맨위로가기

분열 (생물학)

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

분열(Fission)은 생물이 무성적으로 번식하는 방법으로, 하나의 개체가 둘 이상의 개체로 분리되는 과정을 의미한다. 분열은 크게 이분법, 다분열, 원형질분열, 클론 분열, 집단 분열로 나뉜다. 이분법은 세균이나 고세균, 일부 세포 소기관에서 나타나는 가장 단순한 형태의 분열로, 하나의 세포가 두 개의 딸세포로 나뉜다. 다분열은 원생생물에서 모세포가 여러 번 분열하여 다수의 딸세포를 생성하는 방식이다. 원형질분열은 다핵성 세포가 세포질 분열을 통해 여러 개의 다핵 세포를 형성하는 분열 방식이다. 클론 분열은 다세포 생물에서 신체의 일부가 분리되어 새로운 개체로 성장하는 방식이며, 집단 분열은 하나의 개체군이 여러 개의 작은 개체군으로 나뉘는 현상을 말한다.

2. 이분법 (Binary Fission)

고세균과 세균의 역에 속하는 생물은 이분열로 생식한다. 이 무성생식이나 세포 분열의 형태는 진핵생물 내의 몇몇 세포 소기관(미토콘드리아 등)에서도 사용된다. 이분열은 살아있는 원핵 세포 또는 세포 소기관을 각각이 원래 크기까지 성장할 가능성을 가진 두 부분으로 분할함으로써 생식을 가져온다.[4]

간균의 세포 증식(세포 신장)과 이분열의 모식도. 파란색과 빨간색 선은 각각 오래된 세포벽과 새롭게 생성된 세포벽을 나타낸다.
(1) 균체 중앙에서 성장하는 것. 예를 들어 고초균(Bacillus subtilis), 대장균(Escherichia coli) 등.
(2) 선단 성장(정단 생장)하는 것. 예를 들어 디프테리아균(Corynebacterium diphtheriae) 등. 이것은 세균 증식이다.

2. 1. 원핵생물의 이분법

고세균과 세균 도메인의 생물은 이분법으로 번식한다. 이 형태의 무성 생식 및 세포 분열은 일부 세포 소기관(예: 미토콘드리아) 내에서도 사용된다. 이분법은 살아있는 원핵생물 세포 (또는 세포 소기관)를 두 부분으로 나누어 번식하며, 각 부분은 원래 크기로 성장할 수 있다.[4]

세균의 이분법


이분법의 단계는 다음과 같다.

# 이분법 이전의 세균은 DNA가 촘촘하게 꼬여 있는 상태이다.

# 세균의 DNA는 풀리고 복제된다.

# 세균이 분열을 준비하기 위해 크기를 늘리면서 DNA가 세균의 각 극으로 당겨진다.

# 새로운 세포벽(중격)이 완전히 발달하여 세균이 완전히 분열된다.

# 새로운 딸세포는 촘촘하게 꼬인 DNA 막대, 리보솜 및 플라스미드를 갖는다. 이것들은 이제 완전히 새로운 유기체이다.

단일 DNA 분자가 먼저 복제된 다음, 각 사본을 세포막의 다른 부분에 부착된다. 세포가 분리되기 시작하면 복제된 염색체와 원래 염색체가 분리된다. 이 무성 생식의 결과는 모든 세포가 유전적으로 동일하다는 것이다. 즉, 동일한 유전 물질을 가지고 있다는 것을 의미한다(무작위 돌연변이 제외). 진핵 세포가 사용하는 유사 분열 및 감수 분열 과정과 달리, 이분법은 세포 내에 방추사가 형성되지 않고 일어난다.

자연적으로 세포벽을 성장시키지 않는 세균이 어떻게 분열하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없지만, L-형의 출아와 같은 분열 과정과 유사한 압출 및 분리와 유사할 것으로 생각된다.[10]

2. 1. 1. FtsZ 단백질의 역할

FtsZ는 진핵생물의 β-튜불린과 상동성을 가지며, 진핵생물의 유사분열 동안 사용되는 미세 소관 세포골격을 구성하는 블록이다.[5] FtsZ는 세균에서 미래의 분열 위치에 처음으로 국한되는 단백질로 여겨지며, FtsZ 결합 단백질에 의해 고정된 Z 링으로 조립되어 두 딸세포 사이의 분열면을 정의한다.[6][5]

MinC와 MinD는 분열 억제제로서 함께 작용하여 FtsZ 링 형성을 차단한다. MinE는 세포 중앙에서 MinCD 활성을 멈추게 하여 FtsZ가 이분법을 수행하도록 한다.[7]

새로운 세포벽의 성장은 FtsZ 중합과 "Z-링" 형성에 의해 유발되며, 세균을 분리하기 시작한다.[8]

L-형 세균이라고 불리는, 세포벽을 생성하지 않도록 만들어진 세균에 대한 연구는 FtsZ가 작용하기 위해 세포벽이 필요하다는 것을 보여준다.[9]

2. 1. 2. 이분법 속도

이분열은 일반적으로 빠르지만, 속도는 종에 따라 다르다. 대장균의 경우, 세포는 일반적으로 37°C에서 약 20분마다 분열한다.[11] 새로운 세포가 자체적으로 이분열을 거치기 때문에, 이분열에 필요한 시간은 박테리아 배양액이 포함하는 세포 수가 두 배로 증가하는 데 필요한 시간이기도 하다. 따라서 이 기간을 배가 시간이라고 할 수 있다. 결핵균의 일부 균주는 배가 시간이 거의 100시간에 달할 수 있다.[12] 박테리아의 성장은 영양분 가용성 및 사용 가능한 공간을 포함한 요인에 의해 제한되므로, 이분열은 박테리아 배양액이 성장의 정지기에 들어가면 훨씬 낮은 속도로 발생한다.

2. 1. 3. 고세균의 이분법

테르모프로테오타(이전 크렌아르케오타)는 세포벽과 FtsZ 기작을 가지고 있지 않다. 이들은 진핵생물의 ESCRT-III 시스템(ESCRT-III system|ESCRT-III 시스템영어) (Cdv로도 알려짐)의 원시 버전을 사용하여 막을 조작하여 분리하는데, 특히 곧 분리될 두 딸세포의 중간으로 들어가 분리한다.[13][10] 유리아르케오타는 세균처럼 FtsZ를 사용한다.[5][14]

2. 2. 세포 소기관의 이분법

진핵생물 세포 내의 일부 세포 소기관은 이분법으로 번식한다. 미토콘드리아 분열은 세포가 활발하게 유사 분열을 하고 있지 않을 때에도 세포 내에서 빈번하게 일어나며, 이는 세포 대사 조절에 필요하다.[44] 엽록체와 일부 미토콘드리아(동물에는 없음)는 세균의 세포 내 공생으로 기원한 세포 소기관이며, 세균과 유사하게 FtsZ 단백질을 사용한다.[34][45]

2. 3. 이분법의 종류

이분법은 세포 분열면의 방향에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

종류설명예시
불규칙적세포질 분열은 어떤 평면에서도 일어날 수 있지만, 항상 핵분열(핵 분열) 평면에 수직이다.아메바
종축적세포질 분열은 세로축을 따라 일어난다.유글레나와 같은 편모충
횡축적세포질 분열은 가로축을 따라 일어난다.짚신벌레와 같은 섬모충 원생동물
사축적세포질 분열은 비스듬하게 일어난다.케라티움


3. 다분열 (Multiple Fission)

다분열은 하나의 세포가 여러 개의 딸세포로 분열하는 방식이다. 포자충, 조류 등 일부 원생생물에서 나타난다. 모세포의 세포핵은 무사분열을 통해 여러 개의 핵으로 나뉜 후, 세포질이 분리되어 여러 딸세포를 형성한다.[17][18][19]

일부 기생성 단세포 유기체도 이와 비슷한 과정을 거친다.

3. 1. 원생생물의 다분열

포자충, 조류 등 일부 원생생물에서 다분열이 나타난다. 모세포의 세포핵은 여러 번 무사분열하여 다수의 핵을 생성한다. 이후 세포질이 분리되어 여러 개의 딸세포를 형성한다.[17][18][19]

일부 기생성 단세포 유기체는 단일 부모 세포에서 수많은 딸세포를 생성하기 위해 다분열과 유사한 과정을 거친다. 인간 기생충인 ''Blastocystis hominis''의 분리체는 4~6일 이내에 그러한 과정을 시작하는 것으로 관찰되었다.[20] 물고기 기생충 ''Trypanosoma borreli''의 세포도 이분열과 다분열에 모두 참여하는 것으로 관찰되었다.[21]

아피콤플렉스 문의 경우, 분열생식(schizogony)은 메로고니(merogony), 스포로고니(sporogony), 가메토고니(gametogony)로 나타난다. 메로고니는 메로조이트를 생성하고,[51][52] 스포로고니는 스포로조이트를, 가메토고니는 미세 배우자를 생성한다.

녹조류는 두 개 이상의 딸세포로 분열하는 경우가 있다. 딸세포의 정확한 수는 조류의 종류에 따라 다르며, 온도와 빛의 영향을 받는다.[53]

3. 2. 세균의 다분열

대부분의 세균은 주로 이분법으로 번식하지만, 일부 세균 종은 다분열을 통해 번식하기도 한다. 다분열은 포자 형성으로 시작하거나 끝날 수 있다.[25] 기니피그의 공생체인 ''Metabacterium polyspora''는 분열 시 여러 개의 내생포자를 형성한다.[26] 일부 시아노박테리아 종 또한 다분열로 번식한다.[27]

4. 분열 (Plasmotomy)

일부 원생생물은 '''원형질분열'''이라는 분열 방식으로 번식한다. 이 유형의 분열에서는 다핵 성체 부모가 세포질 분열을 거쳐 두 개의 다핵(또는 공세포질) 딸세포를 형성한다. 이렇게 생성된 딸세포는 추가적인 유사분열을 거친다.[1]

오팔리나와 펠로믹사가 이러한 방식으로 번식한다.[1]

5. 클론 분열 (Clonal Fragmentation)

다세포 또는 군체 생물에서 분열은 무성 생식의 한 형태이며, 생물이 조각으로 쪼개지는 현상이다. 이러한 각 조각은 성숙하여 완전히 성장한 클론 개체로 발달하며, 이는 원래 생물의 복제본이다. 극피동물에서 이러한 생식 방법은 일반적으로 '''분열생식'''이라고 한다.[28][57]

6. 집단 분열 (Population Fission)

하나의 개체군이 여러 개의 작은 개체군으로 나뉘는 현상을 집단 분열이라고 한다. 개체군은 이주, 지리적 격리 등의 요인으로 분열될 수 있다. 집단 분열은 새롭게 고립된 더 작은 집단에서 유전적 변이를 초래하므로, 종분화의 전조 현상으로 간주되기도 한다.[29][30]

참조

[1] 서적 Principles of regenerative biology. Elsevier Academic Press
[2] 논문 Intraspecific competition affects population size and resource allocation in an ant dispersing by colony fission http://urn.fi/URN:NB[...] 2010-11
[3] 논문 Modes of speciation and the lifespans of species under neutrality: a response to the comment of Robert E. Ricklefs.
[4] 웹사이트 Binary Fission - Definition, Steps and Examples https://biologydicti[...] 2024-08-02
[5] 논문 FtsZ and the division of prokaryotic cells and organelles 2005-11
[6] 서적 Microbiology OpenStax
[7] 논문 Effect of minCD on FtsZ ring position and polar septation in Bacillus subtilis 1998-11
[8] 웹사이트 Binary Fission: Steps, Types, Examples (vs. Mitosis) https://microbenotes[...] 2024-08-02
[9] 논문 Life without a wall or division machine in Bacillus subtilis 2009-02
[10] 논문 FtsZ-less cell division in archaea and bacteria 2010-12
[11] 논문 Escherichia coli physiology in Luria-Bertani broth 2007-12
[12] 논문 Mycobacterial virulence. Virulent strains of Mycobacteria tuberculosis have faster in vivo doubling times and are better equipped to resist growth-inhibiting functions of macrophages in the presence and absence of specific immunity 1993-06
[13] 논문 Ancient ESCRTs and the evolution of binary fission 2009-11
[14] 논문 Evolution of diverse cell division and vesicle formation systems in Archaea 2010-10
[15] 논문 Mechanisms of mitochondrial fission and fusion 2013-06
[16] 논문 An ancestral bacterial division system is widespread in eukaryotic mitochondria 2015-08
[17] 웹사이트 Reproduction - Binary fission: Multiple fission https://www.britanni[...] Encyclopædia Britannica
[18] 서적 Fungi, Algae, and Protists https://books.google[...] The Rosen Publishing Group 2016-12-21
[19] 서적 Animal Forms And Functions: Invertebrata https://books.google[...] Sarup & Sons 2016-12-21
[20] 논문 A multiple fission-like mode of asexual reproduction in Blastocystis hominis 1994
[21] 논문 Growth, morphology and division of flagellates of the genus Trypanoplasma (Protozoa, Kinetoplastida) in vitro 1990
[22] 서적 Illustrated glossary of protoctista: vocabulary of the algae, apicomplexa, ciliates, foraminifera, microspora, water molds, slime molds, and the other protoctists https://books.google[...] Jones & Bartlett Learning 2016-12-21
[23] 서적 Insect pathology https://books.google[...] Gulf Professional Publishing 2016-12-21
[24] 논문 Cell-cycle regulation in green algae dividing by multiple fission 2014-06
[25] 논문 Alternatives to binary fission in bacteria 2005-03
[26] 논문 Propagation by sporulation in the guinea pig symbiont Metabacterium polyspora 1998-08
[27] 논문 Generic Assignments, Strain Histories and Properties of Pure Cultures of Cyanobacteria 1979-03-01
[28] 서적 Stem Cells in Marine Organisms Springer 2016-12-21
[29] 논문 Fission and the Genetic Variance Among Populations: The Changing Demography of Forked Fungus Beetle Populations 1994-05
[30] 논문 Fission models of population variability 1979-10
[31] 서적 Principals of regenerative biology. Elsevier Academic Press
[32] 논문 Intraspecific competition affects population size and resource allocation in an ant dispersing by colony fission http://urn.fi/URN:NB[...] 2010-11
[33] 논문 Modes of speciation and the lifespans of species under neutrality: a response to the comment of Robert E. Ricklefs.
[34] 논문 FtsZ and the division of prokaryotic cells and organelles 2005-11
[35] 서적 Microbiology OpenStax
[36] 논문 Effect of minCD on FtsZ ring position and polar septation in Bacillus subtilis 1998-11
[37] 논문 Targeting Bacterial Cell Division: A Binding Site-Centered Approach to the Most Promising Inhibitors of the Essential Protein FtsZ 2020-02
[38] 논문 Life without a wall or division machine in Bacillus subtilis 2009-02
[39] 논문 FtsZ-less cell division in archaea and bacteria 2010-12
[40] 논문 Escherichia coli physiology in Luria-Bertani broth 2007-12
[41] 논문 Mycobacterial virulence. Virulent strains of Mycobacteria tuberculosis have faster in vivo doubling times and are better equipped to resist growth-inhibiting functions of macrophages in the presence and absence of specific immunity 1993-06
[42] 논문 Ancient ESCRTs and the evolution of binary fission 2009-11
[43] 논문 Evolution of diverse cell division and vesicle formation systems in Archaea 2010-10
[44] 논문 Mechanisms of mitochondrial fission and fusion 2013-06
[45] 논문 An ancestral bacterial division system is widespread in eukaryotic mitochondria 2015-08
[46] 웹사이트 Reproduction - Binary fission: Multiple fission https://www.britanni[...] Encyclopædia Britannica 2019-03-06
[47] 서적 Fungi, Algae, and Protists https://books.google[...] The Rosen Publishing Group 2016-12-21
[48] 서적 Animal Forms And Functions: Invertebrata https://books.google[...] Sarup & Sons 2016-12-21
[49] 논문 A multiple fission-like mode of asexual reproduction in Blastocystis hominis 1994
[50] 논문 Growth, morphology and division of flagellates of the genus Trypanoplasma (Protozoa, Kinetoplastida) in vitro 1990
[51] 서적 Illustrated glossary of protoctista: vocabulary of the algae, apicomplexa, ciliates, foraminifera, microspora, water molds, slime molds, and the other protoctists https://books.google[...] Jones & Bartlett Learning 2016-12-21
[52] 서적 Insect pathology https://books.google[...] Gulf Professional Publishing 2016-12-21
[53] 논문 Cell-cycle regulation in green algae dividing by multiple fission 2014-06
[54] 논문 Alternatives to binary fission in bacteria 2005-03
[55] 논문 Propagation by sporulation in the guinea pig symbiont Metabacterium polyspora 1998-08
[56] 논문 Generic Assignments, Strain Histories and Properties of Pure Cultures of Cyanobacteria 1979-03-01
[57] 서적 Stem Cells in Marine Organisms Springer 2016-12-21
[58] 논문 Fission and the Genetic Variance Among Populations: The Changing Demorgraphy of Forked Fungus Beetle Populations 1994-05
[59] 논문 Fission models of population variability 1979-10


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com