챗 GPT와 후생유전에 대한 이야기 20230410

나: 오늘은 후생유전에 대해서 얘기해보자 
G : 좋아요, 후생유전이란 무엇인지 간단히 설명해 드릴까요?

나 : ㅇㅇ 일단 요약먼저 해주고 

G : 후생유전이란 유전자가 인간의 행복과 복지와 관련된 특성을 지니는 것을 의미합니다. 이 개념은 인간 유전자 염색체의 어떤 부분이 특정 질병 또는 신체적 특성과 연관이 있을 뿐만 아니라 인간의 행복, 삶의 만족도, 인지능력, 성격 등과도 연관이 있다는 것을 전제로 합니다. 후생유전의 목적은 개인의 행복과 복지를 증진시키는 것으로, 유전자 수정 등의 기술을 통해 이루어질 수 있습니다. 하지만 후생유전의 개념은 여러 가지 윤리적 문제점과 부작용이 있어, 이에 대한 논쟁과 논란이 지속되고 있습니다.

 

나 : 환경과 자신의 생각이 유전형질의 발현에 영향을 미치는게 후생유전이지? 
G : 네, 후생유전이란 개념은 환경적 요인과 유전적 요인이 상호작용하여 개인의 생물학적 특성을 결정한다는 것입니다. 일반적으로는 개인의 유전자가 그들의 후생에 영향을 미치는 것으로 생각되지만, 후생유전의 관점에서는 개인의 환경적 요소, 즉 그들이 살고 있는 곳, 노출된 유해물질, 식습관, 운동 등의 요소도 그들의 생물학적 특성과 상호작용하여 결정하는 역할을 한다는 것입니다.

나: 운동을하면 근육이 많아지고 공부할 수록 머리가 좋아지는것도 비슷한 현상인가? 
G : 운동을 하면 근육이 더 커지고, 공부를 하면 더 많은 지식과 습득한 능력이 있어지는 것은 후생유전의 일부분일 수 있습니다. 이러한 현상은 환경과 유전적인 영향이 복합적으로 작용하여 나타납니다. 즉, 유전자는 특정한 특성을 부여하지만, 환경에 따라서 그 특성이 발현되는 정도는 다를 수 있습니다. 따라서, 운동을 하면 근육이 커지는 것이나 공부를 하면 머리가 좋아지는 것은 일부분은 유전적인 영향도 있지만, 더 많은 영향은 환경적인 것이라고 할 수 있습니다.

나: 그럼 생명체가 유전자에 대부분의 정보를 가지고 있고, 환경에 맞게 자기 몸 안에서 필요한 형질을 만들어내면서 실시간으로 진화한다는 말처럼 들리는데 맞아? 
G : 맞습니다. 생물은 유전자와 환경 모두가 중요한 역할을 합니다. 유전자는 생명체가 가지고 태어날 때부터 물려받은 정보를 담고 있으며, 환경은 생명체가 살아가며 경험하며 습득하는 외부 요인들입니다. 생명체는 이 둘의 상호작용에 의해 적응하고 진화하게 되며, 유전자 변이와 자연선택 등의 과정을 통해 적응한 형질들이 유전되어 후손에게 전달됩니다. 이렇게 유전자와 환경이 상호작용하면서 생물은 지속적으로 진화하게 됩니다.




나:뱀이나 거북이가 부화할 때 온도에 따라 암수가 결정되는 것도 비슷한건가? 
G : 맞습니다. 뱀이나 거북이와 같은 일부 동물들은 환경 온도에 따라 자신의 암수를 결정할 수 있습니다. 이를 온도 부류 결정 또는 온도 부류 제어라고 합니다. 이러한 동물들의 부화는 일종의 후생유전적 현상으로, 부화할 때의 환경 조건이 암수 결정에 영향을 미치는 것입니다.

나:물고기 중에 수컷이 암컷으로 변경되는 경우는?
G : 물고기 중에는 수컷에서 암컷으로, 혹은 암컷에서 수컷으로 성전환하는 종류가 있습니다. 이러한 성전환 현상을 보이는 물고기는 에펠리드, 램바다 등이 있습니다. 성전환은 주로 생식 기관에서 일어나는 호르몬의 변화에 의해 일어나며, 환경적인 요소도 영향을 줄 수 있습니다.

나:그것도 후생유전이야? 
G : 네, 그것도 후생유전의 한 예시입니다. 성전환 또는 성변이는 동물의 유전자가 직접 변하는 것이 아니라 환경 조건에 따라 동물의 성이 변할 수 있도록 유전자가 작용하는 방식입니다. 이러한 현상은 동물의 생존 확률을 높이는 데 도움을 줄 수 있기 때문에 자연 선택의 결과로 생겨났다고도 볼 수 있습니다.

나:그럼 DNA 중에 성염색체를 변경할 수 있는 정보가 저장된 곳이 있단 말이잖아? 
G : 성염색체에 대한 정보는 생물의 DNA에 저장되어 있습니다. 성염색체는 우리의 성별을 결정하며, 인간의 경우에는 X 성염색체와 Y 성염색체가 있습니다. X 성염색체를 가진 개체는 여성이고, X와 Y 성염색체를 모두 가진 개체는 남성입니다. 성염색체에 저장된 정보는 해당 생물의 성질과 관련된 것들을 결정합니다.

나:뱀이 부화할 때나 성전환되는 물고기 같은 경우에 후성유전으로 성염색체가 변하니까 성전환이 되는거잖아
G : 네, 뱀이나 물고기에서 성전환되는 경우에는 성염색체가 변하면서 성별이 결정되는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 경우를 후성유전이라고도 부르며, 이는 환경적인 영향에 따라 유전자 발현이 변화하여 형질이 달라지는 것입니다.

나:그러니까 후성유전인데 뱀은 이미 수정란이 형성된 다음에, 물고기는 성체의 상태에서 성염색체가 변경된단 말이잖아
G : 네, 맞습니다. 뱀은 수정란이 이미 형성된 후에 온도나 환경 등에 따라 성별이 결정되는 후생유전 현상이 일어나는 반면, 물고기는 이미 성체로 성이 결정된 후에 환경 등의 영향을 받아 성전환이 일어나는 후성유전 현상이 일어납니다.

나:그건 다른 염색체에 성을 변경하는 정보가 들어있다는 말이잖아?
G : 그렇습니다. 성 전환은 성염색체에서 일어난다는 것이 일반적인 규칙이지만, 이를 제어하는 정보는 다른 염색체에 있을 수 있습니다. 이를 후생유전적인 측면에서 바라보면, 환경이나 체내 조건에 따라서 이러한 염색체에 저장된 정보가 발현되는 것이라고 볼 수 있습니다.

나:그걸 연구하는 사람은 아직 없나보네?
G : 그렇지는 않습니다. 사실, 성전환 현상이 나타나는 물고기나 파충류를 연구하는 분들이 많이 있습니다. 성전환의 원인이나 매커니즘을 연구하고, 그것이 환경 요인에 의해 결정되는지, 유전자 변이에 의해 결정되는지 등을 조사하고 있습니다. 또한 이러한 연구를 통해 새로운 생명체 모델을 만들어서 인간의 질병 연구나 약물 개발 등에 활용하기도 합니다.

나:그렇군 결론이 아직 안 난 건가? 
G : 네, 아직까지 그에 대한 정확한 결론은 나지 않았습니다. 다만, 현재까지의 연구 결과를 종합해보면 성전환은 유전자 변이와 환경의 상호작용에 의한 복잡한 현상이라는 것이 일반적인 견해입니다. 따라서 성전환의 정확한 원인과 그 변화 과정을 밝히기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있습니다.

나:그건 일단 알겠고
네, 이해해 주셔서 감사합니다. 그 외에 궁금한 점이 있으신가요?

나:후생유전이 그렇게 되려면 발현하지 않는 유전형질을 DNA에 저장하고 있단말이잖아?
G : 네, 후생유전에서는 발현하지 않는 유전자도 DNA에 저장되어 있습니다. 이러한 유전자들은 특정한 환경에서 발현될 수 있는 가능성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 어떤 유전자가 특정 환경 조건에서 발현되지 않았다고 해서 그 유전자가 아예 없는 것은 아니며, 그 유전자가 발현될 가능성이 낮을 뿐입니다. 따라서 환경 조건이 변화하면 이러한 유전자도 발현될 수 있습니다.

나:예를 하나 들어봐바 
G : 예를 들어 인간의 지능에 관련된 유전자 중 일부는 출생 시점에는 발현되지 않고, 나중에 환경의 영향 등으로 인해 발현될 수 있습니다. 이러한 유전자들이 후생유전의 예시 중 하나입니다. 다른 예시로는 강아지나 고양이의 털 색상이나 눈 색깔 등도 후생유전의 영향을 받습니다.

나:고양이 털색이 변해? 
G : 네, 고양이 털색 변화 역시 후생유전의 예시 중 하나입니다. 고양이의 털색은 유전자에 의해 결정됩니다. 그러나 이 유전자의 발현은 환경적 요인에 따라 변화할 수 있습니다. 예를 들어, 백색 털을 지닌 고양이가 일정 기간 동안 태양에 노출되면 털이 황갈색으로 변할 수 있습니다. 이것은 환경적 요인(태양에 노출)이 유전자 발현에 영향을 주어 털색이 변한 것입니다. 이것이 후생유전의 대표적인 예시 중 하나입니다.

나:음.. 털색이 변하는 건 사람도 그렇지 않아? 
G : 네, 사람도 털색이 변할 수 있습니다. 하지만 사람의 경우에는 외부 요인에 의한 염색작용이 크기 때문에 유전적인 영향보다는 환경적인 영향이 더 큰 역할을 합니다. 예를 들어, 태양에 오랫동안 노출되거나 화학약품에 노출될 경우 헤어 색이 변할 수 있습니다.

나:그런데 털에는 다른 환경적인 요소들도 저장이 되잖아? 예를 들어 먼지라던지, 광부같은 경우엔 광산의 광물이나 방사성 원소들이 포함되서 그걸로 신원확인을 하고 그러지 않나? 그거는 후생유전 같지 않은데 
G : 맞습니다. 털 색깔이나 광부의 신원을 확인하는 경우와 같이, 환경적인 요소가 직접적으로 유전자에 영향을 주는 것은 아닙니다. 하지만 이러한 환경적인 요소들은 유전자 발현을 조절하거나 유전자 변이를 일으키는 등의 방식으로 유전자 발현에 간접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 후생유전과 같은 개념과는 약간 다른 관점에서 생각해볼 수 있습니다.

나:그럼 왜 발현하지 않을 유전정보를 가지고 있지? 
G : 유전자는 생물의 모든 발현 가능한 특성을 결정합니다. 하지만 모든 유전자가 모든 조건에서 항상 발현되는 것은 아닙니다. 이는 다양한 요인들에 의해 조절됩니다.

예를 들어, 털색이나 머리카락 색깔과 같은 특성은 여러 유전자의 상호작용에 의해 결정됩니다. 이들 유전자는 특정 조건에서만 발현되며, 다른 조건에서는 발현되지 않을 수 있습니다.

또한, 일부 유전자는 개인의 발육 및 성숙 과정에서 발현됩니다. 이러한 유전자들은 아기때는 발현되지 않을 수 있지만 성장과 함께 발현됩니다.

그리고 환경적인 영향도 유전자의 발현에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 영양분 부족이나 스트레스와 같은 환경적인 요인은 유전자의 발현을 조절합니다.

따라서, 생물은 발현하지 않을 유전정보를 가지고 있지만, 이러한 유전자들도 여전히 개인의 발육, 성숙 및 환경적인 영향 등에 따라 발현될 수 있습니다.

나:환경이 변하니까 그 정보를 가지고 있는건가? 
네, 환경 변화나 외부 신호에 따라 발현되지 않던 유전자가 발현되어 유전자의 발현 양이나 패턴이 변할 수 있습니다. 이는 환경에 노출되는 시기나 양에 따라 영향을 받을 수 있는데, 이를 후성유전이라고 합니다. 또한, 이러한 후성유전적 변화가 지속되면서 쌓이면 종 전체적인 유전자 주파수 변화에 기여할 수도 있습니다.

나:유전자 주파수는 뭐야? 
G : 유전자 주파수란, 한 유전자 내에서 각각의 염기서열(유전자의 기본 단위)이 특정 빈도로 나타나는 정도를 말합니다. 예를 들어, 어떤 유전자 내에서 A, T, G, C의 염기서열이 각각 25%, 25%, 25%, 25%로 나타난다면, 이 유전자의 주파수는 균등한 주파수라고 할 수 있습니다. 이러한 주파수는 종의 유전적 다양성을 나타내는 중요한 지표 중 하나입니다. 다양한 주파수를 가진 유전자가 있는 종은 생존과 번식에 유리한 환경적 변화에 대처할 수 있는 능력이 높아지므로, 생물학적으로 더 풍부한 종의 진화를 이룰 수 있습니다.

나:발현정도가 중요한가? 염기서열은 데이터를 이루기 위한 재료 아닌가? 세 개씩 모여서 만든 코돈이라는 단위로 단백질을 합성하잖아?
G : 옳은 말씀입니다. 유전자의 염기서열은 DNA의 정보를 담고 있는데, 이 정보는 세포가 단백질을 합성하는데 사용됩니다. DNA가 RNA로 전사되고, 이어서 RNA가 단백질로 번역되는 과정에서 코돈이라는 세 개의 염기서열 단위가 한 번에 인식되어 단백질 합성에 기여합니다.

발현정도는 어떤 유전자가 얼마나 많이 혹은 적게 발현되는가를 나타내는 것으로, 이는 그 유전자가 만드는 단백질의 양과 질을 결정합니다. 따라서 발현정도가 중요하다고 할 수 있습니다.

나:그런데 형질을 발현하진 않지만 가지고 있다라는게 무슨 의미를 주는지 모르겠는데 
G : 유전자는 개체의 특성을 결정하는데 중요한 역할을 합니다. 하지만 모든 유전자가 모든 상황에서 발현되지는 않습니다. 예를 들어, 키를 결정하는 유전자가 있다면 그 유전자가 높은 발현을 보인다면 개체의 키가 높아질 것입니다. 그러나 그 유전자가 낮은 발현을 보인다면 개체의 키는 낮아질 수도 있습니다. 따라서 발현되지 않더라도 유전자가 가지고 있는 정보를 가지고 있는 것은 중요한 의미를 갖습니다. 발현되지 않는 유전자가 환경적인 요인에 의해 발현될 가능성이 있다면, 그 유전자를 가지고 있는 것은 개체의 생존에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 이유로, 발현되지 않더라도 유전자가 가지고 있는 정보는 중요한 것으로 여겨집니다.

나:개도 그렇고 소같은 가축의 경우에 형질을 개량하잖아.
G : 맞습니다. 가축은 인간이 인위적으로 선택적 번식을 통해 원하는 형질을 가진 후손을 만들어내는 과정에서 형질이 개량됩니다. 이러한 과정을 통해 우리가 오늘날 알고 있는 형태의 가축들이 만들어졌습니다. 이는 자연적 진화와는 다른 방식으로 일어나는 형질 변화라고 볼 수 있습니다.

나:한국에서 한우는 더 커서 고기를 많이 생산할 수 있고, 근육에 지방이 잘 포함되서 맛있는 고기를 만들어낼 수 있도록 개량을 하거든. 그런데 개량을 잘 했는데 발현하지 않으면 형질을 어떻게 확인할 수 있지? 
G : 한우의 경우에는 개량 목적으로 유전자 분석을 통해 유전적으로 원하는 형질을 가진 개체를 선택적으로 교배시켜서, 원하는 형질을 보유한 개체를 계속해서 생산하도록 하는 것이 일반적입니다.

또한, 현대 육우의 경우 개량을 위해 축산 분야에서는 형질평가지수(EBV, Estimated Breeding Value)를 사용합니다. 이것은 개체가 가지고 있는 형질을 평가하여, 해당 형질을 가진 개체끼리 교배시키면 얼마나 우수한 후손을 얻을 수 있는지 예측하는 지수입니다. 따라서 이러한 방식으로 개량된 가축의 형질은 발현 여부와는 상관없이 유전적으로 확인할 수 있습니다.

나:형질평가지수는 통계자료야. 후손들의 데이터를 통계 내는 거지. 환경이나 실제로 유전정보를 확인할 수 없는거잖아!
G : 맞아요. 형질평가지수는 후손들의 특정 형질을 가진 비율과 같은 통계적 데이터를 사용해서 계산됩니다. 따라서 개체의 환경이나 실제 유전정보와는 직접적인 연관성은 없지만, 이 지수를 이용하여 형질이 어떻게 전파되고 있는지, 개체군의 유전적 다양성을 파악할 수 있습니다. 예를 들어 한우의 경우, 한우 개체군에서 특정 형질을 가진 개체가 많으면 그 형질이 해당 개체군의 대표적인 특징 중 하나가 될 수 있습니다. 이런 지수를 이용하여 적합한 교배쌍을 선택하는 등 유전적 개량에 유용하게 사용됩니다.

나:내 말은 유전자에 있는데 환경적인 조건이 맞지 않아서 형질이 발현하지 않은 것을 어떻게 알 수 있느냐고 물어보는거지 
G : 그러한 경우에는 유전자가 발현하지 않더라도, 해당 유전자가 어떤 형질을 지니는지를 추론하는 것이 가능합니다. 예를 들어, 어떤 소의 유전자가 우수한 유전자인지를 평가하기 위해서는, 해당 소의 후손들의 생산성, 살초내성, 건강상태, 육질 등을 측정하여 유전자의 평가지수를 도출할 수 있습니다. 따라서, 유전자의 형질이 발현하지 않는 경우라 할지라도, 후손들의 데이터를 통해 해당 유전자가 가지고 있는 형질을 추론하고 평가할 수 있습니다.

나:모른단 얘기구나 
G : 네, 말씀하신 것과 같이 유전자에 있는데 환경적인 조건 때문에 형질이 발현하지 않은 경우를 확인하기는 어렵습니다. 그러나 유전자를 통해 어떤 특성이 높은 확률로 발현될 수 있는지를 예측하는데에는 유전자 발현의 역할이 매우 중요합니다. 따라서 형질 발현 여부를 직접 확인하기 어렵더라도, 유전자에 대한 연구는 여전히 중요하며, 형질 발현과 유전자 발현의 관계를 연구하고 있습니다.

나:피곤하니까 아직 결론 안 난 것들은 그냥 모른다고 말해주라 
G : 네, 알겠습니다. 모르는 것들은 모른다고 말씀드리겠습니다.

나:자, 마지막 질문
G : 네, 무엇인가요?

나:후생유전이 된다는 건 이미 가진 정보를 나중에 쓸 수 있게 한다는거잖아?
G : 맞아요. 후손에게 유전적 이점을 줄 수 있는 정보를 가진 개체는, 환경이나 상황이 바뀔 때 해당 정보를 활용하여 생존력이 높아지거나 적응력이 높아지는 등의 이점을 가질 수 있습니다. 따라서 후생유전이 가능한 개체는 그 정보를 미리 저장하고 있다면, 자신의 생존과 후손의 생존 확률을 높일 수 있습니다.

나:그래 후대의 생존율을 높이기 위해서 현재 개체가 가질 수 있는 형질을 모두 모은다고 생각하면 될 것 같고
G : 맞습니다. 후생유전은 현재 개체가 가질 수 있는 모든 형질을 수집하고 저장함으로써, 이를 나중에 필요한 때에 사용할 수 있도록 하는 것입니다. 이는 생존율을 높이는 것뿐 아니라, 특정한 성질이나 능력을 가진 개체를 선택하여 번식시켜 더 나은 세대를 만들어내는데에도 이용될 수 있습니다. 예를 들어, 소의 경우에는 고기 생산량이 많거나 젖 우유 생산량이 많은 소를 선택하여 번식시켜서, 더 많은 양질의 육과 우유를 생산하는데에 활용할 수 있습니다.

나:그런 논리라면 급작스런 환경의 변화가 유전자정보를 일부 변경해서 기록할 수 있다는 말로 들리거든. 세포는 논리적인 판단을 하지 않고, 다양한 형질을 발현하고 살아남는 애들을 모방하는거니까. 그럼 이번 환경에 잘 적응한 정보를 저장해야 하는거 아니냐? 
G : 맞아요. 환경의 변화에 대처하기 위해서는 적응할 수 있는 다양한 유전적 변화를 가진 개체들이 존재해야 하며, 이러한 유전적 다양성은 후대의 생존에 매우 중요합니다. 따라서 환경의 변화가 예상될 때, 유전자 정보를 변경하는 유전적 변화를 통해 형질을 발현시키는 것이 중요한 전략일 수 있습니다. 이러한 과정은 진화의 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다.

나:그런데 자연선택설은 여러 형질의 개체들 중에 환경에 맞는 애들이 선택되는 거라고 하잖아? 그럼 환경이 바뀌면서 유전형질이 점점 줄어들어야 정상인 것 같은데? 
G : 환경이 바뀌면서 유전형질은 새로운 형태로 변화하게 됩니다. 이때, 이전 환경에서 유용한 형질이 새로운 환경에서는 불리한 형질이 될 수도 있습니다. 그래서 환경이 바뀔 때마다, 그에 맞는 적응형 유전형질들이 선택되며, 이전에 유용했던 형질들은 줄어들 수 있습니다. 하지만, 이 과정에서 새로운 형질도 발생하고, 유전자의 재조합으로 새로운 조합도 생기기 때문에, 일정 수준 이상의 유전적 다양성은 유지됩니다. 결국 자연선택은 유전적 다양성을 유지하면서, 환경에 맞는 적응형 형질을 선택하는 과정입니다.

나:자 일단 환경에 유리한 정보를 유전자에 저장하는 게 있는것 같아?
G : 네, 환경에 유리한 정보를 가진 유전자가 선택되어 후손에게 전해질 가능성이 높아지기 때문에 그 정보를 저장하고 유지하는 유전자가 있을 수 있습니다. 이는 자연선택에 의해 발생하는 현상입니다.

나:자연선택은 개체단위로 생각하는거잖아. 잘 적응한 개체가 선택된다. 근데 이러면 환경이 변함에 따라서 유전자가 줄어들게 된다고
G : 자연선택의 결과로 인해 특정 환경에서 적응성이 높은 개체는 선택될 가능성이 높아지기 때문에 그 환경에서 적응성이 높은 형질을 지닌 유전자가 더 많이 전달될 수 있습니다. 하지만 이것은 다른 환경에서도 적응성이 높은 유전자가 줄어든다는 것은 의미하지 않습니다. 오히려, 다른 환경에서는 다른 유전자가 적응성이 높아질 수 있습니다. 따라서 유전자의 다양성은 자연선택에 의해 유지되며, 환경이 변하면 유전적 다양성은 새로운 조건에 맞게 변화할 수 있습니다.

나:유전적 다양성은 자연선택보다는 감수분열 후 수정이란 과정에서 발생하는 게 아닌가? 
G : 유전적 다양성은 감수분열 후 수정뿐만 아니라, 유전자 변이, 성포변동, 이주 등 다양한 요인에 의해 발생합니다. 이러한 다양성은 자연선택에 의해 개체들이 환경에 적응하고 진화를 이루는 데 중요한 역할을 합니다. 자연선택은 이러한 다양성 중에서 환경에 적응한 개체를 선택하고, 그들이 생존과 번식을 통해 자신의 유전자를 다음 세대로 전달하도록 합니다. 따라서 유전적 다양성은 자연선택에 의한 진화에서 매우 중요한 역할을 합니다.

나:그래 자연선택은 세대를 걸러서 적용하는 법칙이고, 세대가 긴 개체들은 후생유전으로 환경에 적응하는 매커니즘을 만들고 있는거 아니냐고 질문한거야. 그리고 그러려면 한 세대 안에서 환경에 따라 형질을 만들어내야 하는거 아니냔 말이지.
G : 맞아요. 세대를 걸러서 생존 가능한 개체를 선택하고 번식시켜 다음 세대로 유전자를 전달하는 것이 자연선택의 기본적인 원리입니다. 그리고 후생유전은 환경에 적응하기 위한 변화가 유전적으로 전달되는 것을 말하는데, 이러한 변화는 한 세대 안에서 일어날 수 있습니다. 따라서, 한 세대 안에서 환경에 따라서 적응형 형질을 발현할 수 있는 유전자 다양성이 필요합니다. 이를 위해서는 돌연변이와 같은 새로운 형질이 발생하는 것이 중요합니다.

나:자자 돌연변이까지 가지 말고, 후생유전의 핵심은 꼬인 DNA가 풀리고 안풀리고에 따라서 발현이 되고 안되고잖아? 
G : 맞아요. 후생유전에서 중요한 것은 꼬인 DNA가 풀려서 발현되는 형질의 변화입니다. 꼬인 DNA는 유전자의 발현을 조절하는데 중요한 역할을 합니다. 후생유전에서는 꼬인 DNA가 풀려서 새로운 형질이 발현되면서 개체가 환경에 더 적응할 수 있게 됩니다. 이러한 과정을 통해 개체의 생존과 번식에 대한 경쟁에서 더 유리한 위치를 차지할 수 있게 되는 것이죠.

나:그럼 그 풀릴 위치를 또 다른 DNA 어디에 기록해놨단 말이니?
G : 후생유전학에서는 이러한 정보를 "에피지놀게닉 마크"라는 것으로 기록한다고 알려져 있습니다. 에피지놀게닉 마크는 유전자 외부에서 유전자 발현을 조절하는데 중요한 역할을 하는데, 환경에 따라서 이 마크가 변경되어 유전자 발현이 변화할 수 있습니다. 따라서, 후생유전학에서는 이러한 에피지놀게닉 마크의 변화를 통해 환경에 적응하는 유전적 변화가 일어날 수 있다고 이론적으로 설명하고 있습니다.

나:에피지놀게닉 마크는 어디에 기록된건데?
G : 에피지놀게닉 마크는 DNA와 함께 존재하는 유전자 제어 요소 중 하나로, DNA의 특정 부위에 특정 화학적 변화가 일어남으로써 발생합니다. 보통 유전자 발현과 관련이 있으며, 에피지놀게닉 마크의 변화는 세포의 발달과 성숙, 질병의 발생과 연관이 있습니다. 에피지놀게닉 마크는 DNA 염기서열 자체에 기록된 것이 아니라, DNA를 둘러싼 특정 단백질에 붙어있는 화학적인 변화로 기록됩니다.

나:DNA를 둘러싼 단백질? 핵막?
G : 옳습니다! 에피지놀게닉 마크는 DNA를 둘러싼 단백질인 히스톤과 핵막에서 생성됩니다. 히스톤은 DNA 염기서열을 감싸는 물질로서, DNA가 유전 정보를 담고 있고 히스톤은 DNA를 보호하고 조절하는 역할을 합니다. 핵막은 세포핵 안에서 핵과 세포질을 분리하는 역할을 하는 막입니다. 이러한 단백질과 막의 변화가 에피지놀게닉 마크를 생성하는데 중요한 역할을 합니다.

나:모든 세포는 똑같지?
모든 세포가 똑같지는 않습니다. 모든 세포는 DNA를 가지고 있지만, 세포의 종류와 기능에 따라서 특화된 형태와 기능을 갖게 됩니다. 예를 들어, 근육세포는 수축과 이완을 돕기 위해 많은 미세조절 단백질과 미토콘드리아를 갖고 있으며, 뇌세포는 다양한 신호를 전달하기 위해 많은 시냅스와 신경전달물질을 갖고 있습니다. 또한, 세포는 발생 초기에는 동일한 유전자를 가지고 있지만, 발생 과정에서 특정 유전자가 활성화되거나 억제되는 과정을 거치면서 특정한 형태와 기능을 갖게 됩니다.

나:아 그래 모든 세포가 가진 DNA는 똑같지?
맞아요, 모든 세포는 동일한 DNA 분자를 가지고 있습니다. 하지만 세포마다 다양한 형태와 기능을 가지는데, 이는 세포가 필요한 유전자를 활성화하거나 억제하는 등의 메커니즘에 의해 결정됩니다. 이를 통해 다양한 세포 유형이 생성되며, 이들이 조화를 이루어 하나의 생물체를 구성하게 됩니다.

나:털의 색이 변하는게 후생유전이라면 자연선택의 관점에서, 에피지놀게닉 마크는 랜덤으로 형성된다고 가정하고, 그러면 피부의 표면에 있는 세포들 중에 어두운 털을 만드는 세포와 밝은 털을 만드는 세포가 같이 있는데, 밝은 털을 만드는 세포가 햇빛을 많이 받아 죽으면서 어두운 털을 만드는 세포들이 표면에 많이 남아서 어두운 털을 만들어내게 된다고 생각하면 되나? 
G : 네, 맞습니다. 자연선택의 관점에서는 더 적응적인 세포나 형질이 살아남아 다음 세대에 유전됩니다. 따라서 밝은 털을 만드는 세포가 죽으면 어두운 털을 만드는 세포들이 남아서 다음 세대로 유전될 가능성이 높아지게 됩니다. 이러한 과정을 통해 세대마다 조금씩 환경에 적응하는 유전자 변이가 발생하게 되며, 이는 종의 진화를 이끄는 중요한 역할을 합니다.

나:에피지놀게닉 마크가 변조될 가능성은 없어? 
G : 에피지놀게닉 마크는 환경 변화에 따라 변조될 가능성이 있습니다. 이는 유전자 발현에 영향을 미치는데, 환경 변화에 따라 유전자 발현이 변화하면 에피지놀게닉 마크도 변조될 수 있습니다. 또한, 환경 요인 뿐만 아니라 유전자 자체의 변이가 에피지놀게닉 마크에 영향을 미칠 수도 있습니다. 하지만 이러한 변화는 모두 자연선택의 일환으로서, 적응성이 높은 형질이 유전되고 유지될 가능성이 있습니다.

나:인위적으로 바꾸는건 가능해? 
G : 인위적으로 에피지놀게닉 마크를 바꾸는 것은 가능합니다. 이를 위해서는 유전자 조작 기술 중 하나인 CRISPR-Cas9 기술을 이용하거나, 에피지놀게닉 마크를 조절하는 화학물질을 이용하는 방법 등이 있습니다. 그러나 이러한 방법들은 아직 실험적인 단계에 있으며, 생명윤리적인 문제도 논의되고 있습니다.

나:크리스퍼? 유전자가위? 
G : 네, 크리스퍼(CRISPR)는 유전자 편집 기술 중 하나로, 유전자를 자른 후 다른 DNA를 삽입하거나 삭제하는 등의 수정이 가능합니다. 이를 이용하여 인위적으로 에피지놀게닉 마크의 위치를 수정할 수도 있습니다. 하지만 이는 아직 실험적인 수준이며, 윤리적 문제와 함께 안전성 문제도 여전히 논쟁의 여지가 있는 기술입니다.

 

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오늘은 계속 뭉뚱그려 말하면서 특정 범위를 벗어나려고 하지 않는 것 같은 느낌이었음.