선택 압력

선택 압력은 환경이 생물 집단의 형질에 미치는 영향으로 이해할 수 있다. 형질의 유불리는 환경에 따라 달라질 수 있어, 한 시기에 유리했던 변이가 다른 시기에도 계속 유리하다고 볼 수는 없다.^[2][3]

항생제 내성은 약제 환경에서 선택 압력이 작용하는 사례다. 항생제를 견디는 성질을 지닌 세균이 살아남아 번식하면, 집단에서 내성을 가진 세균의 비율이 높아질 수 있다.^[4] 다만 선택 압력은 내성의 출현이나 전파와 같은 모든 과정을 단독으로 설명하는 개념은 아니다. 예를 들어 카르바페넴 내성 장내세균에서 확인된 콜리스틴 저항 유전자 MCR-1은 플라스미드를 통해 다른 세균으로 전파될 수 있다고 보고됐다.^[1]

집단 안에 형질 차이가 있을 때 환경은 각 형질에 서로 다른 생존·번식상의 유불리를 만들 수 있다. 유리한 형질을 가진 개체가 더 많은 자손을 남기면 그 형질과 연관된 유전자가 다음 세대에 전달될 가능성이 커진다.^[3]

이러한 차이가 여러 세대에 걸쳐 누적되면 집단의 유전형질 구성이 달라질 수 있다. 따라서 선택 압력은 개체를 직접 바꾸기보다, 어떤 유전형질이 다음 세대에 전달되는 비율에 영향을 주어 진화의 방향에 작용한다.^[3]

제공된 개요 자료는 유리한 형질을 늘리는 정선택, 유해한 형질을 제거하는 부선택, 극단적인 형질을 선호하는 교란선택을 구분한다.^[3] 이 구분은 선택이 집단 내 형질의 분포에 어떤 방향으로 작용하는지 설명한다.

성선택은 짝짓기 성공률에 영향을 미치는 특별한 형태의 선택 압력이다. 생식 상대를 얻기 위한 경쟁이나 짝의 선택에서 유리한 형질은 생존에 직접 유리하지 않더라도 더 많은 자손을 남기는 데 도움이 될 수 있다.^[3]

물벼룩의 유전체를 조사한 연구에서는 개별 유전자에 작용하는 자연선택의 강도가 해마다 달라지는 양상이 관찰됐다. 연구진은 거의 1,000마리의 물벼룩 DNA 표본을 분석했으며, 조사한 유전체 부위 대부분에서 시간에 따라 선택 압력이 변했다.^[2]

겉보기에는 안정된 환경에서도 특정 염색체 영역의 대립유전자 빈도는 시간에 따라 크게 달라질 수 있었다. 연구 기간 전체를 평균하면 선택 압력은 대체로 서로 상쇄되어, 한 방향의 선택이 계속 우세하지는 않은 것으로 나타났다.^[2]

물벼룩 연구는 선택 압력의 시간적 변동이 유전적 변이를 유지하는 한 가지 방식일 수 있다고 제안했다. 유전적 다양성은 환경이 바뀔 때 자연선택이 작용할 수 있는 재료가 되므로, 집단의 빠른 적응 가능성과 연결된다.^[2]

연구진은 염색체에서 가까운 유전자들이 서로 연관된 선택 패턴을 보이는 점도 확인했다. 이 연관은 유리한 유전자 변이 조합이 함께 유전되어 적응을 빠르게 할 가능성이 있지만, 유해한 대립유전자가 유리한 변이와 함께 빈도가 높아질 수도 있다.^[2]

항생제를 사용하면 세균 대부분이 죽더라도 원래 약을 견디는 성질을 가진 일부 세균은 살아남을 수 있다. 살아남은 세균이 번식하면 집단에서 내성 세균의 비율이 커질 수 있으며, 세균의 세대가 짧아 이 과정은 빠르게 진행될 수 있다.^[4]

2016년 보도된 사례에서는 카르바페넴 내성 장내세균(CRE)에서 콜리스틴 저항 유전자 MCR-1이 확인됐다. MCR-1은 염색체 밖 DNA 분자인 플라스미드를 통해 전파될 수 있다고 보고됐으며, 이는 선택 압력에 따른 내성 세균의 생존·번식과 별도로 내성 유전자가 세균 사이에서 퍼질 수 있음을 보여준다.^[1]

• 자연선택
• 유전적 다양성
• 형질
• 항생제 내성

^[1] Bbmcollege.kangwon.ac.kr(새 탭에서 열림)

^[2] Nnews.asu.edu(새 탭에서 열림)

^[3] Uunisquads.io(새 탭에서 열림)

^[4] Ggongbaek.wiki(새 탭에서 열림)