처녀생식(parthenogenesis)라는 것이 있습니다.

안녕하세요?

최근에 과학동아 2017년 11월호를 읽다보니, 때아닌 '처녀생식(parthenogenesis)'가 논란이 되고 있는 현장이 있다는 것을 알았습니다. 여기 이 블로그에서도 바퀴벌레가 처녀생식을 한다는 것을 이야기 한 적이 있었습니다.

링크 : 바퀴벌레 박멸이 어려운 이유?

처녀생식, 혹은 단성생식이라고도 불리는 현상은 간단히 말을 하자면, 아버지쪽의 유전자 없이-정자의 도움이 없이, 외부의 자극에 의해서만 난자 혹은 알이 혼자서 분열하는 현상입니다.

아마 이 처녀생식이라는 단어를 처음 접하는 사람들에게는 위 내용이 무슨 소리인지 아리송 하실 건데요, 그래서 처녀 생식과 비교가 되는 일반적인 '정자'와 '난자'의 수정 과정과 비교를 해서 설명에 들어가 보도록 해 보겠습니다.

위 그림을 보시면, 먼저 우측에서는 정상적인 난자의 수정이 일어나는 것을 묘사하고 있습니다만, 좌측에서는 정자와 만나는 것 대신에 외부의 자극이 오는 것을 묘사하고 있습니다. 이게 무슨 차이가 있으며, 왜 중요하냐고 하실 분들이 계실 듯 한데, 이후의 발달 과정이라고 해야 할까요? 포유동물의 '태아'로 발달되어 가는 과정을 거친다는 점에서 똑같습니다.

문자 그대로 가자면, 정자의 도움이 없이 난자 혼자만으로 '다음세대'가 태어 난다고 해야 겠지만, 실제로는 완전한 태아로 되지는 못하는 몇 가지 이유가 있다고 합니다. 일단 이 이유를 당장 몇 줄의 문장만으로 설명하기에는 너무 양이 방대하기에 이 포스팅에서 다루지 않고, 나중에 다른 포스팅에서 다루도록 하겠습니다. 그럼 많은 분들이 궁금해 하실 것으로, 도대체 어떤 자극을 주었기에 정자가 들어가지도 않은 난자가 이렇게 되느냐 하실 것인데, 대표적으로 아래와 같은 자극을 준다고 합니다.

주로 전기 충격이 많이 사용되기는 하는데, 이 방법이 정확하게 어떻게 작용하는 지는 알려져 있지는 않습니다. 다만 일반적으로 난자-그것도 성숙해서 수정될 준비를 마친 난자는 정자와 만나는 시점에서 내부에 대량의 칼슘 이온의 농도가 증가하는 현상이 일어난다고 합니다. 그래서 전기 자극은 난자의 표면에 '구멍'을 뚫어서 세포 외부의 칼슘 이온이 난자 속으로 들어오게 하는 것입니다.

다만 난자의 표면에 구멍을 뚫는다는 점에서, 이 방법이 난자에 '손상'을 주기 때문에 잘못하면 난자만 터트리는 꼴이 날 수도 있습니다. 이런 위험성 때문에 구멍을 뚫는 방법으로 '초음파'를 사용하는 것을 논문에서 보았던 적도 있었습니다. 그럼 화학 약품을 사용하는 경우에는 전기 충격과는 약간은 다른 방식으로 작용을 합니다.

위 그림에서 묘사하고 있는 것처럼, 난자의 내부-주로 ER같은 곳ㄷ에서 칼슘이온을 저장하고 있습니다. 실제로 정자와 만나서 수정이 되면, 여기에 저장이 되어 있는 칼슘이 난자의 세포질로 흘러 나와서, 세포질 내의 칼슘 이온 농도를 증가 시켜 주는 역할을 한다고 합니다. 물론 이방법은 직접 난자에 물리적인 손상을 주지 않는 것 같으나, 그래도 어느정도 손상을 주는 것으로도 알려져 있습니다.

그리고 처녀 생식으로 세포 분열에 들어간 난자가 개체로 발전하지 못하는 가장 큰 이유는 '각인'이라고 알려진 imprinting의 문제가 있다고 합니다. 이게 어머니 쪽 유전자와 아버지 쪽 유전자의 각인이 다른데, 문제는 부모의 한쪽 유전자만 가지고서는 개체로 온전히 발달하지 못한다고 합니다.

다만 이 각인에 대한 내용을 시작하면, 이것 역시 한개의 온전한 포스팅만으로 다 다룰 수 없을 정도로 방대한 양입니다. 그래서 하는 수 없이 이쯤에서 포스팅을 마치도록 하며, 앞서 소개한 각인에 대해서는 언제 기회가 되면 다음번 다시 포스팅을 하도록 하겠습니다.