유전자 중복으로 새로운 유전형질을 얻을수있나요?

Question

유전자 중복은 염색체 일부가 잘못 복제되어 같은 유전자가 여러 개 존재하는 현상입니다. 이는 유전자 재조합 과정에서의 오류나 DNA 복제 과정 중 발생하는 실수로 인해 발생하며, 분자 진화의 중요한 메커니즘이 됩니다. 중복된 유전자는 원래 유전자와 동일하거나, 시간이 지남에 따라 변형되어 새로운 기능을 갖게 될 수 있습니다.

라고 말하던데 실제로 저렇게 햐서 새로운 유전형질을 얻은 사례가 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

실제로 유전자 중복으로 새로운 기능을 얻은 사례가 여러 있습니다.

대표적인 예로 헤모글로빈 계열의 유전자를 들 수 있는데,

원래 단일 유전자에서 시작해서 여러번 중복되면서

산소 운반 능력과 특성이 다른 알파,베타,감마 글로빈이 진화했습니다.

또 효소 유전자에서도 중복된 유전자가 변형되어서 새로운 기질 특이성을 갖는 효소가 생기면서

생물의 대사, 다양성이 증가한 사례가 보고되고 있습니다.

감사합니다.

Answer 2

유전자 중복이란 염색체 복제 오류 등으로 같은 유전자가 여러 개 생기는 현상인데, 실제 분자 진화의 핵심 동력입니다.

먼저 중복으로 생긴 유전자 사본 중 하나는 원래 기능을 유지하여 살아남는데 어려움은 없습니다. 그리고 다른 사본은 자유롭게 돌연변이가 축적되어 새로운 기능을 획득할 수 있게 됩니다.

대표적인 성공 사례는 인간을 포함한 영장류의 삼색형 색각 진화입니다.

본래 이색형 색각에 관여하던 옵신 유전자가 중복된 후, 한 사본이 변형되어 적색을 감지하는 새로운 기능을 얻은 것이죠. 이 덕분에 영장류는 정확하게 익은 과일을 구별하는 등 생존에 유리한 새로운 형질을 획득할 수 있었습니다.

또 다른 사례로, 포유류의 후각 수용체 유전자군의 확장이 있습니다.

수많은 중복을 통해 새로운 냄새 분자를 인지하는 수용체들이 탄생하여, 종의 환경 적응력을 높인 것이죠.

그 외에도 많은 뱀의 독 성분 역시 본래 소화 효소 등을 만들던 유전자가 중복된 후 독성 기능을 획득한 결과입니다.

Answer 3

유전자 중복으로 새로운 유전 형질을 얻은 사례는 실제로 존재하며, 대표적으로 인간의 삼색형 색각과 뇌 진화 관련 유전자 등이 있습니다. 원래 포유류는 대부분 두 가지 색만 구별하는 이색형 색각이었으나, 영장류의 진화 과정에서 X 염색체에 있는 시각 색소 단백질 유전자가 중복되어 돌연변이를 거치면서 세 가지 색을 구별하는 능력이 생겼습니다. 또한, 인류의 뇌 진화와 관련하여 SRGAP2 유전자가 중복되어 새로운 기능을 획득한 2C 유전자가 생겨났는데, 이 유전자는 인간의 신경 세포 수상돌기 가시의 성숙 및 형태에 영향을 미쳐 뇌 발달에 기여한 것으로 추정됩니다.