사람의 생활 주기와 유성생식 생활사의 세 가지 유형

앞 글에서 유성생식은 염색체를 반으로 줄였다가 다시 합치는 방식이라고 했습니다. 그럼 줄이는 시점과 합치는 시점이 생활사의 어디에 놓이느냐 — 이게 생물마다 다릅니다. 이번 글은 사람의 경우를 먼저 정리하고, 자연에 존재하는 세 가지 배치 방식을 비교해요.

사람의 생활 주기 한 바퀴

정자(n=23)와 난자(n=23)가 합쳐지는 것이 수정(fertilization)이고, 이때 만들어진 세포가 접합자(zygote, 2n=46)입니다. 접합자는 체세포분열을 반복해 수십조 개의 세포로 이루어진 몸을 만들어요. 이 과정에서 만들어지는 세포는 전부 2n입니다.

그리고 생식기관 안의 일부 세포만이 감수분열을 거쳐 다시 n인 배우자를 만듭니다. 정리하면 사람의 생활사에서 감수분열과 수정은 각각 딱 한 번씩 등장하고, 그 사이 대부분의 시간을 2n 상태로 보내요.

사람의 생활 주기 — 감수분열(2n→n), 수정(n→2n), 체세포분열 구간 — 송쌤생명과학 자체 제작

수정과 감수분열은 서로를 상쇄한다

짚고 갈 게 있습니다. 감수분열은 염색체 수를 반으로 줄이고 수정은 두 배로 늘려요. 이 둘이 생활사에서 정확히 한 번씩 짝을 이루기 때문에 세대가 아무리 반복돼도 종의 염색체 수가 일정하게 유지되는 겁니다. 둘 중 하나만 어긋나도 즉시 무너져요.

실제로 감수분열이 제대로 안 되면 어떻게 되는지는 이미 알려져 있습니다. 21번 염색체가 분리되지 않은 난자가 수정되면 47개 염색체를 가진 접합자가 되고, 이것이 다운증후군이에요. 자세한 건 개념 15.4에서 다룹니다.

세 가지 생활사 유형

사람의 방식이 유일한 답은 아닙니다. 감수분열이 생활사의 어느 지점에 놓이느냐에 따라 크게 셋으로 나뉘어요.

유형	감수분열의 위치	주된 시기	예
동물형	배우자를 만들 때	2n이 대부분	사람, 대부분의 동물
세대교번	포자를 만들 때	2n과 n이 번갈아	식물, 일부 조류
균류형	접합자가 생긴 직후	n이 대부분	대부분의 균류

동물형 — 반수체는 배우자뿐

사람이 여기 속합니다. 몸을 이루는 세포는 전부 2n이고, n인 세포는 정자와 난자뿐이에요. 배우자는 분열하지 않고 곧바로 수정에 쓰이거나 사라집니다. 그래서 반수체 상태가 생활사에서 가장 짧게 지나가는 유형이에요.

세대교번 — 두 개의 몸을 번갈아 만든다

식물이 대표적입니다. 이 유형에서는 2n인 개체와 n인 개체가 둘 다 다세포 몸을 만들어요. 2n인 개체를 포자체(sporophyte), n인 개체를 배우체(gametophyte)라 부릅니다.

포자체가 감수분열로 포자를 만들면, 포자가 체세포분열로 자라 배우체라는 별개의 몸이 됩니다. 배우체는 체세포분열로 배우자를 만들고, 배우자가 수정되면 다시 포자체가 되죠. 여기서 가장 많이 걸리는 지점이 이겁니다 — 배우체는 이미 n이므로 배우자를 만들 때 감수분열이 필요 없어요. 그냥 체세포분열로 만듭니다.

우리가 보는 큰 나무나 풀은 전부 포자체예요. 속씨식물의 배우체는 꽃가루와 밑씨 속에 세포 몇 개로만 남을 만큼 작아졌습니다. 반대로 이끼는 우리가 밟는 초록색 부분이 배우체이고 그 위에 삐죽 솟은 자루가 포자체예요. 어느 쪽이 커지느냐가 식물 진화의 큰 흐름이었던 셈입니다.

균류형 — 2n인 시기가 한 순간뿐

세 번째는 정반대입니다. 몸이 n 상태로 살아가다가 배우자가 만나 접합자(2n)가 되면 곧바로 감수분열을 해서 다시 n으로 돌아가요. 2n인 세포가 접합자 하나뿐인 셈입니다.

공통점이 더 중요하다

세 유형은 배치가 다를 뿐 본질은 같아요. 어느 쪽이든 감수분열과 수정이 한 번씩 짝을 이루고, 그 결과 유전적으로 서로 다른 자손이 나옵니다. 시험에서도 "이 생활사는 어느 유형인가"보다 주어진 그림에서 감수분열 지점을 찾는 문제가 훨씬 자주 나와요. 화살표를 따라가며 염색체 수가 절반으로 줄어드는 곳 하나만 찾으면 됩니다.

쌤 한마디 — 세대교번을 처음 배우면 "왜 이렇게 번거롭게 두 개의 몸을 만드나" 싶습니다. 순서를 뒤집어 생각하면 이해가 쉬워요. 조상 격인 조류(藻類)는 원래 균류형에 가까웠고, 육상으로 올라오면서 2n 세대가 점점 커지고 오래 살아남는 쪽으로 진화한 겁니다. 이끼 → 양치식물 → 종자식물 순으로 배우체가 작아지고 포자체가 커지는 흐름이 그 흔적이에요.