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지식&정보

정자 살포와 체내 수정

 대부분의 경우 교미 목적은 정자를 주입하는 데 있다. 즉 수컷의 정액을 암컷의 몸에 옮기는 것이다. 그리고 대부분의 경우 정자 주입으로부터 수정에 이르는 기회가 동물의 종에 따라 현저히 다름에도 불구하고 교미와 정자 주입의 목적은 수정에 있다. 단일 사정액 속에 들어있는 정자를 가지고 암컷은 번식 기간 동안 자신의 모든 난자를 수정시키기 위해 충분한 정자를 얻을 목적으로 단 한 번 또는 기껏해야 몇 번 교미해야 하는 것이다. 미국 남부 지역의 달갑지 않은 불개미가 그 좋은 예이다. 처녀 여왕개미는 결혼 비행을 위해 집을 떠나 한 마리의 수컷으로부터 700만 개의 정자를 받게 된다. 수컷은 일회용에 불과하고 교미 후 곧 죽지만 암컷은 대략 7년이라는 평생 사용할 충분한 정자를 얻는다. 이 기간 동안 암컷은 약 260만 개의 수정란을 생산한다. 따라서 각 수정란은 평균 3개의 정자만을 필요로 하는데 이는 다른 어떤 생물체보다 정자를 매우 효과적으로 사용하는 경우이다, 다른 극단의 경우로서 사자를 들 수 있는데 한 번 임신을 하기 위해 수백 번 교미한다 단 한 번의 교미로 난자를 수정시키기에 충분하므로 교미 과정에서 성 사이에 갈등이 생길 수 있다 수컷에게는 정자가 더 많으면 많을수록 더 좋다. 그 이유는 정자 경쟁에서 이길 수 있는 확률이 증가하기 때문이다. 그러나 암컷의 경우에는 더 적을수록 좋지만 더 많은 것이 수컷과의 갈등을 해소하거나 최소화하는 방법이 될 수도 있다. 난자와 수정하려는 정자 경쟁과 수정에 대한 수컷과 암컷 사이의 갈등은 교미와 정자 주입을 형성해 온 두 가지 중요한 진화적 원동력이다.

 성 사이의 경쟁과 갈등은 교미가 존재하기 전, 그리고 음경 또는 질이 진화하기 오래 전에 시작되었다.

 불가사리, 성게, 말미잘, 산호, 해삼 같은 수서 무척추 동물의 생식 과정은 간단하다. 살포 산란자라고 일컫는 이 동물은 생식 세포를 물에 방출한다. 이러한 방법은 사람과 비교할 때 훨씬 더 간단해 보이지만, 이러한 단순함은 정자와 난자가 서로 상대방을 찾는 과정에서 문제점을 드러내고 있다. 가장 큰 문제는 생식 세포의 희석인데, 특히 난자와 정자들이 서로 만나지 못하는 경우가 발생하며, 그 정도는 흐르는 물에서는 더욱 심각하다. 설령 배우자들이 서로 매우 가까운 거리에 접근해 있더라도 정자와 난자의 융합이 방해를 받을 수도 있다. 그 결과 암컷에게는 자신의 난자를 수정시키는 것이 큰 문제가 되는데, 이렇나 ㅎ녀상은 체내 수정을 하는 동물에서는 볼 수 없다. 정자를 살포해서 수정시키는 동물의 생식에서 가장 중요한 문제는 정자가 제한된 수만큼 만들어진다는 것이다. 직관적으로 생각하면 이렇게 정자가 모자라면 정자 간의 경쟁은 중요하지 않게 보이지만 어떤 특정한 환경에서는 여전히 정자 경쟁이 중요한 문제가 된다. 정자를 살포해서 수정시키는 동물에서는 제한된 양의 정자와 수정하려는 서로 다른 암컷의 난자 사이, 그리고 난자와 수정하려는 서로 다른 수컷의 정자 사이에 경쟁이 치열하다. 이렇기 때문에 암수 모두 다량의 생식 세포를 생산한다. 상기한 두 가지 경쟁에서 정자의 수에 대한 제한은 다음과 같은 이유 때문에 더 중요한 것으로 간주되고 있다 첫째 각 개체의 난자를 모두 수정시킨다는 것은 거의 불가능한 일이다. 둘째 생식 세포의 형성을 위해 사용하는 신체 조직의 양은 수컷과 암컷 모두에게 유사하다 이는 체내 수정하는 동물과는 구별되는 현상 중의 하나이다. 뿐만 아니라 생식 세포에 대한 투자는 막대하다. 즉 불가사리의 수컷과 암컷에서 생식소는 전체 체중의 3분의 1 이상을 차지한다. 대량의 생식 세포를 생산하는 것 이외에도 여러 다른 적응을 통해 수컷과 암컷은 수정 확률을 높인다. 불가사리, 해삼과 같이 이동성 동물의 경우 수컷과 암컷들이 산란 전에 한 곳으로 모인다. 또한 산호와 말미잘 같은 고착 생물들은 동시에 산란을 한다.

 수컷과 암컷이 생식 세포를 방출하기 전에 서로 가까이 있을 수 있다면, 특히 암컷의 경우 일반적으로 수정의 기회는 증가된다. 그러나 체외 산란의 경우, 다른 수컷의 정자와의 경쟁이 치열하게 된다. 암커소가 가까이 있는 수컷이나 암컷의 몸 안에 정자를 넣을 수 있는 수컷은 다른 수컷보다 수정하는 데 유리할 것이다. 바로 이 때문에, 즉 정자 경쟁에서 보다 유리한 위치를 점하려고 체내 수정이 진화하게 되었다고 생각된다. 갑각류와 같은 많은 종의 해양동물이 체내 수정을 한다. 체내 수정은 명백히 육상 생활을 하는 동물들에게 적합한 방식이고, 해양 무척추동물이 진화 과정에서 획득한 체내 수정 방식은 정액이 미리 포장된 정포를 암컷의 몸에 넣는 방법이다. 체내 수정을 위한 교미는 아마도 진화 과정의 후기에 생겼을 것이다. 진드기와 같은 하등동물의 수정 방식은 수컷이 단순하게 그들의 정포를 땅 윙 쏟아놓고, 암컷이 그것을 찾아 난자를 수정시킨다. 체내 수정으로 진화하는 과정의 과도기적 현상인 정포에 의한 체내 수정은 체외 수정의 한 방법으로 간주할 수 있다.

 초기의 선택적 압력에 의해 체내 수정 방식을 채택함으로써 정자간 경쟁을 피할 수는 있었다. 그러나 그 결과 서로 다른 수컷의 정자 간의 경쟁은 줄어들었지만 체외 수정 방식으로부터 체내 수정 방식으로 진화하는 과정은 수컷들 자신이 자신들의 정자를 대신해서 서로 경쟁하여야 하는 새로운 상황이 전개되었다. 이것은 수컷의 정자 간 경쟁에 선택압을 줄 뿐 아니라, 체내 수정 과정에서 생기는 또 다른 선택압이 생기게 된다. 왜냐하면 정자는 극도로 험악한 암컷의 생식 기관 안에서 오랜 기간 동안 살아남을 수 있어야 하기 때문이다. 체내 수정하는 종의 수컷은 정자의 특별한 부분을 진화시켜, 이 어려운 시험에 대비하도록 정자를 준비하여 왔다. 물고기와 개구리같이 체외 수정을 하는 종들은 포유류의 부정소나 새들의 저장낭과 같은 기능을 하는 기관이 없다. 왜냐하면 그들의 정자는 보통 수처에서 수분 이내에 물속에서 난자를 만나 수정시킬 수 있기 때문이다.

 암컷의 입장에서 생각해 보면, 체내 수정 방식이 적어도 초기의 수정 과정에는 유리하다. 왜냐하면 난자가 수정될 기회가 증가하기 때문이다 그러나 체내 수정이 반드시 긍정적인 면만 갖고 있는 것은 아니다. 암컷의 생식 기관은 정자에 길을 제공하기도 하지만, 기생충이나 다른 병원체가 암컷의 다른 내부 기관으로 침입할 수 있는 직접적인 경로가 되기도 한다. 그러므로 진화 과정에서 암컷의 생식 기관은 병원체의 침입을 방어할 수 있고, 약간의 정자의 출입만을 허용하도록 진화되었다. 수정을 위한 경쟁이 계속되는 한 수컷은 그들의 생식수관 안에 정성스럽게 많은 수의 정자를 준비하여야만 한다. 또한 암컷은 다른 종들의 정자에 의해 수정되는 것을 방지하여야만 한다. 대부분의 성숙한 수컷은 목적의식이 뚜렷하지만 무차별적이다. 자신의 정자를 사정하는 데 에너지가 적게 들기 때문에 다른 종들과의 교미를 억제하는 선택압이 없었을 것이다. 실제로 무차별적으로 교미하는 수컷에게 더 유리하게 선택압이 작용했을지 모른다. 왜냐하면 선별적으로 교미하느라 망설이는 수컷은 그 기회를 놓치는 수도 있기 때문이다. 이와는 달리 암컷은 자신의 난자가 다른 종의 정자에 의해 수정되는 것은 공들여 준비한 난자를 망치는 큰 손실을 초래하기 때문에 자신의 몸속에 받아들이는 정자의 수와 질에 대해 매우 면밀히 선택하도록 진화하였다.

 

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