멘델의 법칙

23 4월, 2020
멘델의 법칙은 생물의 유전적 특성의 유전 패턴의 근간을 이루는 이론이다. 지금도 현대 유전학을 본격적으로 연구하기 이전에 기본적으로 이 법칙을 가르친다. 

그레고어 멘델(Gregor Johann Mendel)은 19세기 중반부터 아우구스티누스회 수도자였다. 뛰어난 관찰 능력 덕분에 유전학에 관한 이론을 최초로 개발할 수 있었고, 그 내용을 세 가지로 요약했다. 멘델의 법칙은 자신의 정원에 심은 완두콩에 대한 연구를 기반으로 한다. 수도자였던 사람이 어떻게 유전학의 아버지가 될 수 있었던걸까? 

멘델은 체코 브르노에 있는 성토마스 수도원에 살았다. 수도원의 정원에 녹색, 노란색, 부드럽고 거진 완두콩을 심고 완두콩이 자라는 과정을 관찰했다. 

다른 종류의 완두콩이 자라면서 서로 섞이지 않는다는 것을 발견했다. 둘 중 하나로 자랐던 것이다. 그는 완두콩이 빨리 자란다는 장점을 활용하여 다양한 식물 혼성체를 만들어 어떤 일이 일어나는지 관찰하기 시작했다.

멘델의 법칙

멘델의 제 1법칙 (우열의 법칙)

‘우열의 법칙’이라고도 부른다. 멘델은 간단한 실험을 했다. 과수원에 자주색과 흰 색 두 가지 종류의 완두콩이 있었는데 두 개를 교배했다.

  • 흰색 수컷(AA) x 자주색 암컷(aa)
  • 자주색 수컷(aa) x 흰색 암컷(AA)
  • 이 결과, 100% 자주색 꽃의 1세대 식물을 얻었다(Aa).

괄호 안의 문자는 색깔을 결정하는 유전자 쌍을 뜻한다. 두 개의 문자는 양쪽 부모에게서 하나씩 얻은 2개의 유전자에 해당된다. 자주색으로 색깔이 같다면 두 개의 유전자는 같지만 교배된 것은 다르다. 멘델이 얻은 1 세대는 자주색이지만 Aa 라고 썼다.

멘델 법칙

이제 제 2법칙에 관해 알아보자. 수도자였던 그는 또 어떤 실험을 했을까?

멘델의 제 2법칙 (분리의 법칙)

멘델은 완두콩 교배로 자주색 꽃이 피는 잡종 식물(Aa)를 얻었다. 이것을 다른 것과 다시 교배했고, 그 결과 25%는 흰색, 75%는 자주색 식물로 나타났다. 

멘델이 유전학의 아버지라는 별명을 얻은 것은 그가 실험에서 얻은 결과를 정확하고 훌륭하게 해석한 덕분이었다.  그가 실험을 할 당시 DNA 를 발견하지 않았다. 멘델이 처음 실험을 한 후 75년이 지난 후에 왓슨과 크릭이 발견했다.

그는 간단하게 십자가를 그렸다. 각 십자가의 유전자는 따로 교배했다. Aa x Aa를 교배해 3유전자형을 얻었다. 1/4 AA, 1/4 Aa, 1/4 aA 는 모두 자주색, 1/4 aa는 흰색이었다.

언뜻보기에 자주색 꽃 완두콩은 같아 보이지만 세포, DNA는 다르다. 멘델은 여기서 또 다른 실험을 한다. 

멘델 제 3법칙 (독립의 법칙)

멘델은 제 2법칙을 얻은 실험을 근거로 제 3법칙을 제안하였다. (DNA는 아직 발견되지 않았다.)

멘델은 이번 실험을 할 때 일련의 십자가를 개발해서 적용했다. 씨앗의 특징, 노란색/녹색 및 부드러움/거침에 주목했다. 그는 서로 다른 특성이 교배되는지 아닌지가 궁금했다. 

 

멘델 법칙

그는 첫 번째 실험처럼 몇 가지 순수한 종자에 십자가를 그려 유전적으로 균질한 1세대(F 1)를 얻었다.

그 이후 그는 이것을 열성 부모라고 불렀다. 두 유전자가 동일할 때(aabb)만 발견되는 특징이었다. 실험 결과 각 품종, 부드러운 녹색, 부드러운 노란색, 거친 녹색, 거친 노란색이 각각 25%씩 고르게 나타났다.

멘델은 여기서 특징이 독립적으로 유전된다는 것을 발견했다. 결과적으로 과학은 항상 그렇지 않다는 것을 확인했다. DNA와 밀접하게 연관되어 있어 이미 유전적 특성이 서로 연결되어 있기 때문이다. 

멘델의 법칙 요약

멘델은 순수 품종이라고 부르는 것을 교배해 유전 정보 전달 패턴에 관한 3가지 유전적인 법칙을 제시했다. 그는 평생에 거쳐 몇 가지 실험을 더 수행했고 관찰 가능한 특징의 수를 늘렸다.

그 이후 유전학에서는 엄청난 발전이 있었다. 150년 만에 유전자 변형 물질, 클론, 심지어 사람을 복제할 수 있게 된 것은 정말 놀라운 일이다.

  • UCM. (última consulta julio 2019).Los experimentos de Mendel [artículo en revista]. recuperado de: www.ucm.es
  • Museo de la ciencia. (última consulta agosto 2019). las leyes de Mendel [artículo en web]. Recuperado de: www.museovirtual.csic.es