생식(유성,무성,처녀생식) 개념정리

[초록빛]

■ 생식 [生殖, reproduction]

생물이 자신과 같은 새 개체를 만들어 그 종족을 유지하는 현상.

생물이 자신의 종족을 유지하기 위하여 하는 생식방법에는 무성생식(無性生殖)과 유성생식(有性生殖)으로 나눌 수 있다. 무성생식은 모체로부터 분리한 1개의 세포 또는 세포군이 새로운 개체의 기원이 되는 생식이다. 유성생식은 암수 두 가지 성의 구별이 있으며, 그 각각이 생식세포인 배우자를 만들고 이것들이 합체하여 새로운 개체가 되는 생식방법을 의미한다

■ 유성생식(有性生殖)
 
유성생식에는 양성생식(兩性生殖)과 타위생식(他爲生殖)이 있으며, 암수의 두 배우자(생식세포)가 합체하여 접합자를 만들고, 이것이 개체로 되는 생식법이다. 배우자에는 크기와 모양에 차이가 없는 동형(同形)배우자와 크기와 모양에 현저한 차이가 있는 이형(異形)배우자의 구별이 있는데 보통 고등 동식물은 정자와 난자와 같이 모양이나 크기에 뚜렷한 차이가 있는 이형배우자를 형성한다. 동형배우자의 합체를 접합(接合), 이형배우자의 합체를 수정(受精)이라고 하며, 특히 수정에 의하여 생긴 접합자를 수정란이라고 한다.해캄은 연못물에서 흔히 볼 수 있는 머리카락처럼 생긴 녹조류인데 가을이 되면 2개가 서로 나란히 붙어 이웃해 있는 세포들끼리 접합관을 내고 서로 연락하여 한쪽 세포의 원형질이 다른쪽 세포로 흘러 들어가서 합쳐져 접합자를 만든다. 이 접합자는 봄이 되면 감수분열하여 새로운 해캄으로 자라는데, 이런 현상을 접합이라 하며 양성생식의 원시적인 형태이다. 짚신벌레도 간혹 접합으로 번식한다. 분열 능력이 감퇴한 두 마리의 짚신벌레가 접합하며 핵물질을 교한한 뒤 다시 떨어져 분열능력을 되찾고 2분법에 의한 번식을 계속하게 된다. 고등생물들은 수정에 의하여 생식이 이루어지는데, 수정과정은 동물과 식물에서 차이가 있지만 그 원칙에는 다름이 없다.

대체로 수중생활을 하는 동물들은 체외수정을 하고, 육상동물들은 암컷의 생식수관 안에서 수정이 일어나는 체내수정을 한다. 수중이나 암컷의 자궁에 사정된 정자들은 난자에게 접근을 하는데, 이것은 난자에서 방출되는 수정소의 자극에 의하며, 일단 정자가 난자에 도달하면 정자는 곧 항정소(抗精素)를 방출하여 다른 정자의 접근을 막는다. 정자는 난자에 이르기 전에 핵의 앞 끝의 첨체(尖體)가 파괴되면서 첨체돌기를 만드는 첨체반응을 일으키며, 이때 첨체로부터는 각종 효소를 분비하여 난자를 둘러싸는 여포(濾胞) 세포층을 뚫고 난자의 세포막을 용해하여 정자핵이 쉽게 난자 내로 뚫고 들어가게 한다.

난자 내에 들어간 정자의 핵과 난자의 핵은 서로 융합하여 수정핵을 형성하고 이어 발생에 들어간다. 식물 가운데서 종자식물은 가루받이 현상이 일어나고 꽃가루관이 자라서 밑씨의 배낭에 이르러 난세포와 꽃가루관 속의 정핵이
합체하여 수정을 끝낸다.

유성생식의 한 변형으로 수정이라는 과정을 거치지 않고 배우자 단독으로 발생을 시작하는 것이 있으며, 처녀생식(處女生殖) ·유생생식 ·동정생식 등을 말한다. 처녀생식은 암배우자(난자)가 미수정인 채로 단독으로 발생하여
새로운 개체로 발육하는 것인데, 꿀벌 ·개미 ·진딧물 등에서 볼 수 있다.

꿀벌의 경우 여왕벌이나 일벌은 수정란에 의하여 발생된 것이지만 수벌은 미수정란이 발생한 것이다. 따라서, 수벌의 핵상은 단상(n)이며 이런 경우를 단상성(單相性) 단위생식이라고 한다.

진딧물은 봄 ·여름에는 암컷만으로 복상(2n)의 난자를 만들고 이것이 단독 발생하여 암컷이 되며 가을에 비로소 수컷이 나타나 양성생식을 한다.
이 경우를 복상성(複相性) 단위생식이라고 한다. 한편, 정상적으로 수정을 거쳐야만 발생하는 난자를 인공처리하여 수정된 것처럼 발생하게 하는 경우가 있는데 이런 것을 인위(人爲) 단위생식이라고 한다.

성게의 난자를 부티르산이 든 고장해수(高張海水)로 처리하거나 개구리의 미수정란을 바늘로 찌르거나 또는 누에의 미수정 난자를 붓으로 쓸어 주거나 강한 빛에 쬐면 이 난자들은 발생을 시작한다.

성게는 유생까지, 그리고 개구리는 성체까지 발생시킬 수 있다.

포유류의 난자도 온도처리 또는 화학물질의 처리로 난할을 유도할 수 있으나 아직까지 개체로 발생시킬 단계까지 이르지 못하고 있다.

간디스토마나 쉬파리의 유충과 같이 미성숙 개체에서 생긴 난자가 수정 없이 그대로 발생하는 것을 유생생식(幼生生殖)이라 하고, 정자의 정핵에서 핵을 도려냈거나 자외선으로 죽인 난자에 이식하여 발생시키는 것을 동정생식(童貞生殖)이라고 하여 이것들도 단위생식에 포함시킨다.

■ 무성생식 [無性生殖, asexual reproduction]

암수 개체가 필요없이, 한 개체가 단독으로 새로운 개체를 형성하는 방법.
한 개체에서 만들어진 생식세포가 단독으로 새로운 개체가 되는 경우가 무성생식이다.

무성생식은 유성생식과 마찬가지로 생물이 유전자를 전달하는 한 가지 방법이다. 유성생식은 암수라고 하는 두 가지 성별이 존재해서, 이 두 성별이 감수분열을 통해 각각의 생식세포인 배우자(配偶子: gamete)를 만들고 이 두 배우자가 다시 결합하여 접합자(接合子: zygote)가 되는 현상을 말한다.

그에 비해 무성생식은 이러한 방법을 거치지 않고 스스로의 유전자와 동일한 다른 개체를 만들어 내는 방법을 말한다.

여기에는 단세포 생물이 스스로 분열해서 자신과 동일한 세포를 형성하는 것도 포함되며, 식물에서 흔히 볼 수 있듯 몸의 일부를 떼어 내서 다시 성장시켜 새로운 개체를 만드는 것도 포함된다.

이러한 무성생식은 일반적으로 분열, 출아, 포자를 이용한 세 가지 방식으로 나눌 수 있다.
 
무성생식의 종류
미생물, 특히 단세포인 세균은 대부분 무성생식을 통해 번식한다.
주로 사용하는 방법은 분열로서, 하나의 세포가 2개로 나뉘거나 또는 여러 개의 세포로 나뉘는 방식으로 분열한다. 단세포생물이나 단순한 형태의 군집을 이루는 다세포생물에게 있어서는 세포분열이 곧 생식이기 때문에 이와 같은 경우도 무성생식이라 할 수 있다.

세균이나 규조류, 녹조류는 2개로 분열하는 경우가 많으며 유글레나 같은 생물은 여러 개의 세포로 분열하게 된다. 출아는 새로운 개체가 처음에 작은 형태로 만들어 져서 커진 후 독립하는 경우를 가리킨다.

단세포 생물에서는 출아효모(budding yeast: S. cerevisiae)가 대표적이며 동물에서는 해파리, 히드라 같은 강장동물이나 해면동물이 이러한 방식으로 생식한다.

식물에서는 영양생식을 출아에 포함시키기도 한다.
여기에는 감자의 덩이줄기나 토란의 알줄기, 달리아의 덩이뿌리, 선인장의 싹눈, 그리고 딸기에서 볼 수 있는 기는줄기나 잔디의 지하줄기 등이 포함된다.
포자를 이용하는 방식은 주로 식물에서 볼 수 있으며 곰팡이 같은 균류에서도 일반적으로 관찰할 수 있다. 고사리 같은 양치류 식물이나 이끼류 식물은 핵상이 n인 진정포자(眞正胞子)를 통한 무성생식을 하며 일반적인 종자식물의
경우에도 밑씨와 꽃가루를 포자로 간주하기도 한다.

조류에서도 포자를 만들어서 생식하는 경우가 있으며 버섯, 곰팡이와 같은 균류도 이러한 포자를 통한 생식을 한다.
 

○ 무성생식의 장단점과 보완

무성생식은 결과적으로 유전적으로 동일한 개체, 즉 클론을 만들어 낸다.
그렇기 때문에 반드시 짝이 있어야 하는 유성생식에 비해서 더 빠르고 효율적으로 자신의 유전자를 퍼트릴 수 있다는 장점을 가진다.

그러나 유성생식은 유전자를 서로 섞어서 다양한 패턴을 만들어 낼 수 있기 때문에 여러 가지 환경에서 더욱 잘 적응할 수 있다는 장점을 가진다.

때문에 무성생식은 일반적으로 번식 능력은 대단히 좋지만, 이들이 동일한 형질을 가지고 있어서 환경이 크게 변화하면 전 집단이 전멸해 버릴 수 있는 우려 또한 존재한다.

그런 이유로 무성생식을 하는 생물이라 하더라도 일반적으로 유전자를 서로 주고받아 유전적 다양성을 늘리는 방법을 준비해 두고 있는 경우가 대부분이다.
대장균(E. coli) 같은 미생물은 접합(接合: conjugation)이라는 방법을 통해 서로 간에 플라스미드(plasmid)라는 작은 원형 염색체를 주고받는다.

효모는 환경 조건이 좋을 때는 무성생식을 통해 빠르게 번식하다가 환경 조건이 나빠지면 서로 결합하여 유전자를 교환하는 유성생식을 한다.
물벼룩도 무성생식으로 수를 늘리다가 환경이 나빠지면 유성생식을 통해 알을 낳는다.

이러한 여러 생물의 생태를 연구하게 되면서, 예전 그대로의 방식으로 모든 생물에 대해서 유성생식과 무성생식을 단순히 구분하기는 어렵게 되었다. 
 

■ 처녀생식 [處女生殖, parthenogenesis]

성숙 미수정란이 발생을 개시할 때 정자가 전혀 관여하지 않고 알만으로 발생하는 일을 말하는데 단위생식이라고도 한다.
염색체수를 보면, 개미·벌 등에서는 반수의 염색체(n)를 가진 난자가 단위생식으로 발생하는데 이것을 단상성(單相性) 단위생식이라 하며, 윤충·진딧물·깍지벌레·물벼룩 등의 배수(2n)의 염색체를 가진 것들을 복상성(複相性) 단위생식이라 한다.

단위생식·단성생식·단위발생·단성발생이라고도 한다.
생식의 입장에서 보는가, 초기발생의 입장에서 보는가에 따라서 용어에 변화는 있으나 같은 현상이다. 꿀벌에서는 미수정란으로 발생하면 모두 수컷이 되고, 수정란에서 발생하는 것은 모두 암컷이 된다.

다른 벌이나 개미에서도 같은 일이 생긴다. 진딧물은 봄에서 늦가을까지는 단위생식에 의해 암컷만이 생기며, 기온이 낮아지면 장래 수컷을 낳을 암컷과, 암컷을 낳을 암컷이 생긴다. 노린재의 기생벌은 30 ℃ 이상에서 암컷을 기르면
단위생식에 의해서 암컷이 되고 이것보다 높은 온도에서 기르면 수컷이 된다.

담수산(淡水産)의 윤충도 온난한 동안에는 단위생식으로 암컷이 되지만, 기후가 나빠지면 수컷이 된다. 가을이 끝날 무렵 이들의 암수가 수정해서 월동란(越冬卵)을 낳고, 이것이 다음해 봄 부화하여 암컷이 된다.

염색체수를 보면, 개미·벌 등에서는 반수의 염색체(n)를 가진 난자가 단위생식으로 발생하는데 이것을 단상성(單相性) 단위생식이라 하며, 윤충·진딧물·깍지벌레·물벼룩 등의 배수(2n)의 염색체를 가진 것들을 복상성(複相性) 단위생식이라 한다. 자연에서의 단위생식을 응용하여 인위적으로 단위생식을 일으키고 있다. 성게의 알을 부티르산해수로 처리한 후 고장해수(高張海水:해수 50 mℓ＋2.5 N 염화나트륨 8 mℓ)에 25∼50분 간 담가 두면
단위생식이 일어난다.

■ 무수정생식 [無受精生殖, apomixis]

배우자의 합착 없이 일어나는 생식으로 보통 단위생식(처녀생식)을 의미한다.
무배생식이나 무포자생식 등도 여기에 포함된다.

배우자의 합착 없이 일어나는 생식.
양성생식(amphimixis)에 대응하는 말이다.
보통은 단위생식(처녀생식)을 의미하며, 넓은 뜻으로 난세포 이외의 조세포(助細胞)와 같은 배우체세포가 수정하지 않고 포자체(胞子體)를 만드는 무배생식(無配生殖:apogamy)이나, 포자가 발생하지 않고 포자체의 영양세포에서 전엽체를 만드는 무포자생식(無胞子生殖:apospory) 등도 여기에 포함된다.

■ 동정생식 [童貞生殖, androgenesis]

단위생식(單爲生殖)의 하나로 정자에서 새로운 개체가 생기는 것을 말하는데, 엄밀한 뜻에서는 동정생식은 없으며 난세포(卵細胞:난자)가 정자를 받지 않고 발생을 시작하는 처녀(處女)생식에 대응되는 말이다.

즉, 동정생식이란 난세포 속에 정자가 들어가서 난세포핵이 퇴화된 후에 정자핵과 난세포질로 발생을 시작하여 성체가 되는 특별한 경우를 가리킨다.

라듐을 쬔 성게의 난세포는 난세포핵이 퇴화하고, 그 후에 들어간 정자를 바탕으로 발생을 시작하므로,
특히 웅핵발생이라고 한다.

식물에서도 담배속(屬)의 교잡에서 일어난다. 또, 성게의 난세포를 원심분리기로 분리하여 생긴 무핵난세포편에 정자를 넣으면 발생하는 일이 있는데
이런 경우를 난편(卵片)생식이라 한다.
 
 
정자의 정핵에서 핵을 도려냈거나 자외선으로 죽인 난자에 이식하여 발생시키는 것을 동정생식(童貞生殖)이라고 하여 이것들도 단위생식에 포함시킨다.

■ 양성생식 [兩性生殖, bisexual reproduction]

암수 배우자의 합체에 의하여 새로운 생물이 생기는 생식법.

웅성배우자는 정자, 자성배우자는 난자(卵子)인데, 속씨식물 및 은행나무나 소철류 이외의 겉씨식물에서는 웅성배우자는 정자세포(精子細胞)로서 화분의 발아에 의하여 생긴다. 속씨식물은 중복수정이라고 하는 특수한 양성생식법을 행한다. 특별한 경우에 한쪽 배우자(보통은 자성배우자)에 의해서 발생하는 것을 단위생식(처녀생식)이라고 한다.