뚜기(Myrmeleotettix maculatus)는 두 가지 유형의 구조적 B 염색체를 가지고 있습니다. 건조한 열대 환경에 나타날 때 그 수는 크게 증가하지만 습하고 추운 환경에서는 상대적으로 드뭅니다. 이는 또한 과잉 염색체와 특정 서식지 사이의 상관관계를 보여줍니다.
"현재 과잉 염색체가 꽃가루 번식에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있지만 특정 환경에서는 유익한 효과도 흔히 나타납니다."
진균계에서는 염색체 다양성이 널리 퍼져 있습니다. 동일한 종의 서로 다른 분리물이라도 염색체 번호가 다른 경우가 많으며 이러한 추가 염색체는 배양의 정상적인 성장에 필요하지 않습니다. 따라서 과잉 염색체는 특정 환경에서 선택적인 이점을 부여할 수 있기 때문에 조건부 분배 가능 염색체라고 합니다. 이러한 과잉 염색체는 기본적인 성장에 필요한 유전자를 갖고 있지 않지만 기능적으로 어느 정도 중요한 의미를 가질 수 있습니다.
“예를 들어, 완두콩 병원균인 Haematonectria haematococca의 과잉 염색체에는 병원성에 중요한 유전자가 들어 있습니다.”
이 과잉 염색체의 DNA는 식물 면역 체계에서 분비되는 독소를 대사하는 효소 그룹을 암호화하는 것으로 밝혀졌습니다. 밀에 영향을 미치는 곰팡이 병원체인 Zymoseptoria tritici는 무려 8개의 공급 염색체를 보유하고 있는데, 이는 지금까지 곰팡이에서 관찰된 과잉 염색체 수 중 가장 높은 수치입니다.
식물계에서 B 염색체는 유전적 다양성을 반영하는 중요한 요소이며 이러한 과잉 염색체는 자연 수분을 통해 꽃이 피는 식물 종에서 흔히 관찰됩니다. B 염색체는 종마다 다른 형태로 발생하며, 그 수는 동일한 식물군에 속하는 구성원마다 다릅니다. 예를 들어, 자매종인 Aegilops speltoides와 Aegilops mutica는 공중 조직에 B 염색체 사본을 가지고 있지만 뿌리에는 이러한 과잉 염색체가 부족합니다. 식물의 B염색체는 형태학적 구조와 크기가 정상 염색체와 크게 다르며, 일반적으로 "비동종이며 가장 작은 A염색체보다 작습니다".
연구가 심화됨에 따라 과학자들은 B 염색체의 형성 메커니즘과 진화 과정에 대한 이해를 점점 더 깊게 해왔습니다. 그런데 B 염색체가 생물학적 세계에서 어떤 역할을 합니까?
