생물 선생님도 헷갈리는 오개념

7차교과서를 중심으로

이용철(상계고 교사)

1.  흡수력 = 삼투압 - 팽압

1.0

1.1

1.2

1.3

0.9

0.8

압력

◠

기압

◡

세포의 부피

삼투압

팽압

위 그래프는 고장액에 담가 원형질 분리가 일어난 식물 세포를 다시 저장액에 넣었을 때 세포의 부피가 커지면서 그에 따라 삼투압과 팽압이 어떻게 변하는가를 나타낸 것이다.

여기서 자주 발생하는 오개념은 세포의 부피가 1.0보다 작을 때는 고장액에 넣었을 때고 세포의 부피가 1.0이면 등장액 세포의 부피가 1.0보다 크면 저장액에 넣었을 때라고 생각하는 것이다.

그래프 가로축의 변량은 세포의 부피이지 세포 외액의 농도가 아니다. 가로축의 변량이 세포 외액의 농도라면 세포 외액의 농도에 따라 세포의 부피가 1.1까지만 부풀고, 좀더 농도가 낮으면 1.2까지 부푼다는 말인가?

모든 상황에서 세포 외액은 저장액이다.

더 나아가 고장액에 넣으면 팽압이 0보다 작아진다고 생각하는 경우도 있다.

팽압이란 식물세포의 부피가 1.0을 넘어서면서 세포벽을 밀어부칠 때 나타나는 반작용이다. 즉 세포막이 세포벽을 미니까 세포벽도 같은 힘으로 세포막을 미는 것이다. 그 힘이 팽압이다. 작용-반작용이 힘의 크기는 갖고 방향은 반대인 것은 물리 시간에 배웠을 것이다.

따라서 작용, 즉 세포막이 세포벽을 미는 힘이 없으면 반작용, 즉 세포벽이 세포막을 미는 힘도 없다. 원형질 분리가 일어나 세포막이 세포벽을 밀지 않는데, 어찌 팽압이 생기겠는가? 팽압은 절대 0보다 작을 수가 없다.

팽압이 0보다 작으면 흡수력 = 삼투압 - 팽압 의 공식에서 세포의 흡수력이 삼투압보다 커진다는 말이 되는데, 이는 있을 수 없다.

식물 세포가 물을 흡수할 수 있는 힘은 기본적으로 삼투압에서 나오고 팽압은 이것을 방해하는 힘이다.

2. 알도스테론(무기질 코르티코이드)은 우리 몸의 삼투압 조절에 관여한다.

알도스테론은 신장에서 나트륨이온의 재흡수와 칼륨이온의 배출을 촉진하는 호르몬이다. 이 단순한 사실 하나만 가지고 유추해서 알도스테론이 많이 분비되면 혈액 속의 나트륨 양이 늘어나니 체액의 삼투압이 증가할 것이라고 생각하기 쉽다. 그러나 이것은 사실과 다르다. 알도스테론은 삼투압 조절에 관여하는 호르몬이 아니다. 알도스테론은 혈압과 혈액의 양을 조절하는 호르몬이다.

알도스테론이 신장에서 나트륨이온의 재흡수와 칼륨이온의 배출을 촉진하는 것은 맞다. 그런데 알도스테론이 작용하는 부위가 원위세뇨관이고 이곳은 사구체로 들어가는 수입세동맥과 가까운 곳이다. 수입세동맥에는 곁사구체기구(juxtaglomerular apparatus, JGA)라고 부르는 특수화된 조직이 있다. 이 기구는 출혈이나 염류 섭취 부족 등으로 혈압이 낮아지면 이에 반응하여 레닌(renin)이라는 효소를 분비한다. 레닌은 혈액 속에 있는 엔지오테시노겐을 잘라서 안지오텐신Ⅱ(angiotensin Ⅱ)를 만든다. 이 물질은 세동맥을 수축시켜 혈압을 높이기도 하고, 근위세뇨관에 작용하여 나트륨이온의 재흡수를 도와주기도 한다. 또한 부신피질을 자극하여 알도스테론의 합성을 증가시키는데, 알도스테론은 원위세뇨관에 작용하여 나트륨의 재흡수를 촉진한다. 그러면 조직액의 삼투압이 높아지고 이것은 결국 물의 수동적 재흡수를 촉진하게 되어 결과적으로 혈액의 양이 늘어나고 혈압이 높아진다. 알도스테론의 기능은 사구체로 들어가는 혈액의 부피를 일정한 수준으로 유지하여 사구체 혈압을 유지하는 것이다. 즉 사구체에서 보먼주머니로 혈장 성분이 여과되려면 혈압이 일정한 수준을 유지해야 하는데, 이것을 조절해주는 것이 알도스테론의 기능이다.

(참고 : 「생명과학 7판」CAMPBELLㆍREECE,  924-925 쪽)

3. 페니실린은 경쟁적 저해제이다.

페니실린은 세균의 세포벽을 형성하는 효소의 작용을 저해하여 세균의 번식을 억제한다. 세균의 세포벽은 식물의 세포벽과 마찬가지로 세균의 세포가 삼투현상에 의해 터지는 것을 막아주는 기능을 한다. 그러나 단단한 세포벽도 세균이 분열을 할 때면 분해되었다가 다시 합성이 되어야 하는데, 이때 세포벽을 합성하는 효소를 페니실린이 못쓰게 만드는 것이다.

그런데 페니실린의 저해 작용은 경쟁적 저해가 아니다.

페니실린이 효소의 활성부위에 결합하는 것은 맞다. 그러나, 그 결합이 공유결합이어서 효소를 아예 못쓰게 만들어버린다. 결론적으로 페니실린의 저해 작용은 비가역적 저해작용이다.

저해 작용은 비가역적 저해작용과 가역적 저해작용으로 구분되는데, 가역적 저해작용은 다시 경쟁적 저해작용과 비경쟁적 저해작용으로 나뉜다.

비가역적 저해란 페니실린의 경우처럼 저해제와 효소가 공유결합처럼 단단히 결합하여 떨어지지 않는 경우다. 가역적 저해는 저해제와 효소가 수소결합 등으로 약하게 결합하여 다시 떨어질 수 있는 경우다. 가역적 저해제 중 경쟁적 저해제는 효소의 활성부위를 놓고 기질과 경쟁하게 때문에 경쟁적 저해제라는 이름이 붙게 되었는데, 이 경우는 기질의 농도를 높이다보면 저해 효과가 감소하다가 결국은 저해제가 없을 때와 마찬가지가 된다. 반면 비경쟁적 저해제는 효소의 활성부위가 아닌 다른 부위에 결합하여 활성부위의 모양을 변형시켜서 저해하는 것인데, 활성부위를 놓고 기질과 경쟁하는 것이 아니므로 비경쟁적 저해제라고 하고 경쟁적 저해제와는 달리 기질의 농도를 아무리 높여도 반응 속도가 저해제가 없을 때의 수준으로 회복되지는 않는다.

(참고 : 「생화학 」Berg 상권 214 - 215쪽)

4. 민들레 홀씨되어

가수 박미경이 대학가요제에 나와 불러서 히트한 노래 때문에 대다수 국민들이 심지어 생물 공부 좀 했다고 하는 생물 선생님들 중에도 민들레가 홀씨를 만든다고 알고 있는 분들이 있다. 홀씨는 “홀로 만든 씨”라는 뜻으로 한자어로는 포자(胞子)이다. 홀씨(포자)는 무성생식의 일종으로 모체(홀씨주머니) 홀로 감수분열을 해서 만든 것이다. 반면 암배우자와 수배우자의 결합으로 형성되는 씨는 유성 생식 방법이고 민들레의 씨도 그렇게 만들어진 것이다. 씨는 한자어로는 종자(種子)라고 한다. 씨는 암배우자인 난세포(또는 밑씨)와 수배우자인 정핵(또는 꽃가루)의 결합으로 만들어진다. 민들레 꽃에는 암술과 수술이 있고 여기서 만들어지는 암배우자와 수배우자의 결합으로 씨가 만들어지므로 민들레 씨앗은 홀씨가 아니다.(민들레는 종자식물이다.)

5. 척색동물, 축색돌기, 상등액

척색, 축색의 색은 한자로는 索인데 이 글자는 찾을 색 또는 동아줄 삭이다. 즉 색으로 읽으면 찾는다는 뜻이고(검색, 수색) 삭으로 읽으면 동아줄이라는 뜻이된다.(철삭:쇠줄, 삭도:케이블카) 따라서 척색이 아니라 척삭이 맞고, 축색이 아니라 축삭이 맞다.

또한 원심분리할 때 위에 뜬 맑은 액체를 상징액(上澄液)이라고 하는데 징(澄:맑다)자가 등(燈:등불)자와 비슷하여 상등액으로 잘못 읽은 것이 오늘날까지 고쳐지지 않고 있다. 상징액을 풀어보면 위에 뜬(上) 맑은(澄) 액체(液)라는 뜻이다. 맑을 징(澄)자가 쓰이는 경우로 “가을 하늘이 명징(明澄)하다” 는 표현이 있다.

6. 간상세포 속의 로돕신이 빛에 의해 분해될 때 나오는 에너지 때문에 간상세포 또는 시신경이 흥분한다.

로돕신은 옵신과 레티넨으로 구성되어 있고 이것은 간상세포의 막대기 부분,즉 크기가 같은 디스크들이 쌓여 이루어진 부분의 디스크 막에 박혀 있는 단백질이다. 로돕신이 빛을 받으면 레티넨의 구조가 변하면서 로돕신이 활성화된다. 활성로돕신은 트랜스듀신이라 불리는 G단백질을 활성화시킨다. 트랜스듀신은 포스포디에스테라제(PDE)를 활성화시킨다. 활성화된 PDE는 cGMP를 GMP로 가수분해하여 cGMP를 나트륨이온 이동통로부터 분리시킨다. 그 결과 나트륨이온 이동통로가 닫히고, 세포막의 나트륨이온 투과성이 낮아져서 간상세포는 과분극된다. 과분극된 간상세포는 쌍극세포와 시냅스를 이루는 곳에서 글루탐산 방출을 억제하는데, 쌍극세포는 가지고 있는 글루탐산 수용체의 종류에 따라 과분극되거나 탈분극된다. 이러한 변화가 시신경 섬유에 전해지고 이것이 대뇌의 시각피질에서 해석되어 시각이 성립한다.

요약하면 로돕신이 분해될 때 나오는 에너지가 아니고 로돕신의 구조가 변해서 초래되는 막투과성의 변화가 간상세포의 흥분을 일으키는 것이다.

(참고 : 「동물생리학」 ECKERT 266 - 267쪽, 「생명과학 7판」CAMPBELLㆍREECE,  1045-1047 쪽)

7. 생물의 외형적 특징과 사람들의 편의대로 분류하면 인위분류로 생물 고유의 특징으로 분류하면 자연 분류다.

자연 분류란 생물의 유연관계와 진화 계통에 따라 생물을 분류하는 것이다. 따라서 외형적 특징이나 인위적인 분류 기준으로 분류해서는 안 되고 생물이 가진 고유의 특성으로 분류를 해야 하는데, 이때 생물이 가진 고유한 특성 중에서 어떤 것을 기준으로 삼아야 유연관계와 진화계통을 정확하게 반영한 분류가 되는지가 문제가 된다. 자연 분류를 최초로 시도한 사람은 린네로 린네는 식물을 분류할 때 생식기관의 구조(수술의 수)를 기준으로 분류하면 생물들이 유연관계에 따라 분류될 것이라고 생각했다. 그러나 오늘 날의 관점에서 보면 수술의 수가 같다고 반드시 유연관계가 더 가까운 것은 아니다. 따라서 린네의 분류 체계도 인위 분류체계이다. 과학이 발달하면서 새로운 증거와 더 정확한 분류법이 제시되기 때문에 과거에는 자연 분류라고 생각했던 것이 시간이 지나면서 인위 분류가 되는 상황이 발생한다. 오늘날에는 발생 과정, 단백질의 아미노산 서열, DNA의 염기서열 등을 기준으로 생물을 분류한다. 그 결과 파충류라는 집단도 다소 인위적인 분류군으로 간주된다. 왜냐하면 악어가 같은 파충류에 속하는 도마뱀이나 거북보다는 조류와 유연관계가 더 가깝기 때문이다.

자연분류냐 인위분류냐는 어떤 분류 기준을 썼는가로 판가름나지 않는다. 어떤 기준을 썼든 결과적으로 생물의 유연관계와 진화 계통에 따라 분류가 되었다면 자연분류이고, 그렇지 않다면 인위분류이다.

(참고 : 「생명 6판」PURVES 외. 433-445쪽)

8. 검색표는 자연 분류 기준을 써서 만들어야 정확하다.

검색표는 그 생김새가 계통수를 닮았기 때문에 자칫하면 자연 분류의 기준을 써서 만들어야 정확한 동정이 가능하다고 생각하기 쉽다. 결론부터 말한다면 검색표는 계통수가 아니다. 검색표를 만드는 목적은 자연 분류를 하려는 것이 아니고 어떤 생물 또는 생물 집단이 어떤 종 또는 분류군에 속하는지 빠르게 알아보려는 것이다. 따라서 검색표는 작성자의 편의대로 여러 형태로 만들 수 있다.

9. 한국산 호랑이의 학명은 Felis tigris coreansis 이다.

과거에는 호랑이, 사자, 재규어, 표범을 모두 고양이속(Felis)으로 분류했으나 오늘날에는 큰고양이속(Panthera)으로 분류하는 게 일반적이다. 또한 한국산호랑이라는 아종이 따로 있는 것이 아니라 시베리아호랑이가 한반도까지 분포한 것으로 생각하기 때문에 한국산 호랑이의 학명은 Panthera tigiris altaica 가 정확하다.

사자 Panthera leo   재규어 Panthera onca   표범 Panthera pardus

(참고 : 「세계 중요 동식물 일반명 명감」전파과학사,「한국의 동물」계몽사)

10. 고도가 높아지면 산소가 희박해지기 때문에 숨쉬기가 힘들어진다.

희박(稀薄 드물 희, 엷을 박)해진다는 말은 드물어지고 엷어진다는 말인데, 고도가 높아지면 공기 중의 산소 농도가 감소한다는 말인가? 아니다. 고도가 높아진다고 대략 20% 정도되는 공기 중의 산소 농도가 감소하는 것은 아니다. 대류권에서는 공기의 혼합이 활발하게 일어나므로 어디에서 측정하든 산소의 농도는 갖다. 고도가 높아지면 그 위로 쌓여있는 공기층의 두께가 감소하므로 기압이 낮아진다. 기압이 낮아지면 그에 따라 대기 중의 산소의 분압도 감소하게 되는데, 대기 중의 산소 분압과 혈액 속의 산소 분압의 차이가 줄어들어 기체의 확산 속도가 느려지기 때문에 산소 부족 현상을 겪는 것이다.

그래서, 위 문장을 제대로 고치면 “고도가 높아지면 산소 분압이 낮아지기 때문에 숨쉬기가 힘들어진다.”가 가장 정확한 표현이고, “고도가 높아지면 기압이 낮아지기 때문에 숨쉬기가 힘들어진다.”가 그 다음으로 정확한 표현이며, 적어도 “고도가 높아지면 (산소가 아니라)공기가 희박해지기 때문에 쉼쉬기가 힘들어진다.”라고 표현해야 옳다.

11. 미맹은 유전 연구에나 필요하지 실생활과는 아무런 연관이 없다.

미맹이란 0.13% PTC 용액에 대해 쓴맛을 느끼지 못하는 사람을 말한다. PTC 용액은 생물실험 시간이 아니면 맛 보기 힘든 물질임이 분명하다. 그렇다고 미맹이 실생활과 아무런 관련이 없는 것은 아니다. 쓴맛이란 대개 식물들이 초식 동물의 공격을 방어하기 위해 만든 독소를 감지하는 능력으로 쓴맛을 내는 대표적인 물질로 알칼로이드가 있다. 미맹인 사람은 알릴아이소티오카바마이드(allylisothiocarbamide)라는 물질의 쓴맛도 느끼지 못하는데, 이 물질은 브라시카속의 식물(야생겨자를 개량해서 만든 브로콜리, 컬리플라워, 꽃양배추, 양배추, 케일 등의 채소)에 들어있다. 안데스산맥의 고원지대에 사는 사람들은 이 식물들을 많이 먹는데, 부위에 따라 쓴맛이 강하기도 하고 쓴맛이 없기도 하다. 따라서 정상인 사람은 쓴맛이 나지 않는 부위를 골라 먹을 수 있고 따라서 이 물질을 많이 섭취하지 않는다. 그러나 미맹인 사람은 이 물질의 쓴맛도 느끼지 못하기 때문에 많이 섭취하게 되는데, 이 물질은 요오드의 흡수를 방해하여 갑상선종양을 유발한다. 그래서 이 지역은 미맹 빈도(7%)는 지구 전체 인구의 미맹 빈도(30%)에 비해 훨씬 낮다.

(참고 : 「인간은 왜 병에 걸리는가」(사이언스북스) 125 - 126쪽)

12. 수단Ⅲ용액이 지방과 반응하면 붉은색이 선홍색이 되므로 지방을 검출할 수 있다.

선홍색이란 선명한 붉은색이란 뜻이다. 붉은색이 선명한 붉은색이 된다니... 붉은색이 더 선명해지면 지방이 있는 것이라고? 어떤 사람은 이론처럼 잘 되지 않는다느니, 시약이 제대로 만들어지지 않아서 그렇다는 등의 말로 둘러댄다. 그러나 이것은 모두 잘못된 생각이다. 녹말을 요오드 용액으로 검출하고, 단백질을 뷰렛반응으로 검출하고, 포도당을 베네딕트 반응으로 검출하는 것은 모두 색깔의 변화로 검출하는 것이다. 그러나 지방을 검출하는 수단Ⅲ용액은 매뉴얼의 지시 사항을 아무리 정확하게 지켜서 만들어봐도 결과는 마찬가지다.

그렇다면 뭐가 잘못 된 것일까? 지방을 수단Ⅲ용액으로 검출하는 원리는 색깔 변화가 아니다. 수단Ⅲ용액 속의 붉은색 색소인 클로로포름수단수단Ⅲ는 물보다 지방에 더 잘 녹는다. 그래서 물과 지방을 섞은(사실은 섞이지 않는다) 용액에 수단Ⅲ용액을 떨구면 처음에는 물이 붉은 색으로 물들지만 시간이 지날수록 물은 무색투명해지고 지방이 선명한 붉은 색으로 물든다. 이것으로 지방을 검출하는 것이다. 우유를 가지고 실험해보면 확실히 알 수 있다. 우유에 유지방이 들어있다는 것은 잘 알려져 있지만 잘 보이지 않는다. 우유 속의 유지방은 아주 작은 덩어리로 부서져 물과 섞여있기 때문이다. 이것을 유화(乳化 emulsification)되어 있다고 한다. 우유에 수단Ⅲ용액을 떨어뜨리고 하루 정도 지난 다음 들여다보면 우유의 수면에 빨간 점으로 떠다니는 지방 알갱이를 확인할 수 있다. 즉 수단Ⅲ용액으로 지방을 검출하는 원리는 별다른 색이 없는 지방에 빨간색으로 착색하여 지방을 두드러져 보이게 해주는 것이다.

13. 속씨식물은 쌍떡잎식물과 외떡잎식물로 구분된다.

속씨식물은 쌍떡잎식물과 외떡잎식물로 구분한다. 그러나 속씨식물에 쌍떡잎식물과 외떡잎식물만 있는 것은 아니다. 목련, 수련 등은 속씨식물에 속하지만 쌍떡잎식물이나 외떡잎식물 어디에도 속하지 않고 독자적인 분류군을 형성한다.

(참고 :「생명 6판」PURVES 외.  534쪽)

14. 네안데르탈인과 크로마뇽인은 같은 종에 속하는 아종들이다.

크로마뇽인이 현생 인류와 같은 종이라는 사실에는 이론의 여지가 없는 듯하다. 그러나 네안데르탈인이 과연 현생 인류와 같은 종에 속하는 아종인가? 그렇다면 네안데르탈인의 학명은 Homo sapiens neanthertalensis 가 될 것이고, 현생 인류나 크로마뇽인의 학명은 Homo sapiens sapiens 가 될 것이다.  과거의 교과서에는 이렇게 기술된 책들이 많으나 오늘날에는 네안데르탈인의 해부구조가 크로마뇽인과 다르기 때문에 다른 종이라고 주장하는 학자도 있다. 네안데르탈인의 유골에서 추출한 DNA 분석 결과 네안데르탈인의 미토콘드리아 DNA는 현생 인류의 것과 상당히 다르다는 사실이 밝혀졌다. 이 사실을 근거로 네안데르탈인은 크로마뇽인과 교배에 성공하지 못했고, 오늘날 자손이 남아있지 않다고 생각한다. 네안데르탈인과 크로마뇽인은 생식적으로 격리되어 있었다는 말인데 그렇다면 그들은 다른 종이다. 그러면 네안데르탈인의 학명은 Homo neanthertalensis , 크로마뇽인과 현생 인류의 학명은 Homo sapiens 가 된다. 결론은 어떻게 나올것인가?

(참고 : 「조상 이야기」리처드 도킨스(까치) 79 - 80쪽, 「인간」 로버트 윈스턴(사이언스북스) 22쪽, 29쪽)

15. 세포분획법(원심분리)은 세포 기관을 밀도의 차에 따라 분리한다.

원심분리는 중력보다 더 큰 힘 즉 원심력을 만들어내어 물에 떠다니는 물체를 가라앉혀서 물질을 분리하는 방법이다. 물에 떠있는 물체는 물분자들의 움직임에 의해 이리저리 떠밀린다. 또한 중력과 반대 방향으로 작용하는 부력에 의해 떠있을 수 있다. 부력은 어떤 물체와 부피가 동일한 주변 물질의 무게이다. 따라서 밀도가 동일한 물체가 주변물질과 섞여 있으면 중력과 부력이 평형을 이루어 알짜힘이 작용하지 않는 상태가 된다. 이것은 인공중력, 즉 원심력에 대해서도 마찬가지다. 원심력은 물체에만 작용하는 것이 아니고 주변 물질에도 동일하게 작용하기 때문이다. 따라서 물과 같은 밀도를 가진 물체가 있으면 아무리 초고속으로 원심분리해도 분리할 수 없다. 한편 부력이 중력보다 작은 경우, 즉 물보다 무거운 경우는 원심분리로 분리할 수 있는데, 이때 원심력을 크게하면 중력가속도가 커지므로 더 빠르게 가라앉는다. 그렇다면 밀도가 같은 두 물체는 똑같은 속도로 가라 앉을까? 천만의 말씀이다. 이것은 주변 물질의 저항을 생각하지 않은 결과이다. 종이를 공기 중에서 떨어뜨릴 때 뭉친 것과 펼친 것 중에서 어느 것이 먼저 떨어지는가? 뭉친 것이 먼저 떨어진다. 종이를 펼치거나 뭉칠 때 종이라는 재질의 밀도가 변하였는가? 아니다. 다만 공기 저항을 받는 면적이 변했을 뿐이다. 같은 밀도의 물체라도 크기가 작아져 상대적으로 표면적이 커지면 물의 저항을 많이 받기 때문에 더 느린 속도로 가라앉는다. 모래와 흙이 섞여 있는 흙탕물을 크게 휘저으면 물분자가 모래와 흙을 떠밀어서 모두 떠 있을 수 있지만 휘젓지 않으면, 그래서 물분자가 미는 힘이 약해지면 모래와 흙이 가라 앉는다. 어떤 것이 먼저? 당연히 모래가 먼저 가라앉는다. 어렸을 때 불렀던 동요 중에에 바위돌 깨뜨려 자갈돌, 자갈돌 깨뜨려 돌멩이, 돌멩이 깨뜨려 모래알, 모래알 깨뜨려 흙먼지라는 가사를 가진 노래가 있다. 바위가 흙먼지가 될 때까지 밀도가 변했는가? 아니다 크기만 변했을 뿐이다. 그런데 왜 바위는 떠다니지 않고 흙먼지는 떠다니는가? 아니다 바위도 떠다닐 수 있다. 바위를 띄울 정도로 바람의 힘이 세다면 말이다. 공기는 밀도가 너무 작으니 물을 생각해보자. 홍수가 나서 물살이 세지면 바위도 떠내려간다. 그러나 물살이 약해지면 바위부터 가라않고 그 다음, 자갈돌, 돌멩이, 모래알, 흙먼지 순으로 가라앉는다. 따라서 흙먼지는 가장 멀리 간다. 바다까지 간다. 그렇지만 바위가 바다까지 떠내려가는 경우는 많지 않다. 이것이 모두 크기가 작아짐에 따라 상대적으로 주변물질이 힘을 미치는 표면적이 상대적으로 커지기 때문이며, 원심분리의 원리도 이와 다르지 않다. 따라서 세포분획법(원심분리)은 세포 기관을 크기와 밀도의 차이로 분리한다. 밀도만 가지고 분리하는 것이 아니다. 원심분리 중에는 밀도만 가지고 분리하는 방법도 있다. 영어로는 density gradient centrifuge, 즉 밀도 경사 원심분리라고 하는데, 이것은 설탕농도를 조절하는 방법 등으로 주변물질의 밀도 경사를 만든다음, 원심분리하는 것인데, 이때 분리되는 물질은 자기와 밀도가 같은 위치에 머물게된다.(메셀슨과 스탈의 DNA 반보존적 복제 증명 실험에 사용했던 방법이다.) 그러나 이런 특별한 경우가 아니라 세포를 분쇄한 다음 세포기관을 종류별로 나누는 세포분획법에서는 세포기관의 크기와 밀도가 모두 관여한다.

(참고: 「Life 7판」PURVES 외, 67-70쪽 )

16. 분리의 법칙

멘델의 업적은 ‘대를 거듭해도 사라지거나 희석되거나 변형되지 않는 안정된 유전인자’의 존재를 밝힘으로써 생물학의 역사에서 유전학을 태동시킨 것이다. 멘델의 유전법칙이 확립되기 전의 유전학설을 ‘융합설’이라고 한다. 융합설이란 부계와 모계의 유전형질이 자손에서 뒤섞여버린다는 설로, 물감으로 비유하면 ‘검은색 물감 99에 흰색 물감 1을 섞으면 회색이지만 검은색과 다를바 없는 색이 만들어진다’는 원리다. 예를 들어 자주 관찰하기 힘든 귀한 형질을 가진 개체가 어쩌다 생겨났어도 이것을 보통의 개체와 교배하면 자손에서는 귀한 형질이 안 나타기가 쉽다. 이런 현상을 위에서 비유로든 물감 섞기로 설명하면 간단히 설명이 된다. 그런데 멘델은 이것이 귀한(그래서 양적으로 적은) 형질이 흔한 형질에 희석되버린 것이 아니라 우열의 법칙에 의해 드러나지 않았을 뿐이라는 것을 밝힌 것이다. 즉 잡종 2대에서는 없어진 줄만 알았던 열성 표현형이 다시 나타나는데, 이것은 열성 유전자가 사라진 것이 아님을 의미한다. 흔히 분리의 법칙을 설명할 때 잡종 2대에서 우성형질과 열성형질이 3:1로 분리된다고 해서 분리의 법칙이라고 설명하는데, 그보다는 왜 다시 열성형질이 나타날 수 있는지를 생각해보면 분리의 법칙에 대한 개념이 더 명확해진다. 융합설대로 하면, 즉 (검은색에 가까운)회색끼리 섞으면, 아무리 섞어봐야 검은색 물감과 흰색 물감이 분리되지 않는다. 검은색과 흰색이 분리되는 이유는 생식세포를 만들 때 대립유전자가 분리되기 때문이다. 즉 (검은색에 가까운)회색 유전자가 새로 만들어진 것이 아니라, 우열의 법칙에 의해 열성은 드러나지 않았을 뿐이며, 분리의 법칙에 의해 생식세포를 만들 때 대립유전자가 분리되어 유전되기 때문에 열성끼리 뭉칠 수 있었던 것이다. 멘델은 한 걸음 더 나아가 독립의 법칙을 통해서 유전인자가 다른 유전인자의 영향을 받지 않음을 밝혔다. 이 모든 것의 결론은 하나로 귀결된다. 앞서 이야기 했듯이 융합설로 대표되는 과거의 불명확한 이론을 타파하고 ‘대를 거듭해도 사라지거나 희석되거나 변형되지 않는 안정된 유전인자’에 의해 유전현상이 설명된다는 것이다.

(참고 : ‘생물에세이’, 윤소영 지음)