유전학 - 그것은 무엇입니까, 유형, 중요성 및 역사

우리는 유전학이 무엇인지, 그 역사는 무엇인지, 왜 그렇게 중요한지 설명합니다. 또한 인간 유전학이란 무엇이며 유전학의 종류는 무엇입니까?

DNA는 자기 자신의 복사본을 만들 수 있는 분자이다.

유전학이란 무엇입니까?

유전학은 한 세대에서 다른 세대로 전달되는 신체적 특징과 특성을 연구하는 학문 입니다 . 인간은 항상 생명체 의 유전 방식에 관심을 가져왔지만 유전학은 20세기의 과학으로 간주됩니다.

멘델의 법칙, 염색체 연구 , DNA 구조 해독은 현대 유전학의 위대한 기초를 세웠습니다.

현재 컴퓨팅의 발전으로 인해 인간 유전학 , 특히 유전병에 관한 광범위한 연구 분야가 열렸습니다 . 농업 및 축산과 같은 다른 활동 에서도 생산을 개선하기 위해 유전학의 기여를 사용합니다.

유전학의 가장 중요한 측면 중 하나는 다음 세대에 전달되는 특성을 예측하는 능력 입니다. 고전 멘델의 유전 패턴은 알려진 다양한 유형의 유전을 설명 하고 유전 특성의 행동을 예측할 수 있게 해줍니다.

같은 종의 개체들 사이에 차이가 있다는 사실은 유전적 다양성 으로 알려져 있으며 주요 진화론의 유전적 기초입니다.

현재 유전학은 유전자를 인위적 으로 변형시킬 수 있는 수많은 연구의 대상이 되어 왔습니다 . 이것은 유전자 조작으로 알려져 있습니다.

• 참조: 유전암호

유전학을 이해하는 열쇠

유전학의 주요 원리를 이해하려면 몇 가지 핵심 개념을 숙지하는 것이 필요합니다. 이러한 개념에는 염색체, 유전자 및 대립유전자의 구별, 유전자형과 표현형의 구별, 다양한 형태의 세포 분열(유사분열 및 감수분열) 및 돌연변이의 개념이 포함됩니다.

• 대립 유전자 . 이들은 동일한 유전자에 대한 대체 변종입니다. 이배체 유기체에서 대부분의 유전자는 두 개의 대립 유전자를 가지고 있습니다.

• 염색체 . DNA 의 포장단위 입니다.유전자가 발견되는 부위( 좌 ) 가 구별됩니다

• Gen. 유전될 수 있는 정보의 최소 단위이며, 때로는 가시적 특성과 연관지을 수도 있습니다.

• 유전자형 . 유전자에 포함된 모든 전달 가능한 정보의 집합입니다.

• 표현형 . 이는 유전자형과 환경 사이의 상호 작용에 의해 결정되는 개인이 나타내는 모든 가시적인 특성(신체적 또는 행동적)입니다.

• 돌연변이 . 이는 개인의 유전자형에서 발생하는 변이이며 자연적으로 발생하거나 DNA에서 발생하는 유전적 돌연변이 요인에 의해 유발될 수 있습니다.

• 감수 분열 . 이는 두 세포(난자와 정자)의 결합 또는 접합체가 발생하는 생식 세포의 전형적인 세포 분열 형태 중 하나입니다.

• 유사분열 . 동일한 수의 염색체, 즉각각 동일한 유전 정보를 가진 두 개의 새로운 세포가 생성되는 것은 세포 분열입니다.

인간 유전학

유전자는 유기체의 성장, 발달 및 기능을 결정합니다. [이미지 : gpointstudio]

인간 유전학은 인간의 유전 메커니즘을 연구하는 역할을 담당합니다 . 여기에는 근육, 피부, 혈액, 신경, 뼈, 기관 및 우리 몸을 구성하는 모든 것을 구성하는 작은 단위인 세포 연구도 포함됩니다 .

우리 세포 내부에는 DNA 분자(디옥시리보핵산)에 암호화된 유전 정보가 있습니다. DNA는 염색체라고 불리는 구조로 구성되어 있으며 , 여기에서 유전자가 발견됩니다. 유전자는 여러 세대를 거쳐 전달될 수 있는 개별 정보 단위입니다.

인류는 우리 몸의 성장과 발달, 기능을 결정하는 약 3만 개의 유전자를 갖고 있는 것으로 알려져 있다 . 유전자는 23쌍의 염색체에 분포되어 있습니다(사람은 총 46개의 염색체를 가집니다).

유전적 상속은 어떻게 이루어지나요?

많은 생명체와 마찬가지로 인간도 이배체입니다. 이는 우리가 두 개의 완전한 염색체 세트를 가지고 있음을 의미합니다. 총 46개의 염색체가 23쌍으로 분포되어 있습니다 . 각 쌍에는 난자(일반적으로 어머니가 제공)의 염색체 1개와 정자(일반적으로 아버지가 제공)의 염색체 1개가 있습니다.

현재 염색체에는 유전자 (특정 정보를 가진 유전 단위)가 포함되어 있는 것으로 알려져 있습니다 . 동일한 유전자에도 "대립유전자"라고 불리는 다양한 형태가 있을 수 있습니다. 즉, 대립유전자는 동일한 유전자의 서로 다른 유전 버전입니다. 일반적으로 이배체 유기체에는 두 개의 대립 유전자가 있습니다.

예를 들어:

염색체 15에 위치한 눈 색깔 유전자에서 사람은 아버지로부터 눈이 파란색이라는 대립 유전자를 물려받을 수 있습니다. 동시에, 어머니로부터 물려받은 대립유전자는 눈이 녹색임을 나타낼 수도 있습니다. 마지막으로, 유전되는 특징은 특정 유전자(또는 작은 유전자 그룹)의 유전 유형에 따라 달라집니다.

이러한 방식으로 유전 형질 전달에서 대립 유전자의 행동은 다양한 유전 패턴 에 따라 분류될 수 있습니다 . 가장 많이 연구된 유전 유형은 멘델 유전의 고전적 패턴으로 알려져 있습니다.

유전 상속의 유형

남성은 Y 염색체만 아들에게 물려줄 수 있습니다.

다양한 유형의 유전적 유전은 대립유전자(동일한 유전자의 변종)의 행동 과 이것이 부모 로부터 물려받은 염색체에 어떻게 분포되는지 에 따라 결정됩니다 . 고전적인 Mendelian 상속 패턴 과 비정형 상속 패턴 으로 알려진 다양한 유형의 상속이 있습니다 .

멘델의 유전 패턴은 유전 특성의 유전 유형을 설명합니다. 이는 단일 유전자의 발현에 따른 특성을 이해하는 데 매우 유용합니다.

상염색체 유전

상염색체 유전은 성염색체를 제외한 모든 염색체에 있는 유전자에 해당합니다. 두 가지 상염색체 상속 패턴이 설명됩니다.

• 상염색체 우성 패턴 . 이는 하나의 대립 유전자가 다른 대립 유전자를 지배할 때 발생합니다. 특정 특성이 유전되기 위해서는 개인이 부모 중 한 사람으로부터 우세한 대립 유전자를 물려받는 것만으로도 충분합니다. 다른 사람은 다르다면 표현하지 않고 침묵을 유지합니다. 예를 들어, "갈색 눈" 대립 유전자가 우세합니다. 유전되면 다른 대립 유전자에 녹색 눈이나 파란 눈에 대한 정보가 있더라도 그 사람은 갈색 눈을 갖게 됩니다.

• 상염색체 열성 패턴 . 이는 우성 대립유전자가 없을 때 발생합니다. 특정 특성이 유전되기 위해서는 개인이 양쪽 부모로부터 열성 대립 유전자를 물려받아야 합니다. 예를 들어, 사람은 "파란 눈" 대립 유전자를 모두 받습니다(그리고 "갈색 눈"은 없음). 그러면 그의 눈은 필연적으로 파란색이 될 것입니다.

성관련 유전

성연관 유전은 성염색체(X 또는 Y)에서 발견되는 유전자의 행동을 설명합니다. 여성은 두 개의 X 염색체(XX)를 상속받고 남성은 단일 X 염색체와 Y 염색체(XY)를 물려받기 때문에 성 연관 유전의 특정 패턴이 설명됩니다.

• X-연결 지배적 패턴 . 이는 하나의 X 염색체에서 대립 유전자가 발견되고 다른 X 염색체를 지배할 때 발생합니다. 특정 특성이 유전되기 위해서는 개인이 부모 중 한 사람으로부터 우세한 대립 유전자를 물려받는 것만으로도 충분합니다. 이 패턴은 알포트 증후군(신장 손상을 포함하는 선천적 질환)과 같은 드물고 심각한 질병에서 흔히 나타납니다.

• X-연결 열성 패턴 . 이는 우성 대립유전자가 없을 때, 다른 X 염색체에서 발생합니다. 개인이 남성(XY)인지 여성(XX)인지에 따라 특정 특성이 유전되는 조건이 다릅니다. XX 개인은 양쪽 부모로부터 동일한 대립 유전자를 물려받아야 합니다. XY 개인의 경우, 자신이 받는 유일한 X 염색체에 열성 대립유전자를 물려받는 것만으로도 충분합니다. 예를 들어, 색맹(색 구별의 변화)을 유발하는 대립 유전자는 X 염색체에서 발견되며 열성 패턴을 갖습니다. 변경된 대립유전자를 물려받은 남성은 색맹입니다. 반면, 여성은 색맹을 나타내기 위해 해당 대립 유전자의 두 복사본을 물려받아야 합니다.

• Y-연결 상속 . 이는 매우 드물게 Y 염색체에서 발견되는 유전자에서 발생합니다. 특성이 유전되기 위해서는 개인이 Y 염색체로부터 유일한 대립 유전자를 받는 것으로 충분합니다. 이 특성은 부모에 의해 모든 남성 자손에게 전달됩니다. 예를 들어, 귀털다모증(귀 털)에는 이러한 유전 패턴이 있습니다.

유전학은 고전적인 멘델의 유전 패턴 외에도 비정형 유전 패턴으로 알려진 다른 유형의 유전을 연구합니다. 여기에는 미토콘드리아 상속, 공동우성, 불완전 우성, 다유전적 또는 다인자 상속이 포함됩니다. 

• 참조: 상속

유전적 다양성

눈 색깔의 차이는 인간의 유전적 다양성의 한 예입니다. [이미지 : Andriyko Podilnyk]

집단의 유전적 다양성은 동일한 집단 의 개체 내에서 동일한 유전자에 대해 존재하는 변이의 집합 입니다 . 예를 들어, 인간의 눈 색깔에는 유전적 다양성이 있습니다(갈색, 검은색, 밝은 파란색 등).

종을 구성하는 유기체 중에서 대다수의 유전자는 동일합니다. 그러나 일부는 약간의 변이(대립유전자)를 나타내어 한 개체를 다른 개체와 다르게 만들지만 다른 종에 속할 정도로 다르지는 않습니다. 예를 들어, 브라질에 사는 재규어는 같은 종에 속하지만 멕시코에 사는 재규어보다 크기가 거의 두 배나 큽니다.

인구유전학은 유전적 다양성을 연구하는 학문입니다. 이는 대립유전자 빈도(집단 내에서 다양한 변이가 발생하는 비율) 분석에 기초를 두고 있습니다. 이러한 관찰은 주요 진화론을 뒷받침하는 열쇠입니다.

유전적 다양성의 원인

유전적 다양성은 진화론적 관점에서 큰 이점을 구성합니다. 다양성이 더 큰 종은 변화하는 환경에서 생존할 가능성이 더 높습니다 . 유전적 변이의 두 가지 주요 원인은 유성생식과 돌연변이입니다.

• 성적 재생산 . 이는 양쪽 부모의 유전 물질의 조합을 포함하는 생식 형태입니다. 유성생식은 대립유전자 조합의 더 많은 가능성을 허용합니다.

• 돌연변이 . 이는 DNA 서열의 변화, 즉 유전자형의 변화에 의해 생성됩니다. 이는 DNA 복제의 오류(우연)로 인해 또는 돌연변이 비율을 증가시키는 환경 조건(예: 방사선 또는 환경 내 다른 화학 물질)으로 인해 발생할 수 있습니다.

유전자 조작

"유전공학"이라고도 불리는 유전자 조작은 표적화된 변형을 달성할 목적 으로 DNA 연구에 중점을 둡니다 .

이는 유전자나 DNA 단편을 분리 , 복제하고 다른 유기체에 도입하여 발현되도록 하는 일련의 실험실 방법으로 구성됩니다 .

예를 들어, 새로운 유전자가 식물 이나 동물 에 도입되면 생성된 유기체를 "형질전환"이라고 합니다.

• 더 보기: 유전자 조작

유전학의 중요성

유전학은 유기체의 유전적 특성이 세대에서 세대로 전달되는 것을 연구하는 과학입니다. 인간이 큰 관심을 갖고 있는 중요한 문제는 유전학을 통해 해결될 수 있습니다. 

• 의학에서 . 인간 유전학에 대한 연구는 세대 간에 전염될 수 있는 질병에 관해서 특히 중요합니다.

• 농업 산업에서 . 유전적 분석과 개입은 상업적 관심의 특성을 지닌 작물 품종을 얻는 데 적합해졌습니다.

• 축산업에서 . 유전학은 식품 산업에서 특정 동물(소, 연어, 닭)의 생산량을 늘리는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 스포츠 활동과 관련된 동물(말, 황소, 개)도 포함됩니다.

• 진화생물학에서는 . 유전 연구는 인구 수준에서 정보를 제공합니다.

• 오른쪽에 . 유전학의 많은 기여는 범죄의 범인을 결정하고 가족 관계에 관한 의심을 없애는 데 도움이 됩니다.

유전학의 역사

인간은 항상 생명체의 형질 유전에 관심을 가져왔지만 유전학은 20세기의 과학 으로 간주됩니다 . 1865년 멘델이 제안한 아이디어가 재발견된 이후 유전학은 미국과 영국 과학 등으로부터 큰 관심을 받았습니다. Thomas Morgan, Alfred Sturtevant, Ronald Fisher와 같은 과학자들은 염색체 조직 연구에 큰 공헌을 했습니다.

1952년 로잘린드 프랭클린은 최초로 DNA의 “사진”을 얻었고 , 이 덕분에 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 이중 나선 구조를 제안한 공로로 1962년 노벨 생리학상을 받았습니다. 이러한 발전을 통해 우리는 유전자에 대한 지식을 심화할 수 있었고 심지어 복제 실험도 테스트할 수 있었습니다.

 1980년대부터 유전학은 컴퓨팅 분야의 발전 덕분에 새로운 추진력을 얻었습니다. 새로운 기술로 인해 완전한 게놈 서열이 가능해졌기 때문입니다. 그것은 오늘날 유전체학(genomics)으로 알려진 것을 탄생시켰습니다.

• 1858년 . 재생 단위로서의 세포 .
  독일의 루돌프 피르호(Rudolf Virchow)는 세포분열을 통한 생명의 연속 원리를 소개하고 세포를 번식 의 단위로 확립했습니다 .

• 1859년 . 다윈의 종의 기원 . 영국의 찰스 다윈(Charles Darwin)은 종의 기원 (On the Origin of Species)이라는
  책에서 진화론을 제시했습니다 . 그는 현재의 유기체는 과거에 존재하고 변형을 통해 유전되는 과정을 거친 존재로부터 유래한다고 가정했습니다.

• 1865년 . 멘델의 법칙 .
  오늘날 유전학의 창시자로 여겨지는 체코의 그레고르 멘델(Gregor Mendel) 은 상속 에 의한 패턴 전달에 대한 최초의 기본 규칙으로 구성된 멘델의 법칙을 부모에서 자녀에게로 확립했습니다. 그 당시 그의 작업은 무시되었습니다.

• 1900-1940 . 고전유전학 .
  '고전 유전학'으로 알려진 시대에 유전학은 멘델의 법칙이 재발견되면서 독자적인 과학으로 등장했습니다 .

• 1905 . 유전학 이라는 용어의 정의 .
  영국의 생물학자인 William Bateson은 Ggenetics라는 용어를 정의합니다 .

• 1909년 . 유전자 라는 용어의 정의 .
  덴마크의 빌헴 요한센(Wilhem Johannsen)은 멘델 연구의 유전적 요인을 지칭하기 위해 “유전자”라는 용어를 도입했습니다.

• 1910 . 염색체의 발견 .
  컬럼비아 대학교의 Thomas Hunt Morgan과 그의 그룹은 모든 세포에서 발견되는 염색체의 기초를 발견했습니다.

• 1913년 . 최초의 유전자 지도 .
  Alfred Sturtevant는 다른 중요한 특징 중에서 유전자의 위치를 보여주는 최초의 유전자 지도를 스케치했습니다.

• 1930년 . 유전의 단위로서의 유전자 .
  유전적 요인(또는 유전자)은 기능적, 구조적 유전의 기본 단위이며 염색체에 위치한다는 것이 확인되었습니다.

• 1940-1969 . 유전물질로서의 DNA .
  DNA는 유전물질로, RNA는 유전정보의 전달 분자 로 인식됐다. 제임스 왓슨(James Watson)과 프랜시스 크릭(Francis Crick)은 DNA의 이중 나선 구조를 해독했습니다.

• 1970-1981 . 최초의 DNA 조작 기술 .
  이 기간 동안 최초의 DNA 조작 기술이 등장했고 유전 공학을 통해 인공적으로 잉태된 최초의 생쥐와 파리가 탄생했습니다.

• 1990년 . 인간 게놈 공개 .
  Lep-Chee Tsui, Francis Collins 및 John Riordan은 돌연변이가 발생하면 "낭포성 섬유증"이라는 유전병의 원인이 되는 결함 있는 유전자를 발견했습니다. '인간 게놈' 프로젝트가 시작되었습니다.

• 1995-1996 . 최초의 복제 포유류 .
  Ian Wilmut과 Keith Campell은 최초의 복제 포유류(양 돌리)를 획득했습니다.

• 2001-2019 . 유전학의 세기 .
  인간 게놈 프로젝트가 성공적으로 완료되었습니다. 이 결과는 유전학 연구에 새로운 시대를 열었고, 21세기는 '유전학의 세기'라고 불렸다.