발생→14. 인위적인 환경에서 자란 발생초기의 세포들은 돌연변이를 잘 일으킨다.?

 

발생 이야기를 처음부터 읽지 못한 사람은 이 글을 읽기 전에 이전 글을 읽으면 이해가 더욱 쉽다.

 

난자와 정자 속에는 발생과정을 진행 시키는 어떤 물질이 반반씩 들어 있다. 그러기에 난자와 정자가 만나서 수정란을 만들어야 일사분란(一絲不亂)하게 발생과정을 진행 시킨다고 본다. 꼭 둘이 합체를 해서 수정란이 되어야만 발생과정에 돌입한다.

 

난자가 정자의 정핵을 받아 들여서 난핵과 정핵이 합쳐지면 수정란이 된다. 수정란은 1개의 세포다. 그 수정란이 발생을 해서 한 사람이 되고 개체들이 된다. 한 사람은 한 개의 세포로 된 수정란에서부터 생긴다.

 

사람의 수정란 속에는 사람으로 만들어지고 사람으로서 일생을 살아 갈 수 있는 유전물질이 있다. 우리 몸의 형태 색깔 크기 등을 결정하는 모든 유전자를 수정란은 가지고 있다.

 

수정란이 되면 수정란 전체의 크기는 그대로이면서 속에서 난할이라는 세포분열이 계속 일어나서 새로 생기는 할구의 크기는 점점 작아진다. 할구 수는 2세포기 4세포기 8세포기 16세포기......로 증가한다. 난할을 계속하여 그 모습이 마치 뽕나무의 열매인 오디 모양이 되면 상실배라고 한다. 상실배는 계속 분열하여 포배가 되는데 새로 생기는 세포들이 너무도 작아서 가벼워져서 바깥쪽으로 배열을 한다. 그 대신 세포들 사이에 생긴 난할강들은 하나로 되어 속에 커다란 난할강을 가지게 된다.

 

포배기가 지나서도 세포는 계속 분열하여 새로운 세포가 자꾸만 생기는데 겉은 빈틈없이 세포들이 배열되어 틈을 내고 들어갈 수가 없어 난할강 아래 쪽으로 세포들이 몰려서 배반포를 만든다. 배반포 세포들은 난할강 속으로 몰려 들어가서 주머니를 만든다. 공기를 적당히 넣은 풍선의 한곳을 손가락으로 쭈욱 밀어보면 들어가는 것처럼....

 

난할간 속에 생긴 주머니를 원장이라 하고 겉에서 보면 원장의 입구가 보이는데 그 구멍을 원구라고 부른다. 이 시기를 낭배기라고 한다.

 

척추동물의 경우 낭배기 초기까지는 세포들의 운명이 결정되지 않는다.

이 때는 어느 곳의 세포든지 떼어서 다른 곳에 이식하여도 이식된 곳의 세포들의 운명에 따른다.

 

 

 

그림은 슈페만의 도롱뇽 실험이다.

두 할구를 완전히 분리 시켰을 때는 두 마리가 되었다.

그러나 완전히 분리 시키지 않고 일부만 분리 시켰을 때는 머리가 두개인 도롱뇽이 만들어졌다.

 

즉 일란성 쌍둥이나 4쌍둥이가 생긴다는 것은 그 시기에는 세포들의 운명이 결정되지 않고 각 할구 마다 완전한 개체로 발생 할 수 있는 모든 조건을 다 갖추고 있다는 뜻이다.

 

 

 

 

위의 그림은 도롱뇽의 2세포기가 포배기로 되는 과정이다. 도롱뇽은 개구리처럼 난항이 아래쪽에 치우쳐 있어 난할이 위에서 잘 일어나 할구들이 작고 아래는 난황 때문에 난할이 덜 일어나 할구들이 크다.

 

 

그림은 도롱뇽의 2세포기가 포배기로 되는 과정이다. 도롱뇽은 개구리처럼 난항이 아래쪽에 치우쳐 있어 난할이 위에서 잘 일어나 할구들이 작고 아래는 난황 때문에 난할이 덜 일어나 할구들이 크다.

 

아래 그림은 원구의 윗부분이 판판해지면서 신경관을 만들고 뒤이어 신경관을 만들어 내는 과정이다. 아래 그림은 신경배를 절단하 그림이다.

 

 

 

 

원구의 윗부분을 원구 상순부라 슈페만은 이름 붙였다. 원구 상순부가 나중에 머리로 만들어진다는 것을 알게 된 슈페만은 이 부분을 다른 부분에 이식하며 어떻게 될까 궁금하였다. 그래서 다음과 같은 실험을 하였다.

 

 

 

 

그래서 두개의 낭배기에 있는 도롱뇽 알을 준바 하였다.

하나의 원구 상순부의 일부를 떼어서 다른 하나의 난할강 속에 이식 한 뒤에 발생을 시켰는데 바로 이식된 원구 상순부가 제2의 배로 만들어지는 것을 보았다.

 

낭배기가 되면 외배엽,내배엽,중배엽이 생기고 각 배엽의 세포들은 이동을 한다. 이 때 이물질이나 이들 세포들의 이동을 막는 물질이 있다면 세포들이 이동하는데 방해가 되어 제대로 기관을 발생 시킬 수가 없을 것이다. 그래서 임신초기에는 약을 함부로 먹지 말라고 한다.

 

만약에 자연상태가 아니고 인위적인 환경에서 발생을 시킬 때는 돌연변이가 잘 생길 것이다. 혹시 배양액 속에 잘못된 성분이 들어가거나, 전기자극이 적당치 않아서 돌연변이가 생기다면 바로 암세포를 이식하는 수가 있기도 하고 전혀 다른 괴물질이 만들어지기도 할 것이다. 이런 모든 문제를 넘어서야 명실공히 인체실험을 할 수 있다. 즉 서둔다면 실수가 따르기 마련이기 때문에 혹을 떼려다 혹을 부치는 결과를 초래 하기도 한다. 인체 실험을 하기 전에 동물 실험을 아주 많이 하고서 안전성이 입증 될 때에 인체에 적용시켜야 한다.

 

★어제 예고했던 형성체(organizer) 이야기는 이전 글 맨 아래에 며칠 후에 추가 한다.

 

林光子 20060114