생식

생식(reproduction)은 생물 개체가 자기와 같은 종류의 새로운 생물 개체를 생산하는 것이다.¹⁾ 세포학적 관점에서 세포단위로 이루어지는 세포생식과 1개의 배가 많은 부분으로 분리하여 개체를 형성하는 영양번식으로 구분할 수 있다.

목차

세포생식은 배우자생식과 무배우자생식으로 구분할 수 있다. 발생학적 관점에서 배우자가 필요한 생식을 유성생식이라 하고, 무배우자생식이나 영양번식을 무성생식이라 한다.¹⁾ 생물의 복제는 무성생식의 한 예이다. 번식(breeding)은 생식과 거의 같이 사용되지만, 이것은 생식에 의한 개체수의 증가라는 점에 중점을 두고 있고 동물에서는 생태적인 면에서 생식과 관련된 여러 가지 활동을 총괄적으로 표현한다.¹⁾ 번식활동은 생물종에 따라 다양하고, 일정한 번식기나 번식지를 갖는 경우가 많다.

무성생식은 다른 개체의 유전물질의 기여가 없이 생물 스스로 유전적으로 유사하거나 같은 복제된 개체를 만드는 과정이다.²⁾ 세균은 이분법에 의해 무성적으로 증식을 한다. 바이러스는 보다 많은 바이러스를 생산하기 위하여 숙주 세포를 이용한다. 효모는 출아법을 이용하여 증식을 한다. 대부분의 식물은 무성적으로 증식할 수 있는 능력을 가지고 있다. 무성생식을 할 수 있는 많은 생물들이 유성생식도 함께 한다. 대부분의 식물은 무성생식(영양번식)을 할 수 있지만 유성생식도 함께 하고 있다. 이분법을 하는 세균도 때로 접합(conjugation)으로 유전자를 교환한다. 무성생식의 다른 유형으로 처녀생식, 분절 그리고 유사분열을 이용한 포자형성 등이 있다.²⁾ 처녀생식은 수컷의 수정없이 종자나 배가 발생하는 과정이다.

무성생식의 예. 효모와 히드라의 출아 (출처:한국식물학회)

유성생식은 감수분열로 배우자를 생성하는 두 개체의 유전물질을 조합하여 새로운 개체를 형성하는 생물학적 과정이다. 각각의 부모 개체는 반수체 배우자를 생성하여 자손 유전자 구성의 절반에 기여한다. 대부분의 생물은 두 종류의 반수체를 형성한다. 이형배우자를 갖는 생물에서 두 배우자는 각각 수컷(정자)과 암컷(난자)이라고 부른다. 동형배우자를 가자는 생물에서 두 배우자는 다르게 불리기도 한다. 예를 들어 플러스 배우자와 마이너스 배우자라고 부르기도 한다. 인간을 포함한 대부분의 동물과 식물은 유성생식을 한다. 타가수정은 두 부모로부터 온 배우자의 수정과정을 말한다. 자가수정은 같은 개체에서 유래한 두 배우자의 수정과정을 말한다. 식물의 경우 자가수분과 타가수분으로 부르기도 한다. 유성생식을 하는 개체들은 모두 다른 유전자 세트를 가지고 있다. 자손들은 부모로부터 각 형지리에 대한 하나의 대립유전자를 물려받기 때문에 부모유전자의 조합을 가진다. 유성생식의 장점은 보다 다양한 유전자 조합의 형성이 가능하기 때문에 변화하는 환경에서 자손들을 더 잘 살아 남을 수 있게 해주는 장점이 있다.²⁾

산수유의 생식기관인 꽃과 파리. 많은 식물의 유성생식과정에 수분매개자의 도움을 받는다. (출처:이규송)

생물은 상황에 따라 자신의 적응도를 높이기 위해 매우 다양한 생식전략을 구사하고 있다. 어떤 생물들은 성적으로 성숙해서 자손을 낳기까지 매우 긴 세월을 요구하고, 어떤 생물은 이 기간이 매우 짧아서 아주 이른 시기에 자손을 낳기 시작한다. 정상의 조건에서 많은 생물들의 자손은 성체까지 생장하지 못하고 죽는다. 어떤 생물은 일생동안 매우 작은 많은 자손을 낳고(r-선택), 어떤 생물은 매우 적은 큰 자손을 낳는다(K-선택). 어떤 생물은 일생동안 간헐적으로 자손을 낳고, 어떤 생물은 일생 동안 단 한번 자손을 낳고 죽으며, 어떤 생물은 일생동안 반복적으로 자손을 낳고 자손의 수도 경우에 따라 다르다. 어떤 것이 미래 세대에 더 많은 자손을 남겨 적응도를 높일 지는 주변 상황에 따라 다르다.²⁾

무성생식을 하는 생물들은 기하급수적으로 증가할 수 있다. 그러나 모든 자손이 거의 유사한 DNA의 구조를 가진다는 취약점이 있다. 따라서 그 생물에게 호의적인 조건이라면 많은 자손을 빠르게 늘려갈 수 있는 장점이 있지만 환경이 변화하여 부적당한 환경에 노출되면 모든 자손들이 동시에 취약해지는 단점이 있다. 이에 비해 유성생식을 하는 생물들은 더 적은 수의 자손을 생산하지만 자손들 간에 유전자의 변이가 크기 때문에 변화하는 환경이나 질병에 덜 취약한 장점을 가진다.²⁾ 따라서 유성생식과 무성생식을 동시에 구사할 수 있는 생물에게 풍부한 자원이 주어지고 유리한 조건이 형성된다면 무성생식을 통하여 많은 자손을 빠르게 증가시킨다. 이에 비해 자원이 부족해지고 조건이 악조건으로 바뀌면 유성생식으로 전환을 한다. 유성생식에 의해 형성된 종자, 포자, 알, 번데기, 낭종(cysts) 등은 생활사 중의 내성이 가장 큰 시기로 불리한 조건이 유지되는 시기를 견딜 수 있게 한다.²⁾

식물의 영양번식의 예. 대나무의 지하경 번식과 딸기의 포복경 번식 (출처:한국식물학회)

1. 한국생물과학협회 (1996) 생물학사전. 아카데미서적, 1204
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