■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	나의 2세-level 1			실험 원리	사람의 유전
실험 시간	30~40분	실험 분야	생물	실험 방법	개별 실험
세트구성물	나무스틱, 유전자스티커, 형질스티커, 유전자표, 볼체인고리
교사준비물				학생준비물	펜, 색연필 등 꾸미기도구
실험 결과	학생 1인이 완성된 유전자스틱 한 세트와 나의 2세 정보가 들어있는 유전자카드 2매를 가지고 갑니다.
실험팁	TIP 1. 이 실험은 주어진 형질이 멘델의 법칙에 따라 유전하며, 단일유전 하는 것을 전제로 합니다. TIP 2. 나의 2세를 만들 때는 나와 배우자의 형질을 고려하지 않고, 주어진 형질의 유전자형이 모두 잡종(Hetero)인 것을 전제로 합니다. TIP 3. 사람의 유전과 형질표현은 환경에 따라 또한 무수히 많은 유전적 변수에 따라 다르므로 실험 결과에 연연하지 않도록 설명해 주시기 바랍니다. TIP 4. 팁 1과 2와 같이 이 실험은 초등학생 레벨로 제작되어 사람의 유전을 보다 쉽게 설명하도록 하였습니다. 다인자유전하는 머리털 색과 눈동자의 색을 적용시키고, 나와 배우자의 형질을 고려하려면 중학교 이상 레벨인 레벨 2의 실험세트를 이용하시기 바랍니다.

멘델의 법칙 [Mendelism/Medel's law]

멘델(G.J Mendel)이 완두콩을 이용한 교배 실험을 통해서 밝혀낸 유전법칙. 1865년에 처음 발표되어 유전학을 만들어 내는 계기가 되었다.

멘델 이전에는 유전 현상을 설명하기 위해서, 정자와 난자 속에 있는 액체가 섞여서 부모의 특징이 이어진다는 혼합 이론을 사용하였다. 이 이론에 대항하여 멘델은 부모의 특성, 즉 형질을 결정하는 것은 단위로 환원할 수 있는 물질이라는 것을 밝혀냈다. 멘델 스스로는 여기에 따로 이름을 붙이지 않았지만 이것이 바로 유전자이다. 즉 멘델은 그의 법칙을 통해 유전자 개념을 처음 과학적으로 확립한 셈이다. 그러나 당초 1865년에 멘델이 처음 이 법칙을 발표했을 때에는 크게 주목 받지 못했다. 하지만 그 성과가 완전히 묻힌 것은 아니고, 다른 학자들의 논문에서도 멘델에 대한 언급을 볼 수 있었으며 1881년에 나온 브리태니커 백과사전에도 멘델의 연구가 소개되어 있었다. 그러다 1900년에 코렌스(C. Correns), 체르마크(E.V. Tschermak), 드 브리스(H. de Vries)가 유사한 연구를 하다가 동일한 시기에 멘델의 연구를 다시 발견하여 세상에 알려지게 되었다. 이 중에서 코렌스가 멘델의 연구 성과에 "멘델의 법칙"이라는 이름을 붙였다.

멘델의 연구

멘델은 자신의 연구를 위해서 완두콩을 그 재료로 사용했다. 우선 완두콩을 잘 키워서 키가 큰 완두콩과 키가 작은 완두콩을 서로 분리해 낸다. 이렇게 키가 큰 것과 작은 것이 각각 완두콩의 형질이 된다. 키가 큰 것은 큰 것대로 따로 키우고 작은 것은 작은 것대로 따로 키워서, 몇 세대 후에는 무조건 키가 큰 종자와 무조건 키가 작은 종자를 얻는다. 이 완두콩들을 서로 교배를 시켰더니 키가 큰 완두콩이 나오는 종자만을 얻을 수 있었다. 기존 발상으로는 키가 큰 것과 작은 것의 중간 키 정도가 되는 완두콩이 나와야 했는데 그렇지 않은 결과가 나온 것이다. 이런 식으로 한 가지 형질만이 겉으로 드러나는 것을 우열의 법칙이라고 하며, 이 때 나타나게 되는 키가 큰 형질을 우성, 반대로 나타나지 않는 키가 작은 형질을 열성이라고 한다. 다음에는 이렇게 얻은 완두콩을 자가수분을 거쳐 다시 키워 보았다. 그러자 키가 큰 완두콩과 작은 완두콩의 비율이 3대 1로 나타났다. 이를 분리의 법칙이라고 한다. 또한 멘델은 완두콩의 키 이외에도 다른 형질로도 실험을 했다. 둥근 완두콩과 주름진 완두콩, 그리고 녹색 완두콩과 노란 완두콩에서도 같은 결과를 얻을 수 있었다. 더군다나 이러한 서로 다른 형질은 상관관계가 없이 서로 독립적으로 우열의 법칙과 분리의 법칙을 나타냈다. 이것을 독립의 법칙이라고 한다. 이 세 가지가 바로 멘델의 법칙이다.

유전자적 해석

멘델의 법칙은 후에 염색체와 DNA의 존재가 밝혀지면서 확고하게 정립되었다. 생물은 상동염색체라고 하는 한 쌍의 염색체를 가지고 있는데, 이 염색체 쌍의 같은 부위에 동일한 기능을 수행하는 유전자가 있다. 이것을 대립유전자(對立遺傳子: allele)라고 한다. 동그란 완두콩, 즉 우성 유전자를 R, 주름진 완두콩의 열성 유전자를 r이라고 표시하면 대립유전자 쌍은 RR, Rr, rr 세 가지 형태로 나타낼 수 있다. 멘델의 실험에서 동그란 완두콩 순종은 RR, 주름진 완두콩 순종은 rr이 되는 셈이다. 이 둘을 교배하면(RR×rr) 자손은 모두 Rr이 나오는데 여기서 R이 r보다 우성이기 때문에 실제 형질은 R만 발현되어, 모든 완두콩은 동그란 완두콩이 된다. 여기서 중요한 것은 우성, 열성이 어느 쪽 형질이 우월하거나 열등하다는 뜻이 아니라, 우성은 주도적으로 드러난다는 의미이며 열성은 잘 드러나지 않는다는 것을 의미한다. 그런 점에서 우성, 열성이라는 단어 대신 현성(顯性), 잠성(潛性)이라는 용어를 사용하자는 학자도 있다.

법칙의 한계

멘델의 법칙은 유전학의 기틀을 세운 매우 중요한 법칙이지만 연구가 계속됨에 따라서 모든 법칙이 반드시 들어맞는 것은 아니라는 사실을 알게 되었다. 중간유전이라고 하는 현상에서, 우성은 불완전하게 나타나기 때문에 우성과 열성의 중간 정도 되는 형질이 드러나는 경우가 있다. 생물학의 발전이 계속됨에 따라 이러한 현상이 더 일반적이라는 것을 알게 되어, 실제로 한쪽 유전자가 대립유전자를 완전히 압도하는 우열의 법칙은 그 사례가 생각보다 적다는 것이 밝혀졌다.