[일반생물학] 접합 전 격리

수정 전에 작용하는 접합 전 격리기작은 다양한 방법으로 잡종형성을 저해할 수 있다.

 

기계적 격리

 

생식 기관의 다양한 크기와 모양의 차이는 다른 종의 배우자와의 결합을 방해할 것이다. 동물의 경우 이 기작은 암수 사이의 생식기 모양과 관련이 있으며, 따라서 생식기 구조가 일치하지 않는 종들 사이의 생식은 물리적으로 불가능하다. 식물의 경우 기계적인 격리는 수분매개자(polinator)와 관련이 있다. 예를 들어, 일부 난과 식물의 몇몇 종은 특정 종의 벌이나 말벌의 암컷과 같은 모양과 냄새를 나타내는 꽃을 만든다. 수컷 말벌이 꽃을 같은 종의 암컷 말벌이라 생각하여 교미를 시도할 때 꽃에 있는 꽃밥과 암술머리의 위치가 적절히 배열되어 있어, 수컷 말벌의 몸을 통해 꽃가루가 옮겨질 수 있다. 꽃에 머무르지만 교미행위를 하지 않는 곤충들에게는 꽃가루가 전달되지 않는다.

 

시간적 격리

 

많은 생물들은 서로 다른 번식시기를 갖는다. 만약 서로 밀접하게 연관된 두 종이 1년 중 서로 다른 시기(또는 하루 중 다른 시간)에 교미를 한다면, 그 두 종 사이에서 잡종형싱이 일어날 기회는 전혀 없을 것이다. 예를 들어, 같은 지역에서 서식하는 근연종인 3종의 표범개구리(leopard frog) 집단에서 각 종은 일 년 중 서로 다른 시기에 번식한다. 물론 약간 중복되는 시기가 있긴 하지만, 잡종형성의 확률은 최소화된다.

 

행동적 격리

 

어느 한 종의 개체들이 잠재적 교배 상대로 다른 종의 개체들을 거부하거나, 이들을 교배 상대로 인식하지 못할 수 있다. 예를 들어, 개구리 수컷이 내는 짝짓기 울음소리는 근연종 사이에서 빠르게 분기된다. 암컷 개구리는 같은 종의 수컷이 내는 울음소리에는 반응하여 그 울음소리에 접근하지만, 근연종일지라도 다른 종의 울음소리에는 반응하지 않는다. 말라위호수의 암컷 시클리드가 수컷 색깔 패턴에 대한 선호도를 진화시킨 것 역시 행동적 격리의 다른 예로 볼 수 있다.

 

가끔 어떤 한 종의 짝 선택은 다른 종에 속하는 개체들의 행동에 의해 매개된다. 예를 들어, 두 종의 식물이 잡종을 형성할지 여부는 그들의 수분매개자(polinator)의 먹이 선호에 따라 달라진다. 색과 모양을 포함한 식물의 꽃이 나타내는 형질은 생식적 격리를 향상시킬 수 있으며, 꽃의 형질은 수분매개자의 종류와 꽃가루가 달라붙는 수분매개자의 몸 부위에 영향을 미친다. 매달린 꽃을 가진 식물의 수분은 직립형 꽃을 가진 식물과는 다른 물리적 특징을 갖는 동물에 의해 매개된다. 각 수분매개자는 서로 다른 종류의 곷을 선호하기 때문에, 수분매개자가 다른 식물 종에 꽃가루를 옮기는 일은 드물다. 수분매개자의 행동적 격리는 캘리포니아 산림의 동일 지역에 서식하는 참매발톱꽃(Aquilegia속)의 종들에서 관찰되는데, 이들 두 종의 꽃은 서로 다른 색과 구조 및 방향을 갖는다. A. formosa는 매달린 꽃으로 짧은 돌출부(큰 못과 같이 생겼고 꿀이 들어 있음)가 있으며, 벌새(hummingbirds)가 수분을 매개한다. A.pubescens는 밝은 색의 꽃이 직립형으로 달려 있고, 긴 돌출부를 가지고 있으며, 박각시나방(hawkmoths)이 수분을 매개한다. 이 두 종은 동일한 지역에 서식하지만, 수분매개자들의 차이로 인해 매우 효율적으로 생식적 격리가 일어났음을 보여준다.

 

서식지 격리

 

매우 가까운 두 근연종이 서로 다른 서식지에서 살아가거나 교배하는 것에 대한 선호도를 진화시켰다면, 이들은 각자의 번식기 동안 절대 접촉하지 않을 것이다. 미국 동부에 서식하는 Rhagoletis속의 파리와 시클리드 종들은 이러한 서식지 격리를 보여준다.

 

배우자 격리

 

난자가 정자를 유인하는 적절한 화학물질을 분비하지 않아 한 종의 정자가 다른 종의 난자와 결합하지 않거나, 암수 생식세포가 서로 화학적으로 화합하지 못하기 때문에 정자는 난자를 뚫고 들어갈 수 없다. 따라서 이러한 경우에 서로 다른 두 종의 생식세포가 만날 수는 있지만, 이들 생식세포는 결코 접합자를 형성할 수 없다.

 

배우자 격리는 산란하는 많은 수생생물(체외로 직접 생식세포를 배출)에게 매우 중요하다. 예를 들어, 배우자 격리는 성게의 종들 사이에서 광범위하게 연구되어 왔다. 빈딘(bindin)으로 알려진 단백질은 성게 정자에서 발견되며 정자를 난자에 부착시키는 기능을 담당한다. 연구된 모든 성게 종은 이 난자 인식 단백질을 생산하지만 종특이적으로 진화하였다. 이 정자 단백질은 정자가 오직 동일한 종의 난자와 결합하도록 진화하였기 때문에 종간 잡종형성이 일어나지 않는다.