Global Insights

생태계의 건강성을 평가하고 생물 다양성을 모니터링하는 것은 기업의 ESG(환경·사회·지배구조) 경영과 지속 가능한 발전을 위한 핵심 과제가 되었습니다. 하지만 광활하고 복잡한 자연환경 속에서 특정 생물의 존재를 확인하고 그 개체 수를 파악하는 것은 과거에는 막대한 시간과 비용, 노동력이 소요되는 난제였습니다. 본 포스팅에서는 이러한 생태 조사의 패러다임을 완전히 바꾸고 있는 혁신 기술, eDNA(Environmental DNA, 환경 DNA) 에 대해 전문적인 시각에서 심도 있게 다루어 보겠습니다. 1. eDNA 정의 eDNA (Environmental DNA) 는 토양, 물, 그리고 대기 중에 존재하는 생물체에서 유래된 DNA를 뜻한다. (때로는 eDNA를 추출하고 분석하는 기술적 부분을 지칭하기도 한다) 모든 생물은 서식지 내에서 살아가는 동안 피부 세포, 점액, 배설물, 체액 등 다양한 형태의 유기물을 방출한다. 이 유기물 안에 담긴 DNA

< RNA > RNA(리보핵산)는 DNA와 함께 생명의 기본 설계도를 이루는 핵산 중 하나입니다. DNA가 오랜 시간 동안 유전 정보를 안정적으로 저장하는 '도서관' 이라면, RNA는 그 정보를 읽고 활용하는 '메신저'  역할을 수행합니다. DNA와 RNA는 화학적으로 유사하지만, 구조적·화학적 차이로 인해 담당하는 기능과 안정성이 크게 다릅니다. DNA와 RNA의 구조적 차이 < RNA의 단일 나선 구조 > 단일가닥 vs. 이중나선 DNA는 길고 이중 가닥의 나선 구조를 가지지만, RNA는 대부분 단일가닥 으로 존재하며 길이가 짧습니다. RNA 분자는 길이가 짧고 단일가닥이기 때문에 세포 내 여러 위치로 쉽게 이동해 다양한 기능을 수행할 수 있습니다. 리보오스와 디옥시리보오스 RNA는 리보오스(ribose) 라는 당을 포함한 리보뉴클레오타이드로 구성되어 있고, DNA는 한 산소가 없는 디옥시리보오스(deoxyribose) 를 포함합니다. 리보오스

정의 육종가(또는 유전가, breeding value) 는 개체가 부모로서 갖는 가치를 숫자로 표현한 것입니다. 즉, 한 개체가 다음 세대에 전달할 수 있는 유전적 잠재력 을 의미합니다. 겉으로 보이는 모습(표형가)에서 환경의 영향을 걷어내고, "자식에게 물려줄 진짜 유전적 실력"을 수치화한 것입니다. 미국 퍼듀 대학에서는 육종가를 모든 형질에 대해 해당 동물이 가진 유전자의 효과를 합산한 값으로 정의 하며, 한 동물이 유전자로 인해 부모로서 어느 정도의 가치를 지니는지를 나타내는 지표라고 설명합니다. 유전자는 한 쌍씩 존재하고, 자손에게는 부모로부터 절반씩 전달되므로 개체의 육종가의 절반이 바로 전달능력(transmitting ability) 이 됩니다. 개체의 자손이 얼마나 우수한 성적을 나타낼지 예측하려면 부모의 육종가를 평균하면 됩니다. 육종가의 핵심 공식 1. 육종을 수학적으로 정의할 때 가장 기본이 되는 모델은 다음과 같습니다. P =

정의 PCR(Polymerase Chain Reaction)은 유전 물질인 DNA의 특정 구간을 반복적으로 복제하여 짧은 시간에 수많은 사본을 만드는 기법이다. 1983년 미국의 생화학자 캐리 멀리스(Kary B. Mullis) 가 개발한 이 기술은 분자의 복사기에 비유되며, 1993년 노벨 화학상을 수상할 정도로 분자생물학의 혁신을 가져왔다. PCR 덕분에 기존 방법으로는 어려웠던 미량 DNA 분석이 가능해졌고, 분자생물학 연구나 임상 진단에서 필수적인 도구 가 되었다. PCR이 없었다면 지금 우리가 누리는 현대 생명공학의 상당수가 불가능했을 것이다. PCR의 기본 단계 < PCR의 기본 단계 > PCR는 세 단계의 온도 사이클을 반복하여 DNA를 증폭한다. 먼저 변성(denaturation)  단계에서 시료를 약 95 °C 로 가열하여 DNA 이중나선의 수소 결합을 끊어 두 가닥으로 분리한다. 다음 어닐링(annealing)  단계에서는 온

OCS(최적 교배 선택)란? 일반적인 육종 프로그램에서는 우수한 개체를 선발해 서로 교배시키지만, 어떤 개체를 얼마만큼 사용하고 어떤 짝으로 교배할지는 경험에 의존하는 경우가 많습니다. OCS (Optimal Cross Selection)는 이러한 과정을 데이터 기반으로 최적화하는 방법으로, 유전적 향상을 최대화하면서 근교 교배에 따른 유전적 다양성 손실을 최소화 하도록 설계되었습니다. < Optimal cross selection for long‑term genetic gain in two‑part > 어떻게 작동할까? OCS는 두 가지 요소로 구성됩니다. 첫째, 최적 기여 선발(optimal contribution selection) 을 통해 선발 후보 개체가 다음 세대에 기여하는 비중을 계산합니다. 이 과정에서 예상되는 이익과 근교 교배 위험을 균형 있게 고려하기 위해 혈연관계가 너무 가까운 개체는 선택에서 불이익을 받도록 페널티를 부여 합니

정의 대립유전자(allele) 는 같은 위치(유전자 좌, locus)에 존재하는 유전자의 서로 다른 형태를 말한다. 달리 말하면, 쌍으로 존재하는 염색체에서 같은 위치에서 마주 보고 있으면서 서로 다른 형질을 나타내는 DNA 염기 서열을 뜻한다. 이 대립유전자로 인해 사람은 서로 다른 특성을 갖게 됩니다. 때때로 다른 대립유전자를 갖더라도 눈으로 보이는 특성에는 차이가 없을 수도 있다. < 대립유전자 > 각각의 대립유전자는 동일한 형질을 결정하지만 염기서열이나 발현 방식이 조금씩 다르기 때문에 유전형(genotype) 과 표현형(phenotype) 의 다양성을 만들어 낸다. 본 포스팅에서는 대립유전자의 기본 개념과 유형, 멘델 법칙과의 관계, 인구유전학적 시각 등을 살펴본다. 대립유전자의 구조적 다양성 대립유전자는 DNA 염기서열의 변이로부터 생긴다. 변이는 단일염기 다형성(SNP) , 작은 삽입‧결실(indel) 또는 큰 구간의 삽입‧결실 등

정의 근교계수(일반적으로 F 로 표기)는 한 개체의 두 대립유전자가 동일조상 기원(identity by descent) 일 확률을 의미한다. 다시 말해, 한 개체가 부모세대에서 동일한 조상을 통해 같은 대립유전자를 물려받았을 가능성이다. 유전학 교재에서는 이를 “한 개체의 유전자 두 개가 우연히 같은 조상에서 유래했을 확률”이라고 정의하며, 이 관점에서 근교계수는 두 대립유전자가 IBD인지 여부를 나타내는 확률값 이다. 근교계수는 또한 하디-바인베르크 평형에서 기대되는 헤테로접합성 대비 실제 헤테로접합성의 감소 비율 로 볼 수 있으며, 세대를 거치며 누적된다. F 계산 원리 전통적인 근교계수 계산은 계보(pedigree)  정보에 기반한다. 조상이 중복되는 루프(loop)를 찾아서 자손에서 동일조상 기원 염기가 존재할 확률을 산출하는 방식이다. 예를 들어, 부모가 서로 친척이라면 자식의 F는 부모간 연관계수(coefficient of parenta

DNA의 정의 DNA( Deoxyribo nucleic acid )은 모든 생물에서 세대 간 유전 정보를 전달하는 분자로, 세포 내에서 단백질을 만드는 데 필요한 정보를 담은 ‘설명서’  역할을 합니다. DNA는 두 가닥이 꼬여 있는 이중 나선(double helix)  구조를 가지며, 각 가닥은 당과 인산이 반복되는 뼈대 로 이루어져 있습니다. 이 두 가닥은 네 종류의 염기(아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 사이토신(C))가 서로 짝을 이루어 연결됩니다. 아데닌은 항상 티민과, 구아닌은 항상 사이토신과 짝을 이루어  사다리의 ‘계단’처럼 서로 마주보고 결합합니다. 이러한 염기쌍 배열이 바로 유전 정보를 담은 ‘코드’이며, 이 코드의 순서에 따라 세포는 다양한 단백질을 합성합니다. < DNA의 구조 > DNA 연구의 역사 1. 유전의 기초와 DNA의 발견 (1860년대 ~ 1940년대) 초기 연구는 "형질이 어떻게 전달되는가"라는 질문에서

SNP(Single Nucleotide Polymorphism, 단일염기다형성) 유전체의 특정 위치에서 염기 1개(A/C/G/T)가 개체마다 다르게 나타나는 현상이다. SNP 개체 간 유전적 차이를 대표하는 마커(marker)로 쓰기 좋기 때문에 중요하다. 그래서 GWAS(형질-유전변이 연관), 유전체선발(GBLUP 등), 집단구조/유전다양성 분석에 널리 사용된다. SNP의 종류 rSNP : 유전자의 상위 서열인 Promoter나 Enhancer 부위에서 발견되며, Regulatory SNP라고 칭한다. 유전자 자체가 변하는 게 아니라, "얼마나 많이/ 적게 발현될 것인가"를 결정하는 조절 스위치 역할을 한다. iSNP : Intron에 존재하는 SNP이다. 과거에는 무시되기도 했으나 Exon 가까이에서 Splicing에 영향을 주어 단백질 구조를 바꾸거나 유전자 발현을 조절하는 등의 역할이 밝혀지고 있다. cSNP : 단백질을 만드는 Exon 부

정의와 개념 생명체의 유전 정보는 DNA와 RNA라는 거대 분자에 저장되어 있습니다. 이 두 분자는 모두 뉴클레오타이드 라는 기본 단위들이 사슬처럼 연결된 구조입니다. 뉴클레오타이드는 하나의 오탄당 , 하나의 인산  그리고 하나의 질소 염기 (nitrogenous base)로 구성됩니다. DNA에서는 염기가 네 가지(아데닌, 구아닌, 시토신, 티민)이며, RNA에서는 티민 대신 우라실을 사용합니다. 염기는 뉴클레오타이드의 이름을 결정하는 요소이며, 두 염기가 서로 마주보며 결합하여 DNA 이중나선의 ‘사다리’ 모양을 형성합니다. 퓨린과 피리미딘: 두 종류의 염기 염기는 분자 구조에 따라 퓨린 (purine)과 피리미딘 (pyrimidine)이라는 두 그룹으로 나뉩니다. 퓨린 염기인 아데닌(A) 과 구아닌(G) 은 두 개의 고리(6각 고리와 5각 고리)를 가진 이중 고리  구조이며, 피리미딘 염기인 시토신(C) 과 티민(T) 은 하나의 6각 고리만