박테리아의 색다른 진화 방식 - 유전자 수평 전달(2021. 4. 29)

 

 

 

유전자는 부모에서 자식으로 대대로 전달됩니다.

그 과정에서 돌연변이가 생길 수도 있는데요

변형된 유전자가 후손의 생존에 유리하다면

집단 내 그 유전자의 수가 늘어나는 과정을 통해 진화할 수 있습니다.

 

그런데 박테리아는 전혀 다른 진화 방법을 가지고 있습니다.

주변의 다른 개체와의 번식을 통해 자손을 만들지 않고

유전자를 직접 받는 방식입니다.

 

심지어 전혀 다른 생물종에게서 유전자를 받기도 합니다.

부모자식 사이에 유전자가 후손에게 수직으로 전달되는 것과 달리

하나의 생물체에서 다른 생물체로 직접 전달되는 이 유전방식을

유전자 수평 전달 Horizontal Gene Transfer(HGT) 이라고 부릅니다.

 

보통은 하나의 조상에서 분리된 종은 각기 다른 진화의 길을 걷게 됩니다.

서로 다른 종으로 분리되면 짝짓기를 할 수 없어

더 이상 유전자 전달이 불가능하게 되는 것입니다.

 

반면 유전자 수평 전달은

다음의 3가지 방식으로 유전자 교환이 가능합니다.

 

첫째는 박테리아를 감염시키는 바이러스 박테리오파지가

숙주세포에 자신의 DNA를 주입하는 방식입니다.

박테리오파지 DNA가 숙주세포를 이용해 재조합 염색체를 만들어냅니다.

 

둘째는 플라스미드를 이용해 표적 DNA를 삽입하는 방식입니다.

플라스미드 plaxmid는 세균의 세포 내에 염색체와는 별개로 존재하면서

독자적으로 증식할 수 있는 DNA입니다.

이 플라스미드를 효소로 잘라 표적 DNA 조각을 붙여

재조합 플라스미드를 만들 수 있습니다.

 

셋째는 두 박테리아가 물리적으로 결합해 DNA를 전달하는 방식입니다.

공여세포의 박테리아 DNA가 수용세포의 박테리아로 들어가고

수용세포의 DNA와 교차가 일어납니다.

 

이 과정에서 공여세포 DNA의 일부는

수용세포의 DNA와 재조합되고 나머지는 분해됩니다.

 

미생물의 유전자가 진핵생물로 유입된 대표적인 사례는

모든 진핵생물이 갖고 있는 미토콘드리아

그리고 모든 식물이 갖고 있는 엽록소입니다.

 

이들의 세포내 공생은

영양분을 외부로부터 얻던 고세균이

스스로 에너지를 만드는 미생물을 흡수했다는 가설로 설명됩니다.

 

갯민숭달팽이에 속하는 엘리지아 클로로티카는

식물을 섭취한 후 그 속의 엽록체를 소화관 주변 세포에 들여보내

수개월간 광합성을 할 수 있습니다.

 

우연한 어느 날 흡수된 엽록체가 유전자 조합에 성공하고

다음 세대로 유전된다면 새로운 진화를 확인할 수 있지 않을까요?