GCTC 심화학습: 생물학적 성 결정(Biological Sex Determination)

* 저자 이상하의 허락 없이 다음 글을 교재 편찬 및 문제 개발 등 상업적 목적으로 사용할 수 없습니다. (GK 비판적 사고 031-381-2282)

 

생물학적 성 결정(Biological Sex Determination)

 

1.

이 글을 보는 그 누구도 섹스(sex) 없이는 존재할 수 없다. 이때 섹스는 유성 생식(有性生殖)에 필요한 ‘성행위(性行爲)’를 뜻한다. ‘생물학적 성(biological sex)’은 성행위도, 문화적 영향 아래 형성되는 젠더(gender) 개념인 여성성이나 남성성도 뜻하지 않는다. 생물학적 성은 생식 가능성과 관련된 배우자를 뜻하며, 그러한 배우자는 암컷과 수컷으로 구분된다. 따라서 생물학적 성 개념은 무성 생식을 하는 생물 영역에는 적용되지 않는다. 이 글의 주제는 다음의 물음이다.

 

• 생물학적 성은 어떻게 결정되는 것일까?

 

이 물음을 답하는 가운데, 생물학적 성 결정 방식을 둘러싼 여러 오해를 불식시키고자 한다.

 

[예제 1] 위 글의 화제와 목적을 서술해 본다면?

 

 

[예제 2] <보기>의 반응 중 위 글에 근거한 추론으로 적절하지 않은 것은?

 

<보기>

(가) 성행위는 우리가 있게 된 충분조건이라 할 수 있겠군. (나) 생물학적 성이 서로 다른 부모가 없었다면, 우리는 존재할 수 없었겠군. (다) 암수 구분은 유성생식을 하는 생물 영역에만 적용 가능하군.

 

① (가) ② (나) ③ (다) ④ (가), (나) ⑤ (다), (라)

 

 

2.

  대부분 포유류의 생물학적 성 결정 방식은 수정 과정에 크게 의존한다. 반면에 양서류와 파충류의 여러 종(species)의 성은 수정 과정이 아니라 발생 과정에서 결정된다. 기온은 이러한 성 결정에 결정적 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 어떤 종류의 악어 수정란은 고온 상태에서는 암컷으로 발생하고, 저온 상태에서는 수컷으로 발생한다. 발생 과정에서 기온이 성 결정에 영향을 미치는 방식은 고정된 것이 아니라 종마다 다르다는 점에서 ‘종 특이성'을 갖는다.

  해양 환형 돌물의 일종인 ‘보넬리아 비리디스(Bonellia viridis)’의 성 결정 방식은 매우 특이하다. 플랑크톤 크기의 보넬리아 비리디스 유충(C)이 바위에 정착하면, 그것은 암컷으로 성장한다. 암컷은 약 1m까지 자랄 수 있으며, 그 주둥이(A)는 먹이 섭취 기능만 갖고 있는 것이 아니라 성 결정에도 영향을 끼친다. 암컷 주둥이를 통해 들어가 기생하는 보넬리아 비리디스 유충(B)은 1mm에서 3mm 크기의 수컷으로 성장한다. 수컷은 일생 동안 암컷 속에서 머물면서 암컷의 알을 수정시키는 데 필요한 배우자가 된다. 또 집단적 행동 패턴에 의해 성이 바뀌는 경우도 있다. 열대어의 한 종류는 큰 물고기 모양으로 떼를 지어 다님으로써 적에게 위협을 가한다. 무리를 이끄는 수컷이 죽는 경우, 그 수컷의 짝은 수컷으로 변화하여 무리를 이끄는 역할을 이어 받는다.

 

 

보넬리아 비리디스와 열대어의 사례는 두 가지 중요한 점을 시사한다. 그 첫째는 팔과 다리 혹은 피부색과 같은 표현형(phenotype)의 유사성에 근거한 종 분류가 명백한 한계를 갖고 있다는 것이다. 만약 형태나 색만으로 종을 구분한다면, 보넬리아 비리디스의 암컷과 수컷은 십중팔구 서로 다른 종으로 분류될 가능성이 크다. 이러한 까닭에 생물학자들은 유성 생식을 하는 동식물의 종 분류에서 생식 가능성을 중요시한다. 즉, 서로 생식 가능한 개체들을 하나의 종으로 분류하는 것이다.

보넬리아 비리디스와 열대어의 사례와 관련된 두 번째 중요한 점은 환경이 생물학적 성 결정에 미치는 영향을 무시할 수 없다는 것이다. 성 결정이 수정 과정에 주로 의존적인 포유류의 경우, 환경이 성 결정에 미치는 영향은 상대적으로 약하다. 성 결정이 발생 과정에 의존적인 동식물의 경우, 환경은 성 결정의 선택압(selective pressure)으로 작용한다. 성 결정이 발생을 포함한 성장 과정이나 집단 유지 방식에 의존적인 경우, 환경적 요인이 성 결정에 미치는 영향은 매우 크다. 이때 환경은 기회적인 것을 배제하지 않는 ‘생태적 관계망’으로 이해되어야 한다. 보넬리아 비리디스의 유충이 바위에 정착하게 될지, 혹은 암컷의 주둥이에 들어가게 될지는 기회적인 것이며, 그 과정은 보넬리아 비리디스와 관계를 맺는 다른 대상들 속에서만 설명 가능하기 때문이다.

[예제 3] 위 글을 요약해 본다면?

 

 

[예제 4] 위 글의 논지로 가장 적절한 것은?

① 생물의 세계는 복잡하다.

② 색과 형태의 유사성에 근거한 종 분류 방식은 명백한 한계를 갖고 있다.

③ 환경적 요인은 포유류의 성 결정 방식에 아무런 영향도 미치지 않는다.

④ 환경은 크게 물리적 환경, 선택적 환경, 그리고 생태적 환경으로 분류된다.

⑤ 환경은 생물학적 성 결정 과정에서 무시될 수 없다.

 

[예제 5] 위 글의 열대어 사례에서 환경이 성 결정에 미치는 영향을 설명해 본다면?

 

 

[예제 6] <보기> 중 위 글의 그림에 대한 평가로 적절하지 않은 것은?

 

<보기>

(가) (A)는 보넬리아 비리디스의 암컷이겠군. (나) (B)는 보넬리아 비리디스 암컷 주둥이 속에 서식하는 수컷을 상징할 수도 있겠군. (다) (C)가 보넬리아 비리디스의 유충을 상징한다면, (C)는 암컷이 되겠군. (라) (A)는 (B)와 다른 종에 속하는 것으로 분류될 수도 있는 까닭에, 보넬리아 비리디스는 서로 다른 종 사이의 생식 가능성을 보여주는군.

 

① (가), (나) ② (가), (다), (라) ③ (나) ④ (나), (라) ⑤ (다), (라)

 

[예제 7] 다음 두 사례에 대한 평가로 적절한 것은? (제시문과 두 사례의 내용에만 국한하여 판단하라.)

 

<사례 1>

어릴 때 들판에 나가 놀던 시절이 기억나는군. 갑자기 ‘따닥따닥’거리는 소리가 들리곤 했지. 그 소리는 우리가 ‘따닥개비’라 불렀던 메뚜기과의 곤충이었어. 따닥개비와 형태는 비슷하지만 몸집이 훨씬 큰 놈들이 있었지. 우리는 그놈들을 ‘방아깨비’라고 불렀어. 뒷다리를 잡고 있으면. 그놈들은 마치 방아를 찧는 듯한 움직임을 보였지. 어릴 때는 따닥개비와 방아깨비가 서로 다른 종류에 속한다고 생각했지. 나중에 알고 보니, 둘 다 동종에 속한 곤충들이었어. 따닥개비는 수컷이고, 방아깨비는 암컷이었지. 입시 열풍 속에 성장한 요새 아이들은 책을 통해 누구나 따닥개비와 방아깨비가 동종에 속한다는 것을 알고 있겠지. 하지만 우리의 어린 시절에 대한 향수, 즉 지식으로 뒤덮이지 않은 자연의 모습에 대한 향수가 그들에게는 없겠지.

 

<사례 2>

표현형이 계절에 따라 변하는 현상, 곧 ‘다표현성’(polyphenism)은 곤충류에서 자주 나타난다. 유럽의 나비 종 ‘아라스크니아 레바나’(Araschnia levana)는 봄 절기에는 노란색 바탕에 검은 점의 날개를 갖게 되고, 여름에는 검은색 바탕에 흰줄무늬의 날개를 갖게 된다. 종 특유의 표현형적 특징인 식별형질을 가정해 종 구분이 가능하다고 여겨졌던 과거에는 아라스크니아 레바나는 절기에 따른 상이한 두 나비 종으로 분류되기도 했다. 그러한 다표현성은 낮 주기 길이와 온도와 밀접한 관계를 맺는 것으로 알려져 있다.

 

① <사례 1>과 <사례 2>에는 표현형이 유사성만으로도 동식물의 분류가 가능하다는 사실이 반영되어 있군.

② 보넬리아 비리디스의 성 결정 방식은 <사례 2>의 다표현성에 의존하는 것으로 여겨질 수 있겠군.

③ 주어진 <사례 1>과 <사례 2>만으로는 환경이 성 결정 과정에 영향을 미친다는 사실을 알 수는 없겠군.

④ 온도에 따라 성이 결정되는 악어들도 <사례 2>의 다표현성에 대한 명백한 증거이겠군.

⑤ 따닥개비와 방아깨비도 곤충인 까닭에 아라스크니아 레바나처럼 계절별로 그 색을 달리 하겠군.

 

[예제 8] 보넬리아 비리디스의 사례, <사례 1>, 그리고 <사례 2>에서 나타나는 공통점과 차이점을 서술해 본다면?

 

 

3.

  포유류의 성 결정 방식은 주로 수정 과정에 의존적이다. 인간의 수컷 정자 중에는 X 염색체가 들어 있는 것도 있고, Y 염색체가 들어 있는 것도 있다. X 염색체를 가진 정자가 난자의 핵과 결합하면, 수정란은 암컷이 된다. Y 염색체를 가진 정자가 난자의 핵과 결합하면, 수정란은 수컷이 된다. 이러한 사실은 환경이 인간을 포함한 포유류의 성 결정 방식에 아무런 영향을 미치지 않는다는 착각을 불러일으키기 쉽다. 그러나 수정란은 단지 잠재적인 암컷 혹은 수컷일 뿐이다.

  한때 환경은 단지 영양 자원의 제공처일 뿐 생물학적 성 결정에 아무런 영향도 끼치지 않는다고 여겨졌던 시절이 있었다. 일명 ‘기계론’이 유행한 17세기로 거슬러 올라가 보자. 기계론의 한 입장에 따르면, 모든 자연 현상은 신이 태초에 물질에 불어넣은 힘과 물체의 충돌에 의해서만 설명 가능해야 한다. 뉴턴의 관성도 지금 우리가 알고 있는 것처럼 질량의 속성이 아니라, 물질의 상태 유지와 관련된 그러한 힘으로 파악되었다. 물질 자체에 내재하는 활성의 존재가 부정되었던 까닭에, 화학적 성질이나 반응성도 궁극적으로는 접촉 및 충돌 현상으로 설명될 것이라 여겨졌다. 당시 실험 방법의 한계도 이렇게 자연을 이해하는 방식을 유행시킨 계기가 되었다. 거리, 크기, 속도 등의 선형적 속성들이 열이나 에너지와 같은 비선형적 속성들보다 양화(quantification)하기 쉬웠기 때문이다. 자연을 이해하는 방식에서 비선형적 속성들을 잘라낸 덕에 기계론적 자연의 이해 방식은 고전역학(classical mechanics)이라는 체계적인 과학 분과를 탄생시킬 수 있었다.

  그러나 기계론적 자연의 이해 방식에 따라 살아 있는 물질의 현상, 즉 생물 현상을 설명하려고 할 때 난제가 발생한다. 생물 현상을 다른 현상과 구분시켜 주는 것은 생식에 의한 번식, 발생 및 성장이기 때문이다. 번식, 발생 및 성장은 ‘질적 상태 변화’를 수반한 단계적 발달 과정으로 나타나기 때문에, 생물 현상을 기계론적 자연의 이해 방식에 따라 설명하는 것은 난제일 수밖에 없었다. 생물 현상을 기계론적 자연의 이해 방식 속에 흡수하기 위해, 신이 동식물의 ‘미세 원형’을 창조해 놓았다는 가설이 사람들의 주목을 받았다. 그러한 가설에 근거한 ‘전성설(preformation theory)’은 다음과 같은 세 특징을 갖는다.

• 한쪽 부모 유래설
동식물의 원형들은 암컷 혹은 수컷 중 한쪽에서만 유래한다. 개체가 난자와 정자의 결합에 기인하는 것이라면, 신에 의해 창조된 원형들의 의미는 사라지거나 약화되어야 하기 때문이다.

• 전개 촉발 요인으로서의 성행위
정자 혹은 난자에 들어 있는 원형이 외부로부터 영양 자원을 공급받게 되면, 그 크기가 확장된다. 발달에 대비된 ‘전개(unfolding)’는 이러한 원형의 ‘형태적 확장(morphological extension)’을 전제한 개념이다.

• 물리적 환경
환경은 단지 원형 전개에 필요한 영양 자원을 공급하는 장소이다.

  전성설을 따를 때 생식은 단지 원형 전달의 과정이다. 그것은 생성의 의미를 지닐 수 없다. 개체의 수적 증가와 관련된 번식과 개체들의 다양성을 연결시킬 수 없다. 유기체가 다른 대상들과의 끊임없는 상호작용 속에서 자체의 내부 환경을 유지하려는 특성을 갖고 있다는 관점도 통용될 수 없다. 발생과 성장은 단지 원형의 전개 과정이며, 환경은 그러한 전개 과정에 필요한 영양 자원의 공급처일 뿐이다.

  전성설은 18세기 말 무렵에 이르러 그 위력을 잃게 된다. 물질의 비선형적 속성들도 다룰 수 있게 된 19세기에 이르러 기계론은 자연을 이해하는 데 명백한 한계를 갖는다는 관점이 대세가 되었고, 전성설은 사장된다. 하지만 성 결정 과정에서 환경을 사소한 것으로 보는 관점은 ‘유전자 결정론’이라는 이름 아래 20세기에도 그 명맥을 유지할 수 있었다. 여기서 분자생물학의 발전과 함께 구체화된 ‘시스템 바이올로지(system biology)’ 분과가 유전자 결정론에 일격을 가한 사례 등을 자세히 살펴볼 필요는 없다. 생물학적 성은 생식 가능성과 관련된 배우자를 뜻하는 까닭에, 생식 가능성이 오로지 유전적 요인에 좌우된다는 것은 통용될 수 없다는 사실만 분명히 하면 된다. 생식 가능성은 유전적 요인뿐만 아니라 호르몬, 생장 및 환경 요인에 의존적이다. 다음 도식을 분석해 보자.

 

 

현대 생물학의 관점에서 볼 때 인간 종의 암수의 구분도 서로 분리된 두 수직선으로 표상되지 않는다. 그 구분은 분포적이다. 도식에서 암컷은 왼쪽의 분포 곡선으로, 그리고 수컷은 오른쪽의 분포 곡선으로 표상되어 있다. 각 성 분포 곡선의 정확한 중간값에 해당하는 암컷과 수컷은 존재하지 않는다. 추상화된 수학적 의미를 갖는 그 값은 단지 생물학적 연구에 필수적인 ‘정상과 비정상의 구분’을 논할 때 사용되는 일종의 개념적 도구이다. 생식 가능성에만 국한하는 경우, 정상적인 암컷과 수컷은 각각의 분포 곡선에서 중간값 근처에 분포하게 된다.

암수의 분포 곡선을 결정하는 데 유전적 요인, 호르몬, 생장 및 환경 요인 등이 개입한다. 특히 호르몬은 환경 변화에 민감한 것으로 알려져 있다. 암컷 분포 곡선과 수컷 분포 곡선이 서로 겹치는 부분은 자웅동체 개체군을 표상한다. 따라서 암컷과 수컷의 성 장벽(sexual barrier)이 완전히 분리된 것은 아니다. 자웅동체가 생식 가능성에 비추어 비정상적인 것으로 분류되더라도, 그것은 신의 저주에서 기인한 것도, 단순히 환경 탓으로 돌릴 수 있는 것도 아니다. 유생 생식을 하는 모든 종에 자웅동체 개체군이 존재한다는 것은 자연 현상에 속한다. 생식 기제에 대한 충분한 설명은 정상으로 분류되는 것과 비정상으로 분류되는 것 양자를 다 포괄해야 하기 때문에, 정상과 비정상의 구분이 단순히 개념적 차원에 국한된 것은 아니다.

인간 종의 경우 암컷 분포 곡선과 수컷의 분포 곡선이 겹친 영역은 양서류나 파충류 혹은 곤충에 비해 상대적으로 좁다. 성 장벽이 유전적으로 안정화되어 있기 때문이다. 다시 말해, 인간을 포함한 포유류의 성 구분은 염색체의 구성 방식에 따를 때 효과적이다. 하지만 이로부터 인간의 생물학적 성 결정에 미치는 환경적 영향을 무시하거나 사소한 것이라고 결론지어서는 안 된다.

[예제 9] 위 글을 요약해 본다면?

 

 

[예제 10] 다음 중 위 글에 근거한 추론으로 올바른 것은?

① 인간의 성은 수컷의 정자가 결정하는군.

② 성 분포 곡선에서 노화는 고려되지 않는군.

③ 개인의 성적 취향은 생물학적 성이 결정되는 방식에만 의존적이겠군.

④ 전성설을 믿는 사람은 암수 분포 곡선과 같은 것의 겹침 현상을 자연적 현상으로 여기지 않겠군.

⑤ 암컷의 분포 곡선과 수컷의 분포 곡선이 겹치는 영역에 존재하는 개체들만이 정상적인 생식을 할 수 없겠군.

 

[예제 11] <보기>의 주장에 대해 자신의 의견을 서술해 본다면?

 

<보기>

생물학적 성 개념은 허구에 불과합니다. 인간의 성을 결정하는 것은 근본적으로 사회적 현상이기 때문입니다. 인류의 몇 퍼센트는 자웅동체로 태어납니다. 외모는 남성이지만 난소를 갖고 있는 사람도 있고, 외모는 여성이지만 정소를 갖고 있는 사람도 있습니다. 심지어 남성기와 여성기 모두를 갖고 있는 사람도 있습니다. 또 남성에게도 여성 호르몬이 분비되고, 여성에게도 남성 호르몬이 분비됩니다, 성이 사회적으로 결정되는 실례를 들어보죠. 어느 날 엄마는 자신의 어린 아들의 성기가 발기되지 않는다는 사실을 알게 되었습니다. 진찰을 받은 결과, 아이는 중성으로 밝혀졌습니다. 의사는 수술로 아이의 성을 선택할 수 있다고 말했습니다. 가장 간단한 수술은 아이의 성기를 제거하는 것이었습니다. 하지만 아이의 엄마는 고민에 빠졌습니다. 남자로 사는 것이 이 사회에서 편하다고 생각했기 때문입니다. 고민 끝에 아이의 엄마는 의사에게 아이의 성을 남성으로 해달라고 요구했습니다.

 

 

 

[예제 12] <보기>의 사례를 읽고 ‘성 선택 권리’를 이 땅에서도 합법화하자는 것에 대한 자신의 의견을 서술해 본다면?

 

<보기>

인간의 정체성은 자신이 남성과 여성 중 어디에 속해 있는가를 인식하기 시작하면서 형성된다. 이때 ‘남성’과 ‘여성’은 생물학적 차원에서만 이해될 수 없는 개념이다. 하지만 생물학적 성을 결정하는 방식에 따른 결과인 외모와 성기의 구조는 남성과 여성을 구분해주는 중요한 기준이 된다. 중성으로 태어난 아이는 당연히 정체성 혼란기를 겪을 수밖에 없다. 이때 그러한 아이의 성 선택을 부모가 결정할 권리를 갖고 있는 것일까? 네덜란드 등 유럽의 일부 국가에서는 그러한 아이가 11세 정도 성장한 후에 스스로 성을 선택할 수 있도록 법안을 제정했다.

 

 

 

[예제 13] <보기>의 대화를 읽고 자신의 의견을 서술해 본다면?

 

<보기>

“여보, 요새 왜 그래?”   “몰라서 물어요? 내가 당신에게 시집와서 한 것이라고는 애 낳고, 당신 뒷바라지한 것밖에 없어요. 당신이 사업에 망했을 때 아이 학원비가 부족해 식당 주방일을 했던 생각을 하면 치가 떨려요.”   “미안해, 당신처럼 곱게 자란 처자가 괜히 나 같은 놈에게 시집을 와가지고 ... ”   “시끄러워요.”   이때 부인은 지나가던 바퀴벌레를 손바닥으로 내리쳐 잡았다.   “왜 그래? 폐경기가 오니, 이 여자가 정말 난폭해졌군.”

 

 

 

[예제 14] 위 세 예제의 <보기>에 공통된 주제를 찾고, 그 주제에 대한 자신의 입장을 밝혀 본다면?

 

 

 * 2012년에 학습 자료 중 하나로 올린 것을 수정한 것