감수분열

  유성생식을 하는 생물체의 세포는 2n[複相]개의 염색체를 지니고 있는 경우가 많다. 이러한 생물이 생식을 할 경우 먼저 생식세포가 형성된다. 생식세포는 n[單相]개의 염색체를 지니고 있으므로, 이와 같이 2n에서 n으로 염색체수가 반감하는 세포분열을 감수분열이라 한다. 동물에서는 생식세포(정자·난자 등)가 형성되기 직전에 일어나므로 특히 성숙분열이라고 한다.

 먼저 생식조직 내에서 체세포분열을 반복하여 일정수 이상의 세포수가 되면 감수분열로 들어간다. 감수분열은 제1분열과 제2분열의 연속된 핵분열이 일어나는 점이 특징이다. 보통 체세포분열일 때는 DNA합성 후 시냅시스기(sinapsis stage)를 거쳐 핵분열에 들어간다. 그런데 감수분열에서는 감수분열에 들어가기 전의 중간기인 시냅시스기에 DNA합성이 일어나고 제1분열과 제2분열의 중간기에는 DNA합성이 일어나지 않는다.

 즉, 체세포분열에서는 1회의 시냅시스기에 1회의 핵분열이 대응하지만 감수분열에서는 1회의 시냅시스기에 2회의 핵분열이 일어나는 것이 된다. 염색체 DNA 복제의 실험에서 염색분체를 구성하고 있는 DNA는 1개라는 것이 판명되었다. 따라서 염색분체 자체는 그 이상 종렬(縱裂)할 수 없다. 감수분열시의 2회의 핵분열에 있어서도 염색분체의 종렬이 일어나는 것은 1회이고, 그후 1회의 핵분열은 접합하고 있던 상동염색체의 분리일 뿐이다.

 감수분열의 과정은 염색체의 상태변화로 설명할 수 있다. 염색체수가 반감되는 제1분열은 편의상 전기·중기·후기·말기로 분류된다. 즉 제1분열 전기는 핵 속에 가느다란 실 모양의 염색사가 관찰되기 시작하는 세사기(細絲期), 염색사의 상동한 부분의 접합이 관찰되는 접합기, 염색사가 현저하게 굵어져 염색체라 불리는 태사기(太絲期), 2개의 상동염색체가 접합하여 생긴 2가염색체가 4가닥의 염색분체로 구성되는 복사기(複絲期), 계속하여 상동염색체가 이동하는 이동기(移動期)가 된다.

 복사기에 생긴 2가염색체의 4염색분체 사이에 부분적 교환이 행해져 유전자를 바꾸어 넣는 경우가 있다. 이것을 교차(交叉)라 하며, 부분적 교환이 행해지는 점을 키아스마(chiasma)라고 한다.

 제1분열 중기에서는 2가염색체가 방추체의 적도면을 대칭면으로 해서 대칭으로 배열한다. 이 때 상동염색체가 대합(對合)하지 않기 때문에 생기는 1가염색체, 상동염색체가 3개 이상 있기 때문에 생기는 다가염색체·성염색체 등은 2가염색체와는 다른 행동을 취하는 경우가 많다.

 제1분열 후기에는 대합했던 상동염색체가 분리되어 제각기 양극을 향하고 제1분열 말기에 들어선다. 말기에서 간기(間期)에 이르는 과정에서 염색체 구조가 해체되어, 언뜻 보면 체세포분열의 중간기핵(中間期核)처럼 되는 것과 염색체 구조를 계속 유지하는 것의 2종류가 있다.

 간기를 지난 핵은 드디어 다시 분열기로 들어선다. 이 분열을 제2분열이라 한다. 제2분열은 보통의 체세포분열과 완전히 같은 과정으로 진행된다. 이런 점에서 제1분열을 이형핵분열(異型核分裂), 제2분열을 동형핵분열(同型核分裂)이라 한다.

 이처럼 감수분열에 있어서의 염색체수의 실질적인 반감은 제1분열 후기이고, 각 염색체 자체의 종렬은 제2분열 후기이다. 결국 1개의 모세포로부터 4개의 딸세포가 만들어지게 된다.

 염색체수는 생물의 종류에 따라서 일정하므로 세포마다 같은 수의 염색체를 가지고 있을 것이다. 유성생식을 하는 생물이 세대를 거듭하여도 일정한 수의 염색체를 가질 수 있는 것은 생식세포가 생기는 과정에서 염색체수가 반으로 줄어들기 때문이다.