자가수정

3. 장점

자가수정은 번식 파트너가 없거나 매개체가 부족한 환경에서 번식을 가능하게 한다. 원생생물에서는 유전적 다양성을 확보하고 불리한 환경 변화에 대한 적응력을 높이는 수단이 될 수 있다. 또한, DNA 손상 복구 및 유해한 대립 유전자 제거에 기여할 수 있다.^[14]

속씨식물의 약 10~15%는 자가수정을 주로 하는데,^[9] 이는 식물의 수술에서 나온 화분의 정자가 같은 식물의 암술로 이동하여 존재하는 난세포를 수정할 때 발생한다. 자가수분은 완전히 자가적으로 또는 지(근)수분으로 수행될 수 있다. 전자의 경우, 결합하는 난세포와 정자 세포는 같은 꽃에서 나온다. 후자의 경우, 정자 세포와 난세포는 같은 식물의 다른 꽃에서 나올 수 있지만, 여전히 자가수분으로 간주된다.^[10]

자가수정은 현화식물과 원생생물에서 몇 가지 장점을 보인다. 현화식물의 경우, 수정에 다른 식물에 의존하는 매개체에 의존할 필요가 없다. 원생생물은 생식 방식을 다양화하여 불리한 환경 변화가 발생하면 자가수정을 통해 자손을 낳을 수 있다. 극단적인 상황에서, 이러한 형태의 생식은 환경에서 적합성을 증가시킬 자손의 유전자형을 생성할 수 있다. 이는 단세포 유기체의 자가수정에 내재된 유전적 퇴화와 리모델링의 특성 때문이다.^[19]

4. 단점

자가수정은 유전적 다양성을 감소시켜 질병이나 환경 변화에 취약하게 만들 수 있다. 이는 근친 교배 우울증을 초래하여 개체의 생존 능력과 번식 능력을 저하시킬 수 있다.^[11] 애기장대는 주로 자가 수분을 하는 식물로, 야생에서의 타가 교배율이 0.3% 미만이며, 자가 수분은 대략 백만 년 이상 전에 진화한 것으로 보인다.^[12][13]

유공충류의 경우, 자가수정 결과로 상당히 작은 크기의 자손이 생성되는데,^[20] 이는 생존 경쟁에서 불리하게 작용할 수 있다. 예를 들어, ''알로그로미아 라티콜라리스''의 자가수정은 이분법으로 생기는 세포보다 훨씬 작은 딸세포를 생성한다.^[8]

4. 1. 유전적 결과

5. 진화

속씨식물의 약 10~15%는 주로 자가 수정을 한다.^[9] 자가 수분은 속씨식물에서 발생하는 자가 수분의 한 예이다. 자가 수분은 식물의 수술에서 나온 화분의 정자가 같은 식물의 암술로 이동하여 존재하는 난세포를 수정시킬 때 발생한다. 자가 수분은 완전히 자가적으로 또는 지(근)수분으로 수행될 수 있다. 전자의 경우, 결합하는 난세포와 정자 세포는 같은 꽃에서 나온다. 후자의 경우, 정자 세포와 난세포는 같은 식물의 다른 꽃에서 나올 수 있다. 후자의 방법은 자가 수분과 정상적인 유성 생식의 경계를 모호하게 만들지만, 여전히 자가 수분으로 간주된다.^[10]

자가수분은 유해한 열성 돌연변이의 발현으로 인해 근친 교배 우울증을 초래할 수 있다.^[11] 자가 수분을 따르는 감수 분열은 유전적 변이를 거의 발생시키지 않으므로, 자가 수분 식물에서 감수 분열이 자손을 생산하기 위한 더 간단하고 비용이 적게 드는 무성 생식 과정보다 선호되어 장기간에 걸쳐 적응적으로 유지되는 방법에 대한 의문을 제기한다. 예를 들어, ''애기장대''(Arabidopsis thaliana)는 주로 자가 수분을 하는 식물이며, 야생에서의 타가 교배율이 0.3% 미만으로 추정되고,^[12] 자가 수분은 대략 백만 년 이상 전에 진화한 것으로 보인다.^[13] 자가 수분 식물에서 감수 분열의 장기간 유지를 설명할 수 있는 적응적 이점은 DNA 손상의 효율적인 재조합 복구이다.^[14]

타가수분에서 자가수분으로의 진화적 전환은 식물에서 가장 빈번하게 일어나는 진화적 변화 중 하나이다.

피자식물에서의 자가수정과 단세포 종에서의 자가수정은 근본적으로 다르며, 식물과 원생생물은 관련이 없으므로 두 경우 모두 별도로 진화했을 가능성이 높다. 그러나 자손에게서 발생하는 전반적인 유전적 변이가 적기 때문에 생명 나무에서 자가수정이 어떻게 유지되어 왔는지는 완전히 밝혀지지 않았다.

참조

_[1] 논문 Autogamy in Paramecium cell cycle stage-specific commitment to meiosis 1986
_[2] 간행물 Nuclear reorganization processes in Paramecium aurelia, with descriptions of autogamy and 'hemixis'
_[3] 간행물 DNA repair and longevity assurance in Paramecium tetraurelia
_[4] 간행물 Accumulation of DNA damages in aging Paramecium tetraurelia
_[5] 간행물 Lack of telomere shortening during senescence in Paramecium
_[6] 간행물 Cohesion of Clonal Life History, Senescence and Rejuvenation Induced by Autogamy of the Histophagous Ciliate Tetrahymena Rostrata
_[7] 간행물 Autogamy in Allogromia laticollaris (Foraminifera)
_[8] 서적 Modern Foraminifera Kluwer Academic 1999
_[9] 간행물 Evolutionary consequences of self-fertilization in plants 2013-06
_[10] 간행물 Contributions of Autogamy and Geitonogamy to Self-Fertilization in a Mass-Flowering, Clonal Plant
_[11] 간행물 The genetics of inbreeding depression
_[12] 간행물 Population genetic structure and outcrossing rate of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh
_[13] 간행물 The evolution of selfing in Arabidopsis thaliana
_[14] 서적 Molecular Genetics of Development
_[15] 간행물 Sexual development and cryptic sexuality in fungi: insights from ''Aspergillus'' species 2012-01
_[16] 간행물 Evolution of the fungal self-fertile reproductive life style from self-sterile ancestors 1999-05-11
_[17] 간행물 Functional and Expression Analyses of the Pneumocystis MAT Genes Suggest Obligate Sexuality through Primary Homothallism within Host Lungs 2018-02-20
_[18] 간행물 Evolution of sexual reproduction: A view from the fungal kingdom supports an evolutionary epoch with sex before sexes 2015-12
_[19] 웹사이트 Using a Cost-benefit Approach to Understand the Evolution of Self-fertilization in Plants: The Perplexing Case of Aquilegia Canadensis (Ranunculaceae) 2004
_[20] 간행물 Contributions of Autogamy and Geitonogamy to Self-Fertilization in a Mass-Flowering, Clonal Plant
_[21] 간행물 Genetic damage, mutation, and the evolution of sex 1985-09