감수분열(Meiosis)은 정자와 난자와 같은 생식세포를 만들기 위해 일어나는 세포 분열 방식입니다. 가장 큰 특징은 DNA 복제는 한 번 일어나지만, 세포 분열은 연속해서 두 번(제1분열, 제2분열) 일어나 결과적으로 염색체 수가 체세포의 절반($2n \to n$)으로 줄어든다는 점입니다.
감수분열의 과정을 단계별로 상세히 설명해 드리겠습니다.
1. 간기 (Interphase)
분열이 시작되기 전 단계로, 체세포 분열과 마찬가지로 DNA가 복제되어 유전 물질의 양이 두 배로 늘어납니다. (G1기, S기, G2기)
2. 감수 제1분열 (Meiosis I): 상동 염색체의 분리
제1분열에서는 염색체 수가 절반으로 줄어드는 중요한 과정이 일어납니다. ($2n \to n$)
- 전기 I: 핵막과 인이 사라집니다. 복제된 두 개의 상동 염색체가 서로 결합하여 이가염색체(또는 4분 염색체)를 형성합니다. 이때 상동 염색체 사이에 유전자를 교환하는 교차가 일어나 유전적 다양성이 높아집니다.
- 중기 I: 이가염색체들이 세포 중앙(적도면)에 배열됩니다.
- 후기 I: 상동 염색체가 분리되어 양 끝으로 이동합니다. (이때 자매염색분체는 붙어 있는 상태입니다.)
- 말기 I 및 세포질 분열: 핵막이 나타나고 세포질이 나누어져 2개의 딸세포가 형성됩니다. 각 세포는 이제 $n$ 상태의 염색체 수를 가집니다.
3. 감수 제2분열 (Meiosis II): 자매염색분체의 분리
제1분열이 끝난 후 간기(DNA 복제) 없이 곧바로 제2분열이 시작됩니다. 이 과정은 체세포 분열과 매우 유사합니다. ($n \to n$)
- 전기 II: 핵막이 다시 사라지고 방추사가 형성됩니다.
- 중기 II: 염색체들이 세포 중앙에 한 줄로 배열됩니다.
- 후기 II: 각 염색체의 자매염색분체가 분리되어 양 끝으로 이동합니다.
- 말기 II 및 세포질 분열: 핵막이 형성되고 세포질이 나누어집니다. 최종적으로 4개의 딸세포(생식세포)가 만들어집니다.
4. 감수분열의 의의
- 염색체 수의 유지: 세대를 거듭해도 생물 종의 염색체 수가 일정하게 유지되도록 합니다. (정자 $n$ + 난자 $n$ = 수정란 $2n$)
- 유전적 다양성 확보:
- 제1분열 중기에서 상동 염색체가 무작위로 배열되고 분리됩니다.
- 제1분열 전기에서 일어나는 교차를 통해 부모와는 다른 다양한 유전자 조합을 가진 생식세포가 만들어집니다.
요약 표
| 구분 | 감수 제1분열 | 감수 제2분열 |
|---|---|---|
| 핵심 사건 | 상동 염색체의 분리 | 자매염색분체의 분리 |
| 염색체 수 변화 | $2n \to n$ (감소) | $n \to n$ (유지) |
| DNA 상대량 | $4 \to 2$ | $2 \to 1$ |
| 결과 | 2개의 세포 형성 | 4개의 최종 생식세포 형성 |