[생명과학] 다세포 생물의 발생(세포질 결정인자, 난할)

내용에 오류가 있거나 표현이 부족할 수 있습니다.

 

발생

발생이란 하나의 세포에서 시작하여 배아를 거쳐 성체가 되는 일련의 과정을 말합니다.

단세포 생물은 세포 하나가 하나의 생명체이기 때문에 다세포 생물에 비해 발생 과정이 매우 단순하지만 다세포 생물은 단순히 세포 분열만으로 발생이 일어나지는 않습니다.

다세포 생물의 발생은 다음과 같은 단계로 진행됩니다.

 

1. 결정 : 어떤 종류의 세포가 될 것인지를 결정하는 단계

2. 분화 : 세포의 구조와 기능이 특성화되는 단계

3. 형태 형성 : 형태를 만드는 물리적인 단계

4. 성장 : 세포 분열과 팽창 단계

 

그런데 모든 각 개체의 세포들은 동일한 유전정보를 가지는데 어떻게 세포마다 다른 특징을 가질 수 있을까요?

그 이유는 유전자의 차등적 발현 때문입니다.

 

초기 발생과정에서 세포 주변환경과 세포질 결정인자 등에 의해 차등적 발현이 결정되고

이에 영향을 받아 세포의 운명이 결정되는 것입니다.

 

세포질 결정인자(Cytoplasmic determinant)

작은 동그라미, 작은 세모가 세포질 결정인자입니다.

세포질 결정인자는 난자의 세포질에 존재하는 mRNA와 단백질 중 일부인데요.

수정란에서 난할이 진행되면 난자에 주로 분포하던 세포질 결정 인자의 분포가 위 사진처럼 이리저리 달라지겠죠?

이렇게 인자의 분포가 달라지면 세포의 운명 결정에 영향을 줍니다.

 

세포질 결정 인자의 예시로 초파리의 bicoid mRNA라는 것이 있습니다.

위 사진의 첫 번째 사진을 1번 사진, 두 번째 사진을 2번 사진이라고 하겠습니다.

1번 사진을 보시면 초파리의 머리와 꼬리가 잘 형성된 것을 볼 수 있는데요.

2번 사진을 보시면 양쪽 끝에 둘 다 꼬리가 형성된 것을 볼 수 있습니다.

이게 바로 bicoid mRNA가 영향을 미쳤기 때문입니다.

돌연변이를 일으켰기 때문에 2번 초파리는 머리, 꼬리 부분이 제대로 결정되지 못한 것입니다.

 

물론 훨씬 구체적인 과정들이 있겠지만 그 부분은 저도 잘 모르고요;;..

어쨌든 다세포 생물의 초기 발생 과정에서 이러한 일들이 일어나는 것이 참 신기한 것 같습니다.

 

그럼 이제 난할에 대해 간략히 알아볼까요?

난할에 대해 알아보기 전에 일반적인 세포들은 어떻게 세포분열을 하는지 간략하게만 알아보겠습니다.

 

세포주기

세포는 일정한 크기로 성장하면 분열하여 새로운 세포를 생성합니다.

새로 만들어진 세포는 또 자라고 같은 과정을 반복합니다.

이러한 과정을 세포 주기라고 하는데요.

https://teachmephysiology.com/biochemistry/cell-growth-death/cell-cycle/

위 사진처럼 G1기(성장), S기(DNA복제), G2기(분열기 준비시기), M기(분열기)로 나뉩니다.

크게 보자면 간기(G1,S,G2)와 분열기로 나뉩니다. 

 

나중에 구체적으로 다룰 기회가 있다면 다루도록 하고요.

지금은 이게 메인 주제가 아니기 때문에 이 정도만 알고 넘어가겠습니다.

원래는 이런 식으로 진행된다 정도만 알고 계시면 되겠습니다.

 

난할(Cleavage)이란?

난할이란 배아에서 일어나는 빠른 세포분열을 말합니다.

세포 주기의 S기와 M기만을 거치고 G1기와 G2기는 거치지 않습니다.

그렇기 때문에 세포분열을 빠르게 할 수 있는 것이죠.

 

따라서 사실상 단백질 합성은 거의 일어나지 않는 것입니다.

위 사진의 (b)시기를 보시면 4세포기라는 것을 알 수 있는데요.

저렇게 난할에 의해 생긴 각각의 딸세포를 할구라고 합니다.

 

(c)사진을 보시면 할구에 둘러싸인 빈 공간을 보실 수 있습니다.

이곳은 5~7번의 세포 분열 후에 형성되는 할강이라는 곳입니다.

 

계속 난할이 진행되면 수정란이 여러 개의 세포로 쪼개진 상태인 포배가 형성됩니다.

난자가 자궁으로 이동하며 이 난할이 진행되다가 자궁에 도달할 때는 포배기 상태의 배아가 되어 있는 것입니다.

그리고 자궁 내벽에 착상되겠죠?

 

• 난할의 패턴

양서류나 포유류는 전체적으로 난할을 진행하지만 조류, 파충류, 어류 같은 경우에는 부분적으로 난할을 진행합니다.

이것을 각각 전할, 부분할이라고 합니다.

무엇이 영향을 줬을까요?

 

난할의 패턴은 난황의 분포에 영향을 받습니다.

난황이란 계란 노른자 같은 곳입니다. 생명활동에 필요한 영양분이 저장되는 곳이죠.

 

이 난황은 수정란에서 불균등하게 분포하는데

난황이 집중되어 있는 쪽을 식물극, 반대쪽을 동물극이라 합니다.

 

• 마무리

두서없이 쓴 거 같지만 이번 글은 여기서 마무리하려고 합니다.

다세포 생물의 초기 발생 과정에 어떤 것들이 영향을 미치는지와

난할에 대해 간략하게 알아봤습니다.

이외에도 낭배형성 과정 등에 대해 여러 이야기가 많기 때문에 찾아보시면 좋을 것 같습니다.

많이 부족한 글이지만 조금이라도 여러분께 흥미를 일으켰다면 성공이라고 생각하겠습니다.

 

감사합니다.