유전

Heredity

유전유전 또는 생물학적 유전이라고도 불리는데, 부모로부터 자손에게 형질을 물려주는 이다. 무성 생식을 통해서든 성적 생식을 통해서든, 자손 세포유기체는 부모의 유전 정보를 얻는다.유전을 통해 개인간의 변이가 축적되어 자연선택에 의해 종들진화하게 할 수 있다.생물학의 유전 연구는 유전학이다.

개요

표현형질의 유전: 와 관이 두드러진 아버지와 아들
DNA 구조.기지이중 나선형의 인산염-설탕 사슬로 둘러싸인 가운데에 있다.

인간에게 있어, 눈 색깔은 유전적 특성의 한 예로서, 개인이 부모 중 한 명으로부터 "갈색 눈 특성"을 물려받을 수도 있다.[1]유전적 특성은 유전자에 의해 조절되며 유기체의 게놈 안에 있는 완전한 유전자를 유전자형이라고 부른다.[2]

유기체의 구조와 행동의 완전한 관찰 가능한 특성들을 표현형이라고 부른다.이러한 특성은 환경과의 유전자형의 상호작용에서 비롯된다.[3]결과적으로, 유기체의 표현형의 많은 측면들은 유전되지 않는다.예를 들어, 햇볕에 그을린 피부는 사람의 유전자형과 햇빛의 상호작용에서 비롯된다.[4] 따라서, 햇빛은 사람들의 아이들에게 전해지지 않는다.그러나 유전자형의 차이 때문에 어떤 사람들은 다른 사람들보다 더 쉽게 태운다.[5] 눈에 띄는 예로는 전혀 태우지 않고 햇볕에 매우 민감한 알비니즘의 유전적 특성을 가진 사람들이 있다.[6]

유전 형질은 유전 정보를 암호화하는 분자DNA를 통해 한 세대에서 다음 세대로 전해지는 것으로 알려져 있다.[2]DNA는 4가지 종류의 염기를 통합한 긴 중합체로, 서로 교환할 수 있다.핵산 염기서열(특정 DNA 분자를 따라 염기서열)은 유전 정보를 명시한다. 이는 텍스트의 한 구절을 철자하여 표기하는 일련의 문자와 비교된다.[7]세포가 유사분열을 통해 분열되기 전에, DNA는 복제된다. 그래서 각각의 결과적인 두 세포가 DNA 서열을 계승할 것이다.하나의 기능 단위를 명시하는 DNA 분자의 일부를 유전자라고 부른다; 다른 유전자들은 다른 염기서열을 가지고 있다.세포 내에서 DNA의 긴 가닥은 염색체라고 불리는 응축된 구조를 형성한다.유기체는 유전자를 암호화하는 DNA 염기서열의 독특한 조합을 함유하고 있는 호몰로컬 염색체의 형태로 부모로부터 유전 물질을 물려받는다.염색체 내 DNA 서열의 특정 위치는 로커스로 알려져 있다.특정 위치에서의 DNA 염기서열이 개인마다 다르면, 이 염기서열의 다른 형태는 알레르라고 불린다.DNA 서열은 돌연변이를 통해 변화할 수 있으며, 새로운 알레르기를 생성한다.만약 유전자 내에서 돌연변이가 일어난다면, 새로운 알레일은 유기체의 표현형을 바꾸면서 유전자가 통제하는 특성에 영향을 줄 수 있다.[8]

그러나, 알레르기와 특성 사이의 이 단순한 대응은 어떤 경우에는 효과가 있지만, 대부분의 특성은 더 복잡하고 유기체 내부와 유기체들 사이에서 여러 개의 상호작용하는 유전자에 의해 제어된다.[9][10]발달 생물학자들은 유전적 네트워크의 복잡한 상호작용과 세포간의 의사소통이 유전적 변형으로 이어질 수 있으며, 이는 발달 가소성운하화의 일부 역학의 기초가 될 수 있다고 제안한다.[11]

최근의 연구 결과는 DNA 분자의 직접적인 기관으로는 설명할 수 없는 유전적 변화의 중요한 예를 확인시켜 주었다.이러한 현상은 유전자에 대해 인과적으로 또는 독립적으로 진화하는 후생유전계통으로 분류된다.후생유전유전의 모드와 메커니즘에 대한 연구는 아직 과학적인 초기 단계에 있지만, 이 연구 분야는 일반적으로 유전성과 진화 생물학의 범위를 넓히기 때문에 최근 많은 활동을 끌어들이고 있다.[12]염색체를 표시하는 DNA 메틸화, 자생 대사 루프, RNA 간섭에 의한 유전자 음소화, 단백질(프리온 등)의 3차원 순응은 유기체 수준에서 후생유전계통이 발견된 영역이다.[13][14]유전성은 더 큰 규모에서도 발생할 수 있다.예를 들어 틈새 건설 과정을 통한 생태적 상속은 그 환경에서 유기체의 정기적이고 반복적인 활동에 의해 정의된다.이것은 수정하여 후세대의 선택체제로 다시 공급되는 효과의 유산을 만들어낸다.후손들은 유전자에 조상들의 생태적 작용으로 생성된 환경적 특성을 더하여 물려받는다.[15]유전자의 직접적인 통제 하에 있지 않은 진화에서의 유전성의 다른 예로는 문화적 특성의 상속, 집단 유전성, 공생성 등이 있다.[16][17][18]유전자 위에서 작용하는 이러한 유전성의 예는 다층적 또는 계층적 선택이라는 제목으로 광범위하게 다루어지는데, 이것은 진화과학사에서 치열한 논쟁의 대상이 되어 왔다.[17][19]

진화론과의 관계

찰스 다윈이 1859년에 진화론을 제안했을 때, 그것의 주요한 문제들 중 하나는 유전적 기구의 부족이었다.[20]다윈은 혼합 상속과 후천적 특성(판게네시스)의 유산을 혼합하여 믿었다.유산을 혼합하는 것은 단지 몇 세대에 걸친 모집단 간의 균일성으로 이어질 것이고, 그리고 자연 선택이 작용하는 모집단의 변화를 제거할 것이다.[21]이것은 다윈이 "기원"과 그의 후기 생물학적 저작물의 후기 판에 라마르크 사상을 채택하도록 이끌었다.[22]다윈의 유전에 대한 일차적 접근법은 메커니즘을 제안하기보다는 그것이 어떻게 작용하는 것처럼 보이는지를 개략적으로 설명하는 것이었다(생식 당시 부모에게서 명시적으로 표현되지 않았던 특성들이 유전될 수 있다는 것, 어떤 특성은 성적으로 연결될 수 있다는 것 등).

다윈의 초기 유전모델은 그의 사촌 프란시스 갈튼에 의해 채택되었고, 그리고 나서 심하게 수정되었다. 프란시스 갈튼생물학적 유전학파의 기초를 다졌다.[23]Galton은 후천적 특성에 의존하는 다윈의 판게네시스 모델의 측면을 뒷받침할 증거를 찾지 못했다.[24]

후천적 형질의 유전은 어거스트 와이스만이 여러 세대의 꼬리를 잘라낸 1880년대에 근거가 거의 없는 것으로 나타났다.[25]

역사

아리스토텔레스의 상속 모델열/추위 부분은 다른 요인에 의해 아버지 쪽에 영향을 받기는 하지만 대체로 대칭적이다. 그러나 형태 부분은 그렇지 않다.

고대 과학자들은 유전에 대해 다양한 생각을 가지고 있었다.테오프라스토스는 수컷 꽃들이 암컷 꽃들을 무르익게 한다고 제안했고,[26] 히포크라테스는 "씨앗"이 다양한 신체 부위에 의해 생성되어 임신 당시 자손에게 전달된다고 추측했고,[27] 아리스토텔레스는 임신 시 남녀 액체가 섞여 있다고 생각했다.[28]기원전 458년, Aeschylus는 수컷을 부모로서 제안했고, 암컷은 "그녀 안에 뿌린 어린 생명에 대한 귀감"[29]으로 제안하였다.

유전에 대한 고대의 이해는 18세기에 두 개의 논쟁된 교리로 바뀌었다.에피게네시스 교리와 프리포메이션 교리는 유전 이해에 대한 두 가지 뚜렷한 견해였다.아리스토텔레스에 의해 기원된 에피게네시스 교리는 배아가 지속적으로 발달한다고 주장했다.부모 형질의 변화는 일생 동안 배아에게 전달된다.이 교리의 토대는 후천적 형질의 계승이론에 근거한 것이었다.직접적인 반대에서, 프리포메이션 교리는 세균이 부모와 비슷한 자손을 낳도록 진화하는 곳에서 "좋다"고 주장했다.전형주의자의 견해는 생식이 오래 전에 창조된 것을 드러내는 행위라고 믿었다.그러나 이는 생물체의 어떤 사전 형성된 부분이 아닌 생명의 기본 단위가 세포인 19세기에 세포 이론이 생겨나면서 논란이 되었다.혼합 상속 등 다양한 유전 메커니즘도 제대로 시험하거나 계량화하지 않은 채 구상됐다가 나중에 논란이 됐다.그럼에도 불구하고, 사람들은 인공적인 선택을 통해 농작물뿐만 아니라 가축의 품종을 개발할 수 있었다.획득한 형질의 계승은 진화에 관한 초기 라마르크 사상의 한 부분을 형성하기도 했다.

18세기 동안 네덜란드의 현미경학자 안토니 리우웬후크(1632년–1723년)는 인간과 다른 동물의 정자에서 "동물"을 발견했다.[30]일부 과학자들은 그들이 각각의 정자 안에서 "작은 남자"를 보았다고 추측했다.이 과학자들은 "스페르미스트"로 알려진 사상의 학파를 형성했다.그들은 다음 세대에 암컷이 기여한 유일한 것은 호문쿨루스가 자라는 자궁과 태아의 영향이라고 주장했다.[31]반대되는 사상의 학파인 난쟁이들은 미래의 인간이 난자에 있다고 믿었고, 정자가 난자의 성장을 자극할 뿐이라고 믿었다.난쟁이들은 여자들이 남자아이와 여자아이들이 들어 있는 난자를 가지고 다닌다고 생각했고, 자손의 성별은 임신 전에 잘 결정되었다고 생각했다.[32]

1878년 알페우스 하얏트가 가족 표현형(코스의 크기, 귀 모양 등)과 병리학적 조건 및 비정상적 특징의 표현, 특히 외모 연대에 관한 자료를 종합하여 유전 법칙을 연구하는 연구를 주도하면서 초기 연구 구상이 나타났다.프로젝트 중 하나는 특정 특성이 일관되게 표현되는 반면 다른 것들은 매우 불규칙한 이유를 더 잘 이해하기 위해 데이터를 표로 작성하는 것이었다.[33]

그레고르 멘델: 유전학의 아버지

감수분열 중 분리 또는 독립적 구분에 따라 유전자가 어떻게 교환되는지, 그리고 이것이 멘델의 법칙으로 어떻게 해석되는지 보여주는 표

유전자의 미립자 유전자에 대한 생각은 1865년 완두콩 식물에 관한 그의 작품을 출판한 모라비아[34] 수도사 그레고르 멘델 덕분이라고 할 수 있다.그러나 그의 작품은 널리 알려지지 않았고 1901년에 재발견되었다.처음에는 멘델의 상속이 그의 완두 식물에서 멘델이 보는 것과 같은 큰 (양적) 차이만을 설명한다고 가정했고, (양적) 유전자의 첨가 효과에 대한 생각은 R.A.가 되어서야 실현되었다. 피셔(1918)의 논문 "멘델 유산의 추측에 관한 친척간의 상관관계" 멘델의 전반적인 기여는 과학자들에게 특성이 유전될 수 있다는 유용한 개요를 제공했다.그의 완두 식물 실험은 멘델리안 특성 연구의 기초가 되었다.이러한 특성은 하나의 위치 위에서 추적할 수 있다.[35]

유전학과 유전학의 현대적 발전

1930년대에 피셔 등의 연구는 멘델리안 학교와 생체인식 학교가 결합하여 현대의 진화적 합성을 이루게 되었다.현대 합성은 실험 유전학자들과 자연학자들, 그리고 양쪽과 팔래온학자들 사이의 차이를 메워주었고,[36][37] 다음과 같이 말했다.

  1. 모든 진화 현상은 알려진 유전 메커니즘과 자연주의자들의 관찰 증거와 일치하는 방식으로 설명될 수 있다.
  2. 진화는 점진적이다: 작은 유전적 변화, 자연 선택에 의한 재조합.종 사이의 불연속성은 (염분이 아닌) 지리적인 분리와 소멸을 통해 점진적으로 발생하는 것으로 설명된다.
  3. 선택은 압도적으로 변화의 주요 메커니즘이다; 심지어 사소한 장점도 계속될 때 중요하다.선택 대상은 주변 환경의 표현형이다.처음에는 도브잔스키에 의해 강력하게 지지되었지만, 나중에 생태 유전학에서 결과가 얻어지면서 유전적 이동의 역할은 모호하다.
  4. 인구사상의 영장성: 자연인구에 전달되는 유전적 다양성이 진화의 핵심 요인이다.야생에서 자연선택의 강도는 예상보다 컸다. 틈새 점령과 같은 생태학적 요인의 영향과 유전자 흐름에 대한 장벽의 중요성이 모두 중요하다.

특정화는 인구가 재귀적으로 고립된 후에 일어난다는 생각은 많은 논쟁을 불러왔다.[38]식물에서, 다면체는 반드시 어떤 특정한 관점에 포함되어야 한다.'진화는 주로 한 세대와 다른 세대 사이의 알레르기의 빈도 변화에 의해 이루어진다'와 같은 공식은 오히려 나중에 제안되었다.전통적인 견해는 발달 생물학('evo-devo')이 합성에 거의 영향을 미치지 않았다는 것이지만, Stephen Jay GouldGavin de Beer의 작품에 대한 설명은 그가 예외일 수도 있다는 것을 암시한다.[39]

합성의 거의 모든 측면은 때때로 도전되어 왔으며, 성공의 정도도 다양하다.그러나 그 합성이 진화 생물학에서 위대한 랜드마크였다는 데에는 의심의 여지가 없다.[40]그것은 많은 혼란을 해소했고, 제2차 세계대전 이후 시대에 많은 연구를 자극한 직접적인 책임이 있었다.

그러나 트로핌 리센코후천적 특성의 계승에 대해 라마르크 사상을 강조하면서 현재 소련에서 리센코주의라고 불리는 것에 대한 반발을 불러일으켰다.이 운동은 1960년대에 농업 연구에 영향을 미쳤고 식량 부족을 초래했으며 구소련에 심각한 영향을 미쳤다.[41]

인간과[42] 다른 동물들에게 후생유전학적 변화의 세대간 유전이 존재한다는 증거가 증가하고 있다.[43]

공통유전장애

종류들

자가 우성 질환의 혈통 도표 예시.
자가 열성 장애에 대한 혈통 도표 예시.
성 연동 장애(유전자가 X염색체 위에 있음)의 혈통도 예시

생물학적 상속 모드에 대한 설명은 다음 세 가지 주요 범주로 구성된다.

1. 관련 로키
2. 관여 염색체
3. 상관 유전자형-문자형

이 세 가지 범주는 위의 순서에 따른 상속 모드에 대한 모든 정확한 설명의 일부분이다.또한 다음과 같이 더 많은 사양을 추가할 수 있다.

4. 우연의 일치와 환경적 상호작용
5. 성관계 상호 작용
6. 로쿠스-로쿠스 상호작용

상속 모드의 결정과 설명 또한 주로 혈통 데이터의 통계적 분석을 통해 이루어진다.관련 loci가 알려진 경우 분자유전학의 방법도 채용할 수 있다.

우성 및 열성 대립

알레르기는 적어도 하나의 복사본이 존재한다면 항상 유기체(피노타입)의 모습으로 표현된다면 지배적이라고 한다.예를 들어, 완두콩에서 녹색 꼬투리, G는 노란색 꼬투리, g에 지배적이다.따라서의 알레르기가 있는 완두콩 식물은 녹색 꼬투리를 가질 것이다.노란 꼬투리를 잡는 것은 열성적이다.이 알레르기의 영향은 두 염색체 gg(호모지호테)에 모두 존재할 때만 나타난다.이것은 염색체나 유전자의 두 복제본이 동일한 유전적 염기서열, 즉 유기체에서 알레르기의 유사성 정도를 갖는 정도인 Zygotity에서 유래한다.

참고 항목:

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