돼지의 유전적 개량과 능력향상에 효과적인 돼지 집단의 구조는?
- 원형
- 피라밋형
- 사각형
- 일자형
정답과 해설 보기
정답 ② · 문제는 돼지의 유전적 개량과 능력 향상에 효과적인 집단 구조를 묻고 있다. 육종 프로그램에서는 핵심 번식군에서 개량이 이루어지고 증식군을 통해 일반 농가로 보급되는 피라미드형 구조가 유전 개량 효율을 극대화하는 표준 구조이다.
돼지 집단은 핵심 번식군과 증식군으로 나누는 피라밋형 구조가 효율적이다.
개념 한 쪽
축산기사 집단의 유전적 평형 — 하디-와인베르크와 유전자 빈도 계산
집단의 유전적 평형은 이상적인 조건에서 대립유전자와 유전자형 빈도가 세대를 거쳐 변하지 않는 상태를 말한다는 점을 이해한다. 하디-와인베르크 법칙의 전제 조건과 유전자 빈도를 계산하는 기본 공식을 숙지한다. 열성 동형접합의 선택적 도태나 외부 유전자 도입이 유전자 빈도에 미치는 효과를 사례로 파악한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「집단의 유전적 평형」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 열성 도태에 따른 빈도 변화 계산 | 1 | 열성 동형접합 도태 후 세대별 유전자 빈도 감소를 계산하라 |
| 단일 대립유전자 이형접합 빈도 계산 | 1 | 주어진 대립유전자 빈도로부터 이형접합자 빈도 2pq를 계산하라 |
| 집단 구조와 개량 효율 판단 | 1 | 축종의 집단 구조 가운데 유전적 개량에 효과적인 형태를 고르라 |
뜻
하디-와인베르크 평형은 무작위 교배, 충분히 큰 집단, 돌연변이·자연선택·이주의 부재, 유전적 부동의 부재 등 여러 조건이 모두 성립할 때 대립유전자 빈도와 유전자형 빈도가 일정하게 유지된다는 원리이다. 이 평형 상태에서는 대립유전자 빈도 p와 q가 p+q=1을 만족하고, 유전자형 빈도는 p² : 2pq : q²의 관계를 따른다고 본다.
유전적 부동은 작은 집단에서 무작위 표본 추출 오차로 인해 유전자 빈도가 우연히 변동하는 현상으로, 하디-와인베르크 평형을 깨뜨리는 요인에 해당한다. 자연선택, 돌연변이, 유전자 흐름(이주) 역시 집단의 유전자 풀을 변화시키는 주요한 요인으로서 평형을 유지하지 못하게 만든다. 반면 무작위 교배 자체는 빈도를 변화시키지 않는 조건으로 분류한다.
유전자형 빈도 계산에서는 주어진 대립유전자 빈도 p, q로부터 이형접합자 빈도 2pq와 동형접합자 빈도 p², q²를 구하는 것이 핵심이다. 복대립이나 여러 유전자좌위의 경우에도 하디-와인베르크 원리를 각 대립유전자 조합에 적용하여 빈도를 유도하는 방식이 사용된다.
선택적 도태나 외부 유전자 도입 같은 인위적 조치는 유전자 빈도의 방향성 변화를 야기한다. 열성 동형접합 개체를 지속적으로 도태하면 열성 대립유전자의 빈도는 세대에 걸쳐 감소하고, 외부 유전자의 도입은 변이를 증가시켜 집단의 유전자 풀 구성을 바꾼다.
예제
문제 예시는 세 가지 유형으로 대표된다. 첫째, 대립유전자 빈도가 주어졌을 때 이형접합자 빈도를 묻는 문제는 2pq 공식을 적용하여 빠르게 계산한다. 예컨대 B의 빈도(p)=0.9, b의 빈도(q)=0.1이면 이형접합자 Bb의 빈도는 2×0.9×0.1=0.18이 된다.
둘째, O형 빈도에서 i 유전자 빈도를 구하는 ABO 혈액형 계산은 O형 빈도 = i² 관계를 이용한다. 예컨대 O형이 25%이면 i = √0.25 = 0.5가 되고, 나머지 유전자 I^A와 I^B의 합은 0.5가 된다. 주어진 A·B·AB형의 비율을 이용하여 I^A와 I^B를 분리하면 I^A=0.3, I^B=0.2, i=0.5처럼 해를 구할 수 있다.
셋째, 열성 동형접합 도태의 세대별 효과 문제는 세대별 감소를 단계적으로 계산하거나 p = 1 / (1 + √q) 공식을 활용하여 우성 대립유전자 빈도를 먼저 구하고 열성 빈도를 유도하는 방법을 사용한다. 예시로 초기 열성 유전자 빈도 q=0.1일 때 1세대 후 약 0.091, 2세대 약 0.083, 3세대 약 0.076, 4세대 약 0.071로 감소한다는 결과를 도출할 수 있다.
대표 기출 3문항
어느 Holstein종 젖소 집단에 있어 B의 유전자 빈도가 0.9이고 b의 유전자 빈도는 0.1이다. 이 집단이 Hardy - Weinberg 평형상태에 있을 때 Bb의 빈도는?
- 0.14
- 0.16
- 0.18
- 0.20
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 주어진 대립유전자 빈도로 하디-바인베르크 평형에서 이형접합자 빈도를 계산하라고 요구하고 있다. 평형에서는 이형접합자 빈도가 2pq이므로 p=0.9, q=0.1일 때 2×0.9×0.1=0.18이 된다.
하디-바인베르크 법칙에 따라 이형접합자 빈도는 2pq로 계산되므로 2×0.9×0.1=0.18이 된다.
어느 모집단의 열성유전자의 빈도가 0.1일 때 모든 열성 동형접합의 개체를 4세대 동안 도태시켰을 때 열성유전자의 빈도는?
- 0.071
- 0.125
- 0.2
- 0.25
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 열성 대립유전자의 초깃값이 0.1일 때 열성 동형접합체를 매세대 도태시키면 4세대 후 열성 유전자 빈도가 어떻게 변하는지를 묻는다. 열성 동형접합을 선택적으로 제거하면 대립유전자 빈도는 세대마다 비율적으로 감소하는데, 이 경우 반복 적용되는 도태 효과를 간단히 계산하려면 동형접합 도태에 따른 유전자빈도 변화 공식을 사용한다.
열성 동형접합 개체를 도태시킬 때 대립유전자 빈도는 p = 1/(1+√q) 공식을 사용하여 계산하며, 4세대 도태 후 빈도는 약 0.071이 된다.
자주 묻는 물음
- 하디-와인베르크 평형이 성립하려면 어떤 조건이 필요한가?
- 무작위 교배가 이루어지고 집단 크기가 충분히 커야 하며 돌연변이·자연선택·이주가 없고 유전적 부동이 없어야 평형이 성립한다고 본다.
- 무작위 교배는 유전자 빈도를 변화시키는 요인인가?
- 무작위 교배 자체는 유전자 빈도를 변화시키지 않는 조건으로, 하디-와인베르크 평형에서는 빈도 유지 조건에 해당한다고 본다.
- 열성 동형접합 개체를 도태하면 유전자 빈도는 어떻게 변하나?
- 열성 동형접합을 지속적으로 도태하면 열성 대립유전자 빈도는 세대별로 점차 감소하며, 세대별 근사 계산이나 p=1/(1+√q 공식을 활용해 감소 값을 구할 수 있다고 본다.
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