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홀씨
홀씨(胞子, spore)는 식물이 무성 생식을 하기 위하여 형성하는 생식 세포. 보통 단세포로 단독 발아를 하여 새 세대 또는 새 개체가 된다. [1]
목차
개요
홀씨는 직접 또는 몇 단계를 거쳐서 새로운 개체를 발생할 수 있는 생식체. 벽으로 둘러싸여 있으며 단세포인 것도 있고 다세포인 것도 있다. 식물체가 유성생식을 하는 첫걸음으로 무성세대의 식물체에서 무성적으로 만들어진 생식체. 포자낭에서 포자모세포가 감수분열하여 만든 무성생식단위. 포자가 성숙하여 배우자체를 형성하고, 배우자체에서 배우자(난자와 정자)가 생산된다. 발달한 식물에서는 대포자와 소포자가 있어 각각 자성배우체와 웅성배우자체를 생산하고, 이들에서 다시 난자와 정자가 생산된다.[2]
상세
홀씨는 고사리 같은 양치류 식물, 이끼류 식물, 조류(藻類) 또는 버섯이나 곰팡이 같은 균류가 만들어 내는 생식세포를 말한다. 또한 이러한 홀씨를 이용하여 생식하는 경우는 무성생식으로 간주하며 포자법으로 생식한다고 간주하기도 한다. 과학적으로 홀씨는는 배우자(配偶子: gamete)에 대비되는 개념으로, 대응되는 짝을 만나 접합자(接合子: zygote)를 형성하지 않고 홀로 성체로 성장할 수 있는 생식세포를 말한다. 특히 두터운 껍질에 싸여서 환경 변화에 대한 내성이 있는 경우 홀씨로 보는 경우가 많다. 원래는 식물학의 용어로서 종자식물, 즉 씨앗을 이용해 번식하는 식물에 대비되는 용어로 홀씨식물이라는 용어가 만들어졌으나 현재는 그 개념이 좀 더 발전하면서 단순히 종자식물에 대비되는 용어로 보기 어려워졌다. 또한 연구가 계속되면서 감수분열을 통해 만들어지는 포자가 많다는 것이 밝혀지면서 현재는 홀씨를 무성생식으로 보기 힘들다는 견해도 있다.[3]
여러 가지 홀씨 생식 방법
고사리는 성체가 되면 감수분열을 거쳐 핵상이 n인 홀씨를 잎 뒷면에 만든다. 이렇게 만들어진 진정홀씨는 시기가 되면 방출되고 적절한 환경에서 자라나서 역시 핵상 n을 가지는 작은 식물체인 암수 포자체(胞子體)로 성장한다. 이 암수 포자체의 생식기관에서 각각 다시 암수 배우자를 만들게 되고, 암수 배우자가 수정되어 접합자가 만들어지면 다시 고사리가 만들어지는 방식으로 번식한다. 이런 식으로 핵상이 n인 포자는 고사리 같은 양치식물과 이끼류에서 만들어지며 이러한 포자를 진정포자(眞正胞子)라고 한다. 조류도 비슷한 방식으로 생식하는데 일부 조류의 경우에는 홀씨에 편모가 달려서 이동할 수 있기 때문에 유주자(遊走子)라고 부르기도 한다. 단 유주자는 홀씨로 간주하지 않을 수도 있다. 균류는 생식세포분열을 통해서 홀씨를 형성하는 것과 체세포분열을 통해서 포자를 형성하는 것이 있다. 또한 동물 중에서는 말라리아 원충을 포함하는 원생생물 중에 포자충이라는 분류군이 있다. 이들의 생식세포는 홀씨 취급을 받는데, 정확히 말하면 이들은 수정란 상태에서 세포분열을 하다가 나뉘어서 방출되는 것으로 완전한 홀씨라고 하기는 어렵다. 미생물에서는 세포 외부에 딱딱한 껍질을 만들어 외부 환경에서 자신을 보호하는 상태를 홀씨 상태, 특히 내포자(endospore)라고 하지만, 생식에 관여하는 홀씨가 아니기 때문에 이 경우는 포자 개념에서 제외하는 것이 옳다.[3]
홀씨의 종류
홀씨식물이 암수 포자를 만들 때 이 홀씨의 크기가 같다면 동형포자(同型胞子: homospore)라고 하며 서로 다르다면 이형포자(異型胞子: heterospore)라고 한다. 이형포자는 각각 대포자(大胞子: megaspore), 소포자(小胞子: microspore)로 나뉘며 대포자는 암, 소포자는 수로 친다. 포자가 형성될 때 포자낭 안에서 형성된 후에 성숙하여 나오면 내생포자라고 하며 포자가 외부에 형성되는 경우는 외생포자라고 한다. 균류에서 체세포분열을 통해 만들어지는 포자 중에서 바깥쪽으로 나뉘어서 만들어지는 것을 분생자(分生子)라고 하며 이는 푸른곰팡이와 같은 자낭균, 담자균에서 주로 보인다. 또한 균류에서 포자가 나와서 균사체를 형성할 때 그 일부가 두터운 세포벽으로 감싸인 부분을 후막포자(厚膜胞子)라고 하며 이는 다양한 균류에서 관찰할 수 있다.[3]
진정포자(眞正胞子)
일반적으로 홍조류 · 갈조류 · 담자균류 · 선태식물 · 양치식물 등에서 볼 수 있는 포자를 편의상 '진정 포자'라고 한다. 이것은 감수 분열에 의하여 생긴 무성 생식 세포로 핵상이 단상(n)이다. 동물은 보통 배우자를 만드는 유성 세대의 개체밖에 없으므로 자연히 배우체에 성의 분화, 즉 암수의 성(자웅성)이 생기게 된다. 그러나 대부분의 식물은 무성 세대와 유성 세대가 교대로 나타나므로 성의 분화가 무성 세대에 나타나는 경우도 있다. 이 때는 보통 대포자, 소포자와 같이 크기로 분간할 수 있는 2형의 포자가 생기는데 대포자에서는 암배우체가, 소포자에서는 수배우체가 만들어진다. 한 가지 형의 포자만 존재하는 경우를 '동형 포자'라고 하는 데 대하여, 이러한 경우는 '이형 포자'라고 하며 양치식물의 일부에서 볼 수 있다. 또한 종자식물의 꽃가루와 배낭을 형성하는 세포도 이에 해당한다. 진정 포자는 4개씩 짝을 지어 만들어지는데, 이들 4개씩이 분리되지 않고 모인 채로 있는 것이 있다. 예를 들어, 선태식물과 종자식물 중 철쭉 등의 꽃가루에서 그 예를 볼 수 있으며, 갈조류나 홍조류에서는 1개의 모세포에 1개씩의 포자낭이 있어 이 속에 4개씩의 포자가 규칙적으로 배열되어 있는데, 이것을 특히 '4분 포자'라고 한다. 또한, 균류도 진정 포자가 있으며 그 중 대부분의 자낭균은 1개의 포자낭에 8개의 자낭 포자를 내생적(內生的)으로 만든다. 이와 같은 포자수의 배가는 감수 분열 후에 한번 더 보통의 세포 분열이 있었기 때문이다. 한편, 담자균류에서는 접합한 핵이 감수 분열을 하면 그 세포에서 4개의 돌출부가 나오며, 핵은 각각의 돌출부 안으로 이동하여 외생적(外生的)으로 담자 포자가 만들어진다. 일반적으로 포자낭 안에 만들어지는 포자를 '내생 포자', 포자낭 밖에 분리되어 만들어지는 포자를 '외생 포자'라고 한다.[4]
접합포자(接合胞子)
식물은 동물과 달라 환경이 나빠졌다고 하여 좋은 곳을 찾아 이동할 수가 없다. 따라서, 생활사 가운데 나쁜 조건에도 견뎌낼 수 있는 시기를 갖는 것이 생존에 꼭 필요하다. 많은 식물의 진정 포자가 이에 해당하며 종자식물에서는 씨가 이를 대신한다, 한편, 물 속은 육상에 비해 사람의 손이 미치지 않는 이상, 환경의 급격한 변화가 적기 때문에 진정포자는 두꺼운 벽이 없고, 이동 포자로 되어 있는 경우가 많다. 그러나 식물에 따라서는 진정 포자를 만들지 않고 세대 교번을 하는 것도 있다. 이러한 종류에서는 유성 생식의 결과로 생긴 접합자가 두꺼운 세포벽을 뒤집어쓰고 휴면에 들어가 발아에 적합한 때가 되기를 기다린다. 동형 배우자, 또는 배우자낭의 접합으로 생긴 접합자의 경우, 이와 같이 휴면에 들어가는 접합자를 '접합 포자'라고 한다. 클로스테리움속, 수면속 등이 접합할 때 2개의 세포 내용이 합체하면 복상의 핵을 1개 가진 접합 포자가 되며, 발아할 때 감수 분열을 하여 수면 속에서는 단상의 4핵이 생기는데 그 중의 3핵은 퇴화하고 1개밖에 남지 않는다. 한편, 클로스테리움속에서도 감수 분열의 제1분열에서 생긴 2핵 중 1개가 퇴화해 버리기 때문에, 제2분열에 의해 2핵밖에 만들어지지 않으므로 결국 2개의 개체가 된다. 또한, 접합균류인 털곰팡이는 몸의 구분이 없는 다핵 세포로 2개의 균사 끝이 접촉되면 각기 끝부분에 배우자낭을 만든다. 이 때 배우자낭도 다핵이며, 접촉부에서 융합하여 핵과 세포질이 섞이게 된다. 얼마 후 이것은 두꺼운 세포벽에 둘러싸여 접합 포자가 되는데, 접합된 핵은 휴면한 후 포자에서 나오는 균사로 이동하여 그 앞끝의 포자낭 안에서 감수 분열을 한다.[4]
난포자(卵胞子)
유성 생식이 정자와 난자로 뚜렷하게 분화되어 행해지며, 생긴 수정란이 접합 포자와 같은 행동을 취할 때 이것을 '난포자'라고 한다. 난균류(卵菌類)인 물곰팡이속에서는 균사에서 자루가 튀어나와 그 끝에 1개 내지 수개의 알을 포함한 생란기가 만들어지고, 자루 부분에서는 다수의 정핵을 가진 장정기를 만드는 가지가 자라, 곧 생란기와 장정기 사이에 몇 개의 접합관이 생긴다. 이와 같이 하여 수정된 알은 휴면에 들어가며, 이어서 발아와 감수 분열을 한다.[4]
과포자(果胞子)
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각주
참고자료
같이 보기
