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| * 과거에 균계, 식물계, 동물계에 속하지 않는 진핵생물을 총칭하던 말이지만 생물학적으로 올바른 분류가 아니며, 현재는 진핵생물의 분류에 대해 많은 논쟁이 있다. | |||
| 진핵생물 眞核生物 | Eukaryota | |
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| 학명 | Eukaryota Chatton, 1925 |
| <colcolor=#000,#fff> 분류 | |
| <colbgcolor=#c8faff,#181f30> 미분류 | 세포성 생물 |
| 상역 | *네오무라상역 Neomura |
| 역 | 진핵생물역 Eukaryota |
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1. 개요
진핵생물역(眞核生物域, Eukaryota)은 세포 구조가 진핵세포로 이루어진 생물을 분류하는 최상위 계통이다.진핵세포는 핵막이 있는 핵과 세포 소기관을 가진 세포로, 일반적으로 동물이나 식물, 버섯 등 대다수의 다세포 생물은 이러한 형태의 세포를 갖고 있다. 진핵생물의 범위는 매우 넓어 원생생물이나 조류(藻類, 남조류 제외) 같은 생물을 포함한다. 진핵세포가 아닌 세포를 원핵세포라 하며, 진핵생물이 아닌 나머지 생물은 원핵생물이라고 하는데, 고균이나 세균 같은 것들이 포함되며 핵막이 없다.
2. 생물학적 특징
진핵생물은 세균과 고균에 속하는 원핵생물과 달리 일반적으로 다분화된 세포소기관을 가지고 있다.또한 DNA가 선형 구조이기 때문에 복제를 거듭할수록 DNA의 길이가 짧아지는 말단 복제 누락 문제(end replication problem)를 필연적으로 겪으며, 이를 방지하기 위해 말단에 텔로미어가 존재하여 암호화 영역의 손상을 막는 역할을 하지만 결국 이게 다 닳으면 유전자에 직접적인 손상이 가해지기에[1] 노화가 일어난다. 즉 모두 필멸자인 셈이다.[2] 다만 홍해파리처럼 늙으면 스스로 다시 젊어지는 예외가 있는데, 이에 대해서는 아직 정확히 밝혀지지 않았다.
진핵생물은 크게 4~8개의 계(Kingdom)로 나누며 통상적으로는 동물계(Animalia), 식물계(Plantae), 곰팡이계(또는 균류, Fungi) 그리고 나머지로 분류한다. 이 나머지는 하나의 기준으로 묶을 수 없는 경우가 많아서 과거에는 이 나머지 분류를 원생생물이라는 계로 분류하고 여기서 점균류나 원생동물로 세분화했다. 하지만 그 기준의 정의가 너무 넓다 보니[3] 정확한 분류군은 아니었다. 시간이 흘러 분자생물학과 계통분류학의 발전에 따라 이 개념은 폐기되고, 원생생물로 묶여있던 수많은 생물이 DNA 분석과 대조를 통해 새로운 분류군으로 떨어져 나갔다.
이에 따라 다음과 같은 분류군이 새롭게 탄생했다.
- 쌍편모생물
- 원시색소체생물(Archaeplastida): 녹조류, 홍조류, 회청조류, 육상 식물을 아우르는 넓은 의미의 식물. 색소체가 될 광합성 세균을 직접 집어삼켜 색소체의 막이 2개뿐인 부류다.
- SAR 상군(SAR Supergroup): 같은 쌍편모 생물인 원시색소체생물과 친척들이다. 부등편모조류(다시마나 톳 같은 갈조류가 여기로 분류된다), 피하낭류, 리자리아류. 텔로미나류를 더해 TSAR가 되거나 착편모조류 등을 더해 유색피하낭류(Chromalveolata)를 구성하기도 한다.
- 단편모생물(Amorphea)
- 아메바류(Amoebozoa): 아메바와 점균류 등이 속한다.
- 오바조아류(Obazoa): 같은 단편모생물인 아메바류의 친척으로 이들 중 후편모생물(Opisthokont)에 균류, 동물, 깃편모충 등이 포함된 분류군이다.
- 엑스카바타(Excavata): 대표적으로 유글레나가 속하는 원시적인 편모충류 등의 집합. 그러나 최근 다계통군인 것으로 밝혀져 분류군으로서의 기능을 상실할 가능성이 있다.
채튼의 2계분류(1937년)에 따라 생물을 분류하면 원핵세포생물계과 진핵세포생물계로 크게 분류된다. 원핵생물은 세포 내에 핵막이 존재하지 않고 유전물질이 세포질에 퍼져있는 반면, 진핵생물은 핵막이 존재하여 세포질과 분리된 핵 속에 유전물질이 들어있다. 그러므로 진정한 핵이 있는 생물(eu-: 진정한, -karyo-: 핵)이라는 뜻으로 진핵생물(Eukaryote)이라는 이름이 붙었고, 진핵생물을 이루는 세포를 진핵세포라고 부른다.
3. 등장 시기와 진화
최초의 진핵생물 탄생 시기는 논란이 많지만 빠르면 거대 고리 스테롤이 발견된 신시생대에 탄생한것으로 보이며 화석적 증거로는 리아시아기에 그리파니아가 논란은 있지만 최초의 진핵생물 화석으로 추정된다. 또한 보수적으로 본다 해도 아무리 늦어도 오로시리아기 시대인 약 18억 5천만 년 전 최초의 진핵생물이 등장한 것으로 보인다.최초의 진핵생물 화석은 모두 북중국에서 발견되었는데, 단세포 진핵생물들은 약 16억 5000만 년 전, 다세포 진핵생물은 약 16억 3500만 년 전에 처음 출현하였다. #
3.1. 세포 내 공생설
거의 모든 진핵생물은 미토콘드리아를 세포소기관으로 가지고 있다. 식물과 조류(Algae)를 포함하는 일부 진핵생물은 미토콘드리아와 함께 색소체라는 세포소기관을 가지고 있으며 미토콘드리아와 색소체[4]의 염기서열은 핵의 염기서열과 상당히 차이가 나기 때문에 외부의 원핵세포가 고세균에서 진화한 원시진핵세포로 들어와 공생관계를 형성한 것이 시초로 추정되고 있다.[5]최근에 색소체 내부공생에 대한 새로운 가설이 발표되었다. 해당 그림은 연구결과를 통해 제안된 두가지 내공생 모형을 나타낸 것이다.
더 상세한 내용은 세포 내 공생설 참조
4. 진핵세포의 소기관
- 공통
- 일부 생물만 가짐
진핵생물은 원핵세포로 이루어진 원핵생물과 달리 DNA 상에 단백질합성에 사용되지 않는 인트론이 많이 존재하는데 이것은 진화를 과학적으로 설명하는 부분이다. 더 정확하게는 고균은 일부 인트론을 지니고 있으며 대부분의 세균은 인트론을 지니고 있지 않다. 또한 많은 진핵생물은 원핵생물에 비해 무의미하게 보여지는 반복서열을 매우 많이 지니고 있다. 이는 외부에서 침입한 병원체(Virus)의 흔적이 남아있는 것으로 추정되며 진화의 한 가지 증거로 알려져 있다.
진핵생물의 DNA에 인트론이 많이 존재 하는 것은 진화과정 속에서 종의 분화와 소실 등의 다양한 과정에서 일어난 생물학적인 역사의 증거이자, 앞으로 더욱 진화하여 나갈 때 채워 넣어질 미래로의 영역을 상징하기도 한다.
5. 기타
- 모든 진핵생물이 다세포생물은 아니지만 다세포생물은 모두 진핵생물이다.
- 보통 초등학생 수준에서는 생물에는 동물, 식물이 있다고 가르치거나, 동물, 식물, 균이 있다고 가르친다. 물론 저학년생들에게는 우리한테 익숙한 것들 위주로 가르치는 것 뿐이고, 실제로는 생물의 종류는 엄청나게 많다. 오죽하면 동물, 식물, 균 빼고 나머지를 뭉뚱그려서 원생생물이라고 대충 부르기도 한다.
6. 창작물
[1] 대신 부모의 텔로미어가 말단 복제 누락 문제로 인해 짧아지더라도 수정 후 텔로머레이스에 의해 복구되기 때문에 대가 이어질수록 DNA가 짧아지는 현상은 일어나지 않는다. 사람에서 텔로머레이스를 암호화하는 DNA는 일반적으로 배아 형성 후 영원히 비활성화되며, 이것이 어떤 이유로 활성화될 경우 암세포 형성에 관여할 수 있다.[2] 세균은 DNA가 원형 구조라서 이 문제로부터 자유로우며, 따라서 이론상 무한히 증식할 수 있다. 어찌보면 세균이야말로 진정한 불멸자인 셈이다.[3] 동물, 식물, 균류가 아닌 그 나머지 잡다한 생물들[4] 엽록체는 색소체 중 하나이다.[5] 이 때문에 고균 계통은 미토콘드리아나 색소체만 없을 뿐 세균보다 진핵생물에 가깝다.[6] 리보솜은 단백질과 리보솜RNA가 결합한 것으로 막성 소기관에 속하지 않는다. 물론 원핵세포에도 존재한다. 원핵세포에는 70s 리보솜이 존재하는 반면 진핵세포에는 80s 리보솜이 존재한다는 차이점이 있다.