개념 한 쪽
집단 유전학에서 대립유전자 빈도는 하디-바인베르크 평형이라는 이론적 기준과 근교계수 같은 혈연 지표로 설명한다는 점을 익혀야 한다는 점을 요지로 삼는다.
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출제기준 단원 「유전자 빈도의 변화 요인」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 열성빈도에서 유전자 빈도 역산 | 1 | 열성 동형접합 비율에서 q와 p를 구하는 계산 과정 |
| 평형 유지 조건 판별 | 1 | 하디-바인베르크 평형을 유지하는 조건 여부를 가리는 문제 |
| 열성 빈도에서 q 계산 | 1 | 관찰된 rr 비율로부터 r의 빈도 q를 구하는 계산 문제 |
하디-바인베르크 법칙은 이상적인 집단에서 대립유전자 빈도와 유전자형 빈도가 세대에 걸쳐 일정하게 유지된다는 원리로 설명한다. 이 법칙에서는 대립유전자 빈도를 p와 q로 표기하며, 유전자형 빈도는 p^2, 2pq, q^2로 표현한다고 설명한다.
하디-바인베르크 평형이 유지되려면 돌연변이, 자연선발, 유전적 부동, 비무작위 교배, 이주 등 진화를 일으키는 요인이 작용하지 않아야 한다는 조건을 전제로 한다. 문제 유형에서는 이러한 평형 유지 조건과 평형을 깨뜨리는 요인을 대조하여 묻는 출제 경향이 나타난다고 정리한다.
유전자 빈도 계산은 두 방식으로 접근한다는 점을 명확히 한다. 하나는 표본의 유전자 수를 직접 세어 빈도를 구하는 방법으로, 동형접합자는 해당 유전자의 수를 두 배로, 이형접합자는 한 배로 셈하여 전체 대립유전자 수로 나누어 빈도를 산출한다고 설명한다. 다른 하나는 표현형 빈도에서 하디-바인베르크 관계를 이용해 p와 q를 역산하는 방법으로, 예컨대 열성 동형접합(rr) 빈도 q^2가 주어지면 q = √(q^2)로 구하고 p = 1 - q로 구한다고 설명한다.
근교계수(근친계수)는 특정 개체가 부모로부터 물려받은 두 대립유전자가 공통 조상으로부터 유래했을 확률로 정의한다고 설명한다. 근교계수는 혈연이 가까울수록 커지는 지표이며, 부모 간에 공통 조상이 전혀 없으면 근교계수는 0으로 해석한다고 정리한다.
문제 유형 예시는 자료의 계산 문제를 따로 정리한다. 예를 들어 1000두 집단에서 백색(rr)이 10두라면 q^2 = 10/1000 = 0.01이므로 q = √0.01 = 0.1이고, p = 1 - q = 0.9이 되어 우성 유전자 R의 빈도는 0.9가 된다고 풀이한다.
다른 예로 6000두 집단에서 rr 비율이 0.1이면 q = √0.1 ≈ 0.316으로 반올림해 0.32에 가깝다고 판단하고, 이형접합자 빈도는 2pq 공식을 적용하여 계산한다고 풀이한다. 또한 유전자 수로 직접 계산하는 방법으로 RR 720두, RW 960두, WW 320두인 2000두 집단에서는 R 유전자의 수가 720×2 + 960 = 2400이며, 전체 유전자 수는 4000이므로 R 빈도는 2400/4000 = 0.60이 된다고 풀이한다.
쇼트혼의 모색에 관여하는 유전자는 R과 r이다. RR인 소는 적색, Rr인소는 조모색, rr인 소는 백색이다. 1000두의 쇼트혼 집단을 조사하였더니 적색 810두, 백색 10두 이었다. 적색 유전자 R의 빈도는?
정답 ④ · 문제는 집단에서 관찰된 표현형수를 바탕으로 우성 유전자 빈도를 계산하는 것이다. 하디-바인베르크 균형을 가정하면 열성 동형(rr)의 비율(q^2)은 10/1000 = 0.01이므로 q = √0.01 = 0.1이다.
하디-바인베르크 법칙에 따라 열성 동형접합(rr) 빈도에서 제곱근을 취해 열성 유전자 r 빈도를 구한 후, 1에서 빼면 우성 유전자 R 빈도가 된다.
Hardy - Weinberg 평형을 유지하기 위하여 존재하지 않아야 하는 요인이 아닌 것은?
정답 ② · 문항은 하디-바인베르크 평형을 유지하기 위해 존재하지 않아야 하는 요인이 아닌 것을 묻는다. 무작위 교배는 하디-바인베르크 평형 성립의 필요 조건으로 존재해야 하는 요인이므로 ‘존재하지 않아야 하는 요인’에 해당하지 않는다.
하디-바인베르크 평형은 무작위 교배를 전제로 하므로 무작위 교배는 존재해야 하는 요인이다.
쇼트혼의 모색에 관여하는 유전인자는 R과 r이다. 유전자 형이 RR일 때 적색, Rr일 때 조모색, rr일 때 백색이다. 쇼트혼 6000두의 모색을 조사하였더니 적색 2760두, 조모색 2640두, 백색 600두 이었다. r유전자의 빈도 q(r)은 얼마인가?
정답 ④ · 하디-바인베르크 법칙에 따라 불완전 우성의 경우, 표현형 비율로 유전자형 빈도를 알 수 있습니다. 전체 개체 6000두 중 백색(rr)은 600두로 비율은 0.1(10%)입니다.
하디-바인베르크 법칙에 따라 백색(rr) 개체의 비율을 제곱근하여 우성 대립유전자 빈도를 구할 수 있다.
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