감수분열

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유성생식을 하는 진핵생물의 세포분열 형태 중 하나로 반수체 생식세포를 만드는 세포분열 과정이다. 감수분열은 간기동안 복제된 상동염색체 쌍들을 가지는 핵에서 4개의 딸세포 핵을 만드는 2번의 핵분열 과정과 각각 별개의 세포로 포장하는 2번의 세포질 분열 과정으로 구성된다. 감수분열은 제1감수분열에서 상동염색체 쌍을 분리시키고 두 개의 복제된 반수체 핵을 가지게 된다. 뒤이어 제2감수분열에서 복제된 염색체의 자매염색분체를 독립된 염색체로 분리 시키고, 각 염색체를 딸핵 속에 넣고 세포분열이 완료된다. 많은 진핵생물은 다른 개체들과의 결합하는 유성생식을 통해 유전적 다양성을 추구하는데 이때 일정한 유전적 정보량을 유지하기 위해 생식세포를 만드는 과정에 일어나는 세포분열 과정이다.¹⁾ 감수분열은 동물에서는 주로 암컷의 난자와 수컷의 정자가 생성될 때 일어나며, 종자식물은 꽃가루와 배낭 세포가 생성될 때, 포자식물은 배우자 형성과 포자형성 때 일어난다.¹⁾

감수분열은 체세포분열과는 다르게 2단계의 분열 단계를 가진다. 첫 번째는 제1감수분열을 하며, 이때는 간기→전기→중기→후기→말기의 체세포 분열과 비슷한 과정을 가지고 있다. 두 번째 분열인 제2감수분열은 간기를 제외한 전기→중기→후기→말기의 과정을 지난다.

세포의 감수분열 주기를 나타낸 모식도. (출처: 한국식물학회)

생명체가 성장 및 발달하는데 필요한 체세포 분열은 모세포의 염색체가 그대로 딸세포로 전달되는 간기→전기→중기→후기→말기의 과정을 갖는다. 이때 모세포의 염색체가 증폭되어 분열이 끝난 2개의 딸세포에서 염색체 수가 그대로 유지되게 된다.

체세포 분열과는 다르게 감수세포분열은 제1감수분열(간기→전기→중기→후기→말기), 제2감수분열(중기→후기→말기)의 단계를 갖는다. 각각의 분열단계는 체세포 분열의 단계와 비슷하지만, 염색체 수가 증폭되지 않은 상태에서 분열이 진행되므로 분열이 끝난 딸세포의 염색체 수는 모세포의 절반을 갖게 된다.

절반의 염색체 수를 갖는 생식세포들은 다른 개체의 생식세포와 결합하여 하나의 개체를 생성하게 되는데, 이를 수정이라고 한다. 체세포 분열은 생식세포에 비해 2배의 염색체 수를 갖으며 같은 염색체가 쌍을 이루는 상동염색체를 가지고 있다. 이러한 세포의 염색체 수를 핵상이라고 하며, 감수분열이 일어나기 전의 핵상은 복상(n=2), 감수 분열이 일어난 후의 핵상을 단상(n=1)이라고 한다.²⁾

교차(crossing over): 제1감수분열 상동염색체들은 염색분체간에 부분적인 교차가 일어나고 염색분체 부분의 교환이 일어난다. 이렇게 교환된 염색분체 부분은 제1감수분열 후기 동안에 떨어져 다른 딸세포로 완전히 분리된다.

체세포분열과 감수분열을 세포주기별로 비교하여 나타낸 그림. (출처: 한국식물학회)

1. Freeman, Scott (2011) Biological Science (6th ed.). Hoboken, NY: Pearson, 210
2. How Cells Divide. PBS. Public Broadcasting Service. Retrieved 6 December 2012