뿌리학습 · 중학 과학탐구
멘델 유전과 사람의 유전
부모의 형질이 자손에게 전해지는 현상을 유전이라고 한다. 멘델은 완두를 이용한 실험을 통해 형질이 일정한 규칙에 따라 전달된다는 사실을 밝혀냈다.
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개념 정리
완두를 고른 것에는 이유가 있다. 완두는 한 세대가 짧아 여러 세대를 관찰하기 쉽고, 자손의 수가 많아 비율을 확인하기 좋으며, 둥근 것과 주름진 것처럼 뚜렷하게 구분되는 형질을 가지고 있다. 게다가 교배를 사람이 조절할 수 있다.
용어부터 정리하자. 겉으로 드러나는 형질을 표현형이라 하고, 그 형질을 결정하는 유전자의 조합을 유전자형이라 한다. 형질을 결정하는 유전자는 하나가 아니라 쌍으로 존재하며, 서로 짝을 이루는 이 유전자들을 대립 유전자라고 한다. 대립 유전자의 조합이 같은 것끼리 이루어진 경우를 순종, 서로 다른 것으로 이루어진 경우를 잡종이라고 한다. 순종과 잡종은 형질의 종류가 아니라 유전자 조합의 상태를 말한다.
멘델은 순종끼리 교배했을 때 자손에서 한쪽 형질만 나타나는 것을 발견했다. 이때 겉으로 드러난 쪽을 우성, 드러나지 않은 쪽을 열성이라고 한다. 여기서 반드시 짚어야 할 점이 있다. 우성은 더 좋거나 더 흔하다는 뜻이 아니다. 두 유전자가 함께 있을 때 어느 쪽이 겉으로 나타나는지를 말할 뿐이다. 실제로 열성 형질이 집단에서 더 흔한 경우도 있다.
또 하나 중요한 점은 겉으로 보이지 않는다고 사라진 것이 아니라는 사실이다. 잡종 1대에서 열성 형질이 보이지 않았지만, 이들끼리 교배한 잡종 2대에서 열성 형질이 다시 나타난다. 열성 유전자는 그대로 남아 있었고 다만 드러나지 않았을 뿐이다.
왜 다시 나타나는지는 생식세포가 만들어지는 과정과 연결된다. 유전자는 쌍으로 존재하는데, 생식세포가 만들어질 때 이 쌍이 나뉘어 각 생식세포에 하나씩 들어간다. 그리고 수정될 때 다시 쌍을 이룬다. 이것을 분리의 법칙이라고 하며, 앞서 배운 생식세포 형성에서 염색체가 나뉘는 과정과 맞물린다.
이 원리로 자손의 형질을 예측할 수 있다. 잡종 1대끼리 교배하면 잡종 2대에서 우성 형질과 열성 형질이 대략 3 대 1의 비로 나타난다. 여기서 이 값의 의미를 정확히 이해해야 한다. 3 대 1은 많은 자손을 얻었을 때 기대되는 비율이지 정해진 개수가 아니다. 자손 넷 중 반드시 하나가 열성으로 나온다는 뜻이 아니라, 각각의 자손이 열성일 확률이 넷 중 하나라는 뜻이다. 자손의 수가 많아질수록 실제 비율이 이 값에 가까워진다.
여기서 흔한 착각을 하나 더 짚자. 앞의 자손이 우성이었으니 다음은 열성이 나올 차례라고 생각하기 쉽다. 그렇지 않다. 각각의 수정은 서로 영향을 주지 않으며, 앞의 결과가 다음 결과의 확률을 바꾸지 않는다.
이제 사람의 유전으로 넘어가자. 사람에게도 같은 유전 원리가 적용되지만 연구 방법은 다를 수밖에 없다. 사람은 실험을 위해 교배할 수 없고, 한 세대가 길며, 한 번에 태어나는 자손의 수도 적기 때문이다. 그래서 여러 세대의 형질을 조사해 그림으로 나타낸 가계도를 분석하거나, 유전자 구성이 같은 쌍둥이를 비교해 유전과 환경의 영향을 구분하거나, 많은 사람을 대상으로 형질의 분포를 조사하는 방법을 쓴다.
사람의 형질 중에는 대립 유전자 한 쌍으로 결정되어 뚜렷하게 구분되는 것도 있지만, 그렇지 않은 것도 많다. 키나 피부색처럼 여러 유전자가 함께 관여하고 환경의 영향까지 받는 형질은 뚜렷이 나뉘지 않고 여러 단계에 걸쳐 연속적으로 나타난다. 모든 형질을 한 쌍의 유전자로 설명할 수 있는 것은 아니다.
이 단원 시험에서 묻는 것
학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.
- [9과21-04]멘델 유전 실험의 의의와 원리를 이해하고, 멘델 유전 원리가 적용되는 유전 현상을 조사하여 협력적으로 소통할 수 있다.
자주 하는 착각
유전 용어와 우열
- 우성을 더 좋거나 더 흔한 형질로 본다. 우성이라는 말이 우수하다는 뜻으로 읽히기 때문이다. 우성은 두 형질이 함께 있을 때 겉으로 드러나는 쪽을 가리킬 뿐이다. 좋고 나쁨이나 많고 적음과는 관계가 없다.
- 열성 형질은 드물게 나타난다고 본다. 1번의 오해가 이어진 결과다. 집단에서 얼마나 흔한지는 우열과 별개로 정해진다. 열성 형질이 더 흔한 경우도 있다.
- 표현형과 유전자형을 구분하지 않는다. 겉모습으로 유전자를 알 수 있다고 생각하기 때문이다. 겉으로 드러난 형질이 표현형이고 유전자의 조합이 유전자형이다. 우성 형질이 겉으로 보이더라도 유전자형은 두 가지일 수 있다.
- 순종과 잡종을 형질의 종류로 본다. 이름이 형질을 가리키는 것처럼 들리기 때문이다. 순종과 잡종은 유전자 조합이 같은 것끼리인지 다른 것끼리인지를 말한다.
분리의 법칙과 교배 결과
- 유전자가 하나씩 전달된다고 본다. 형질 하나에 유전자 하나라고 생각하기 때문이다. 형질을 결정하는 유전자는 쌍으로 존재하며, 생식세포가 만들어질 때 쌍이 나뉘어 하나씩 들어간다.
- 자손의 비율을 실제 개체 수로 확정된 값이라고 본다. 3 대 1이라는 비가 결과처럼 제시되기 때문이다. 이 값은 많은 자손을 얻었을 때 기대되는 비율이며, 각각의 자손이 열성일 확률은 넷 중 하나다. 자손 넷 중 정확히 하나가 열성으로 나온다는 뜻이 아니다.
- 앞선 자손이 우성이었으니 다음은 열성이 나올 차례라고 본다. 비율을 순서로 이해하기 때문이다. 각각의 수정은 서로 영향을 주지 않는다. 앞의 결과가 다음 결과를 바꾸지 않는다.
- 잡종 1대에서 열성 유전자가 사라졌다고 본다. 열성 형질이 겉으로 보이지 않기 때문이다. 유전자는 그대로 남아 있고 겉으로 드러나지 않을 뿐이다. 그래서 잡종 2대에서 다시 나타난다.
사람의 유전
- 사람의 유전도 교배 실험으로 연구할 수 있다고 본다. 완두 실험을 먼저 배우기 때문이다. 사람은 마음대로 교배할 수 없고 한 세대가 길며 자손 수가 적다. 그래서 가계도나 쌍둥이, 집단을 조사하는 방법을 쓴다.
- 모든 형질이 대립 유전자 한 쌍으로 결정된다고 본다. 완두의 형질이 그렇게 설명되기 때문이다. 키나 피부색처럼 여러 유전자와 환경이 함께 관여해 여러 단계로 나타나는 형질도 있다.
이런 오개념, 나도 갖고 있을까?
우성 형질은 열성 형질보다 더 우수하거나 사람들에게 더 흔하게 나타나는 형질이다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
'우성'이라는 단어가 '우수하다'는 뜻처럼 느껴져서 우성 형질이 더 좋거나 더 흔한 형질이라고 생각하기 쉬워요. 하지만 우성과 열성은 단지 두 형질이 함께 있을 때 어느 쪽이 겉으로 드러나느냐를 구분하는 말이에요. 실제로 우성 형질이 열성 형질보다 뛰어나다거나 집단에서 더 많이 나타난다는 의미는 전혀 담겨 있지 않아요.
집단에서 열성 형질이 얼마나 흔한지는 우열 관계와 별개로 결정된다.정답 보기
O (맞는 설명이에요)
우성은 '강한 것', 열성은 '약한 것'이라는 느낌 때문에 열성 형질은 자연적으로 사라지거나 드물게 존재할 것이라고 생각하기 쉬워요. 실제로는 형질의 우열과 집단에서의 빈도는 서로 다른 문제예요. 경우에 따라서는 열성 형질이 우성 형질보다 집단에서 더 흔하게 나타날 수도 있어요.
우성 형질이 겉으로 나타나면 그 개체의 유전자형은 하나로 정해진다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
겉모습(표현형)이 같으면 유전자의 조합(유전자형)도 같다고 생각하기 쉬워요. 예를 들어 우성 형질이 보이면 유전자형이 하나뿐이라고 여기기 쉽죠. 실제로는 표현형과 유전자형은 다른 개념이에요. 우성 형질이 겉으로 드러나더라도 유전자형은 우성 유전자 두 개인 경우와 우성·열성 유전자가 각각 하나씩인 경우, 두 가지가 모두 가능해요.
나머지 OX 문제와 4지선다 문제는 앱에서 풀어볼 수 있어요.
자주 묻는 질문
교육부 고시 제2022-33호 과학탐구 교육과정 기반