1. 개요
단성생식( 單 性 生 殖)은 남성 정자에 의한 수정 없이 배아가 성장, 발달하는 것이다. 여성 난자의 염색체가 극체(Polar Body)와 결합하여 두벌이 되어 수정란이 되는 형태로 일어난다.[1] 영어 parthenogenesis는 그리스어로 ' 처녀' + ' 생성'이라는 뜻이다. 한편 식물학에서는 apomixis라는 용어를 사용한다.단위생식( 單 爲 生 殖), 처녀생식( 處 女 生 殖)이라고도 한다.
2. 특성
자연계에서 몇몇 종에서 일어나는데 일어나는 종에는 몇몇 식물, 무척추동물( 물벼룩, 새우 등 갑각류, 진딧물, 벌, 개미 등 곤충, 전갈 및 절지류), 척추동물(몇몇 파충류, 물고기, 아주 드물게는 조류, 상어 및 어류) 등이 있다.단성생식은 무성생식처럼 종을 빨리 번식할수 있지만 모체의 유전자가 그대로 전해지면서 유전병 및 환경변화에 매우 취약하므로, 유성생식을 하여 암수의 유전자를 서로 섞을 수 있다면 굳이 자기 혼자서 자손을 만들려고 하지는 않는다.
일부 종은 단성생식으로 성장속도가 매우 빠른 아들을 낳아 근친상간한 뒤에야 제대로 된 아들 또는 딸을 낳는다. 그 아들은 교미가 끝난 뒤 엄마의 밥이 되어 생을 마감한다.
그렇기 때문에 유성생식의 단점을 보완하면서도 유전적 다양성을 유지하기 위해서 환경이 종의 생존에 유리할 때에는 단성생식을 통해 마치 무성생식을 하는 생명체들처럼 급격하게 수를 불리고, 반대로 환경이 종의 생존에 불리한 때에는 유성생식을 통해 유전적 다양성을 유지하는 생명체들도 존재한다.
인위적으로 발생시킬 수도 있는데, 난자를 체외성숙(IVM)한 뒤 전류를 흘려주면 정자가 들어온 줄 착각해서 스스로 분열을 시작한다.
황우석이 배아줄기세포라고 만든 것들 중 몇몇이 단성생식이 된 것으로 추측된다. 연구노트가 유실되어 확신은 불가능하다.
식물은 좀 더 복잡하다. 꺾꽃이, 잎꽃이, 비늘줄기, 둥근줄기, 괴경, 포복경, 지하경, 측지, 분열, 주아 등으로 단성생식이 가능하다 하지만 이는 영양생식이라는 것이고, 엄밀하게 말하는 단성생식은 Apomixis라고 하며 식물 중 드물게 존재한다.
3. ZW형 성 결정 타입
예컨대 코모도왕도마뱀은 인간과 달리 수컷이 ZZ, 암컷은 ZW 염색체를 가지고 있다. 만약 수컷이 없는 상태라면 암컷은 Z 혹은 W 염색체만 들어있는 알을 낳는데, Z만 들어있는 알은 스스로의 유전자를 복제해 ZZ의 수컷 도마뱀으로 발달한다. 반면 W만 있는 알은 WW로 자가복제까진 이루어져도 결국 수정되진 않는다. 요약하면 수컷이 없으면 암컷이 수컷을 낳는다. 동물학에서는 이러한 성 결정 방식을 ZW형 성 결정타입이라고 한다.4. 단성생식을 하는 생물
단성생식에만 의존- 뉴멕시코채찍꼬리도마뱀(Aspidoscelis neomexicanus) - 모든 개체가 암컷밖에 없다.
- 마블가재 (Marmorkrebs) - 모든 개체가 암컷밖에 없다.
- 바베이도스실뱀 - 모든 개체가 암컷밖에 없다.
- 사가 페도 - 단성생식을 통해 암컷만 태어난다.
- 아마존 몰리(Poecilia formosa) - 모든 개체가 암컷밖에 없다. 다만 번식을 위해서는 다른 종의 수컷과 교미를 해서 난자가 자극을 받아야 한다.
- 처녀호주방아깨비(가칭)(Warramaba virgo)[2] - 근연종인 W. whitei와 W. flavolineata 사이에서 일어난 교잡으로 탄생한 종으로, 25만년 전에 탄생한 것으로 보인다. 출처: 사이언스 #, 갈로아의 블로그 #, 또다른 근연종인W. ngadju도 마찬가지로 단성생식만 한다.
- 북미 서양민들레(Taraxacum officinale) - 북미로 진출한 서양민들레는 일반적으로는 불임인 삼배체밖에 없다.
단성생식과 유성생식을 같이 사용
- 그물등개미, 노란꼬마개미 - 단성생식으로 수개미 없이 처녀생식으로 번식한다.
- 대벌레 - 대부분의 대벌레는 단성생식을 통해 암컷만 태어난다. 드물게 짝짓기를 통해 수컷이 태어난다.
- 물벼룩 - 일반적으로 물벼룩은 단성생식을 한다. 다만 주변 환경이 영 좋지 않을 경우, 수컷을 만들어 유성생식을 한다.
- 붕어 - 수컷 없이 다른 물고기의 정자의 자극을 받아 알을 부화시킬 수 있다. 그래서 드물게 교잡이 태어나기도 한다.
- 전갈 - 일부 전갈들은 짝짓기도 가능하고 단성생식도 가능하다. 예) 브라질노란전갈, 티티우스 스티그무루스, 호텐토타 호텐토타
- 흰개미 - 종마다 다르나 많은 종들의 여왕이 단성생식을 한다. 부화한 새끼는 필요에 따라 일개미가 되기도 하고 병정개미가 되기도 하며 여왕개미가 되기도 한다. 계급은 동료의 페로몬에 영향을 받아 결정되기 때문에 자라서 뭐가 되는 상관 없긴 하다. 국내 흰개미는 규모 확장을 위해 주로 여왕이 된다고 알려져 있다.
- 조밥나물 - 단성생식을 하는 특성 때문에 그레고어 멘델의 실험을 엉망으로 만들어 버린 예가 있다. 자신이 발견한 유전 이론을 폐기할까 생각할 정도였다고 한다.
- 민들레속 일부 - 특히 서양민들레(Taraxacum officinale)가 유명하여 전 세계의 민들레속 식물을 경쟁에서 싹 밀어냈다. 특히 북미에 도입된 서양민들레는 3배체라서 불임이어야 할 아종인데, 단성생식을 통해 클론을 만드는 방식으로 발아 가능한 씨앗을 만든다!
단성생식 사례가 확인
- 연골어류
- 파충류
- 볏도마뱀붙이, 가고일도마뱀붙이, 리치도마뱀붙이 - 개인 사육자들 사이에서 암컷이 교미 없이 낳은 알이 부화했다는 사례가 간혹 보고된다.
- 아메리카악어 - 최근 한 동물원에서 사례가 보고되었다. 새끼의 유전자는 99.9% 어미의 유전자와 일치했으며, 완벽한 배아로 성장했으나 부화는 하지 못했다고 한다.
- 코모도왕도마뱀 - 수컷이 없으면 심지어 암컷이 수컷으로 부화하는 유정란을 낳는다.
- 오네이트왕도마뱀 - 2008년 10살짜리 암컷이 혼자 유정란을 낳은 사례가 있었다.
- 조류
- 캘리포니아콘도르 - 2021년 10월 28일 샌디에고 동물원에서 30년간 사육하던 911마리의 개체 중 2마리가 암컷과 유전정보가 동일하다고 발표했다. 수컷이 충분히 있는 상태에서 단성생식 개체가 나타난건 이례적인 일이라고 한다. #[5]
- 모란앵무 - 대구 달성에서 사육되던 암컷 모란앵무 '뚜이'가 단성생식으로 새끼 '켈리'를 낳았으며 유전자 검사로도 입증되어 TV 동물농장에 소개되었다(2024년 7월 14일). # 방송에 따르면 새의 단성생식은 굉장히 드문 일이며, 이렇게 태어난 유조가 6개월 이상 건강히 살아있다는 것은 아예 논문감이라고 한다. 덴마크에서도 종류 불명의 앵무새의 단성생식 기록이 한 건 있으나 이때 태어난 새끼는 생후 4일만에 죽었기 때문.