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새 유전자 발생 기대의 실망
김기환

   세균의 게놈(genome, 유전체)에는 약 3,000 개의 유전자(genes)들을 가지고 있으나, 인간의 게놈에는 약 30,000 개의 유전자가 있는 것으로 보고 있다. 그렇다면 이 10 배나 되는 많은 유전자들이 어떻게 생겨나게 되었을까? 새로운 유전자가 생기는 기전에 관하여는 아직 확정된 것이 없다. 그러나 여러 진화론자들은 유전자중복(gene duplication)에 의한 유전자 생성을 가장 유력한 기전으로 생각해 왔다. 염색체 재조합에서 교차(crossing over)가 일어나 유전자 한 개가 통째로 삽입과 결실이 일어나는 것이다. 물론 유전자 한 개를 잃어버린 개체는 어떤 운명을 맞을지 알 수 없지만, 여분의 유전자를 갖게 된 개체는 꼭 같은 유전자가 두 개가 되는 것이다. 이 여분의 유전자는 본래의 유전자의 기능을 하지 않아도 되므로, 이 유전자에 돌연변이가 일어나거나 액손 삽입이 일어나 새로운 기능의 유전자가 만들어질 수 있다는 생각이었다. 유전자 중복은 새 유전자의 생성 기전으로 가장 가능성이 큰 것으로서 진화론자들의 촉망을 받아왔었다.

그런데 실망스러운 보고가 Nature 지 최근 호(2007. 10. 11)에 발표되었다.[1] 'Gene duplication and the adaptive evolution of a classic genetic switch' 라는 제목의 논문에서 히팅거(C. T. Hittinger)와 캐롤(S. B. Carroll)은 다음과 같이 실토하고 있었다.

“유전자 중복은 새로운 유전자와 새로운 기능의 주 원천이라고 인식되어져 왔었다. 근래까지도, 중복유전자는 새로운 기능을 갖는 진화가 일어나도록(새로운 기능화를 위한) 자유로운 상황이 된다는 것이 일반적인 추정이었다. 왜냐하면 다른 한 유전자가 본래의 기능을 유지하고 있기 때문이다. 그러나 몇 가지 최근의 케이스 연구들과 게놈 내용 비교에서 제안된 것은, 대부분의 이 새로운 유전자가 새로운 획기적인 기능을 갖지 않는다는 것이다.”

이것은 돌연변이의 발생 특성을 보면 당연한 결과이다. 우선 이 새로운 유전자가 돌연변이에 의해서 새로운 기능을 가지려면, 무질서하게 아무 곳에나 일어난 돌연변이가 새로운 기능을 가지는 유전정보를 만들어야하는데, 그렇지 못하기 때문이다. 어떤 기능을 가지는 새로운 유전자가 생겨나기 위해서는 모든 돌연변이들이 상호 연결되어 동시에 일어나야 한다. 이런 돌연변이들은 수십 개 이상의 자리에서 의미가 통하는 암호로서 일어나야 한다. 보통 게놈에는 수천만, 수억, 혹은 수십억의 자리가 있는데, 새로운 유전자의 의미가 통하는 바로 그 자리들 수십 개에서 돌연변이들이 동시에 모두 우연히 일어날 확률은 사실상 영으로 계산되며, 이런 일은 영원한 시간이 주어져도 일어날 가능성이 없는 것이다. 그러므로 이러한 일은 결코 우연히 일어날 수 없다는 것이 이론적으로 명백하다. 

Nature 지의 이번 발표 내용은 유전자 중복에 의해서 새로운 기능의 유전자가 생겨날 수 없다는 이론을 확인하였으며, 새로운 기능의 유전자들이 수천 수만 개가 추가되어 진화가 일어났다고 주장해왔던 진화론자들에게 실망감을 안겨주었고, 대진화는 결코 일어날 수 없다는 것을 다시 한번 확인해주고 있는 것이다.


[1] Chris Todd Hittinger & Sean B. Carroll1, Gene duplication and the adaptive evolution of a classic genetic switch. Nature 449, 677-681 (11 October 2007)
http://www.nature.com/nature/journal/v449/n7163/abs/nature06151.html

 


관련 자료 링크:

1. 유전학의 중심 학설이 사망하다. (Genetics Central Dogma Is Dead)
2. 유전자들과 대기에 관한 뒤집혀진 가정들 (Upsets: Assumptions About Genes, Atmospheres Challenged)
3. 들쥐는 진화 유전학을 혼돈 속으로 던져버리고 있다. (Voles Throw Evolutionary Genetics Into Disarray)
4. 유전자들은 캄브리아기의 폭발을 나타내는가? (Do Genes Reveal the Cambrian Explosion?)
5. 유전체에서 극도로 보존된 요소들의 신비 (Mystery of the Ultraconserved Elements, Cont.)
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7. 믿을 수 없는 진화의 정지 : 그것이 의미하는 것은? : 상어의 유전자와 4,700만 년(?) 동안 동일한 잎벌레 (Incredible Stasis in Evolution : What Does It Mean?)
8. 사람과 원숭이의 유전자 차이는 이전 보고의 4배 (6%) 였다. (Human-Ape Gap Quadruples)
9. 침팬지에서 인간으로 유전자들은 예상보다 훨씬 빠르게 진화되었다? (Chimp-Human Genes Evolved Much Faster Than Expected)
10. 유전자 온-오프 스위치 (The Genetic On-Off Switch)
11. 진화 : 사실인가 허구인가? : 사람과 침팬지의 유전체 차이점 (Evolution: fact or fiction?)
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