수평적 유전자 이동

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한 종에서 다른 종으로 수평적 유전자 이동이 일어난 것을 반영한 계통도는 기존의 나무 모양이 아닌 그물 모양으로 그려지게 된다.

수평적 유전자 이동(水平的 遺傳子 移動)은 생식에 의하지 않고 개체에서 개체로 유전형질이 이동되는 현상을 가리키는 유전학 개념이다. 주로 단세포 생물에서 관찰된다. 같은 간에 이루어지는 박테리아 이동과는 달리 수평적 유전자 이동은 종간의 차이를 뛰어넘어 이동할 수 있다. 유전공학은 실험을 통해 인위적인 수평적 유전자 이동을 일으키기도 한다.

역사[편집]

수평적 유전자 이동은 1959년 일본에서 처음으로 관찰되었다. 서로 다른 박테리아 종이 수평적 유전자 이동을 통해 항생제 내성을 전달받은 것이다.[1][2] 1980년대에 시버넌은 수평적 유전자 이동이 지구상의 생물 진화를 설명하는데 매우 중요한 의미를 지니게 될 것이라 예측하였다.[3] 1999년 리베라 제인과 레이크는 자신들의 저서에서 원핵생물간에 일어나는 수평적 유전자 이동은 유전자게놈의 연구 전반에서 점점더 중요한 주제가 되고 있다고 평했다.[4] [5]

수평적 유전자 이동은 진핵생물에 속하는 미생물에서도 관찰되었다. 일례로 2005년 밥티스트 등은 "원생생물의 진화 과정에서 수평적 유전자 이동이 매우 중요한 역할을 했다는 강력한 추가 증거"를 발견했다.[6]

보다 복잡한 구조를 갖는 식물과 동물들에서도 수평적 유전자 이동이 있었다는 증거들이 발견되었다. 이는 인간 역시 이러한 현상을 겪을 수 있다는 것을 뜻하는 것이어서 의학적인 문제로서 다루어지기도 하였다.[7] 그러나 2007년 리차드슨과 팔머는 "단세포 진핵생물의 진화에 수평적 유전자 이동이 중요한 요인이 되었다는 점은 분명하다. 그러나 다세포 생물의 경우도 수평적 유전자 이동이 진화의 중요한 요인었다고 하기에는 분명치 않은 점들이 있다"고 자신들의 견해를 밝혔다.[8]

수평적 유전자 이동이 진화의 주요한 원인 가운데 하나라는 증거들이 발견되자 분자생물학자 피터 고거튼은 이를 "생물학의 새로운 패러다임"이라 칭하였다.[9]

한편 유전공학의 위험성으로 유전자 조작 생물DNA 역시 수평적 유전자 이동을 통해 서로 다른 종 사이에 전달될 수 있다는 점이 지적되고 있다.[7]

바이러스[편집]

스푸트니크라 불리는 바이러스미미바이러스를 감염시킨다. 미미바이러스 체내에 들어간 스푸트니크는 박테리오파지박테리아에서 번식하는 것과 유사한 방식으로 번식한다. 이와 같은 바이러스를 바이로파지라 한다. 미미바이러스의 유전자 가운데 13개는 마마바이러스와 상당히 유사한데, 과학자들은 이것이 스푸트니크가 두 바이러스 사이를 오가면서 수평적 유전자 이동을 일으킨 결과라고 보고 있다.[10]

주석[편집]

  1. Ochiai K, Yamanaka T, Kimura K, Sawada, O (1959). "Inheritance of drug resistance (and its tranfer) between Shigella strains and Between Shigella and E. coli strains" (in Japanese). Hihon Iji Shimpor 1861: 34.
  2. Akiba T, Koyama K, Ishiki Y, Kimura S, Fukushima T (April 1960). "On the mechanism of the development of multiple-drug-resistant clones of Shigella". Jpn. J. Microbiol. 4: 219–27. PMID 13681921
  3. Syvanen M (January 1985). "Cross-species gene transfer; implications for a new theory of evolution" (PDF). J. Theor. Biol. 112 (2): 333–43. doi:10.1016/S0022-5193(85)80291-5. PMID 2984477
  4. Jain R, Rivera MC, Lake JA (March 1999). "Horizontal gene transfer among genomes: the complexity hypothesis". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (7): 3801–6. doi:10.1073/pnas.96.7.3801. PMID 10097118. PMC: 22375.
  5. Rivera MC, Lake JA (September 2004). "The ring of life provides evidence for a genome fusion origin of eukaryotes". Nature 431 (7005): 152–5. doi:10.1038/nature02848. PMID 15356622
  6. Bapteste E, Susko E, Leigh J, MacLeod D, Charlebois RL, Doolittle WF (2005). "Do orthologous gene phylogenies really support tree-thinking?". BMC Evol. Biol. 5 (1): 33. doi:10.1186/1471-2148-5-33. PMID 15913459
  7. Mae-Wan Ho (1999). Cauliflower Mosaic Viral Promoter - A Recipe for Disaster? Microbial Ecology in Health and Disease, 11:194–197. Accessed 2008-06-09
  8. Richardson, Aaron O. and Jeffrey D. Palmer (January 2007). "Horizontal Gene Transfer in Plants". Journal of Experimental Botany 58: pp. 1–9 . doi:10.1093/jxb/erl148. PMID 17030541.
  9. Gogarten, Peter (2000). "Horizontal Gene Transfer: A New Paradigm for Biology". Esalen Center for Theory and Research Conference. Retrieved 2007-03-18
  10. Pearson H (August 2008). "'Virophage' suggests viruses are alive" ([dead link] – Scholar search). Nature 454 (7205): 677. doi:10.1038/454677a. PMID 18685665