퇴계지구 과학과외

퇴계지구 가계도에서 조건 하나를 놓치지 않는 과학과외

퇴계지구과외 수업에서 대룡중학교와 춘천고등학교가 있는 교육생활권의 한 학생은 부모와 자손의 형질을 연결하는 가계도 문제를 풀다가 멈췄다. e-편한세상아파트 생활권에서 준비한 자료에는 네모와 원으로 가족이 표시되어 있었고, 색칠된 도형은 특정 형질을 가진 사람을 뜻했다.

가계도 옆에 남은 첫 표시

문제의 기본 조건은 색칠된 형질이 우성이고, 색칠되지 않은 형질이 열성이며, 부모는 색칠된 형질을 보이고 자녀 한 명은 색칠되지 않은 형질을 보인다는 것이었다. 학생은 부모를 각각 AA로 적고 자녀를 aa로 표시했다. 부모와 자녀의 모양은 확인했지만, 부모가 자녀에게 전달할 수 있는 유전자 구성을 따로 따져 보지 않은 채 한 세대만 보고 결론을 낸 것이다.

학생의 오류: 자녀의 열성 형질을 확인하기 전에 부모의 유전자형을 모두 같은 형태로 확정했다.

이 판단은 학생의 계산 실수보다 앞선 오류였다. 우성 형질을 보이는 사람은 우성 유전자 두 개를 가질 수도 있고, 우성 유전자와 열성 유전자를 하나씩 가질 수도 있다. 따라서 겉으로 색칠된 부모라는 정보만으로는 부모의 유전자형을 하나로 정할 수 없다.

가계도 전체를 한 줄로 연결하기

학생은 이미 그려 둔 가계도의 도형과 자녀의 형질 표시는 지우지 않고, 부모 아래에 가능한 유전자형을 두 가지씩 적었다. 색칠된 부모는 AA 또는 Aa로 남겨 두고, 색칠되지 않은 자녀는 열성 형질이므로 aa로 표시했다.

• 자녀가 aa이려면 부모 각각에게서 열성 유전자를 하나씩 받아야 한다.
• 따라서 색칠된 부모 두 명 모두 열성 유전자를 가지고 있어야 한다.
• 이 가계도에서는 부모의 가능한 형태가 AA 또는 Aa에서 Aa로 좁혀진다.
• 부모의 Aa 조합에서 자녀에게 나타날 수 있는 유전자형은 AA, Aa, Aa, aa이다.

이제 학생은 부모의 도형만 보고 판단하지 않고, 자녀의 형질을 부모의 가능한 유전자형과 연결했다. 자녀가 이미 aa로 확인되었으므로 두 부모가 Aa라는 결론은 가계도 전체와 모순되지 않는다.

같은 가계도처럼 보여도 조건이 바뀐 경우

다음 자료에서는 가족 구성과 도형 배치는 같지만, 문제의 조건이 달라졌다. 이번에는 색칠된 형질이 열성이고, 색칠되지 않은 형질이 우성이라고 제시되었다. 부모와 자녀의 외형만 보면 앞의 문제와 비슷하지만, 색칠된 자녀를 기준으로 연결해야 하는 방향이 달라진다.

학생은 먼저 원래 자료의 표시인 “색칠된 부모는 Aa”를 그대로 옮기려 했다. 그러나 이번에는 색칠된 형질 자체가 열성이므로 색칠된 사람은 aa로 두어야 한다. 색칠되지 않은 부모가 색칠된 자녀를 두었다면 부모 각각은 우성 형질을 보이면서 열성 유전자를 하나씩 가진 Aa여야 한다.

• 원래 자료: 색칠된 형질이 우성, 색칠되지 않은 자녀가 aa이므로 부모는 Aa.
• 새 자료: 색칠된 형질이 열성, 색칠된 자녀가 aa이므로 색칠되지 않은 부모는 Aa.
• 가족의 연결 관계와 자녀 수는 그대로지만, 형질 조건이 바뀌어 유전자형을 판단하는 출발점이 달라진다.

이것은 숫자만 바꾼 문제가 아니다. 학생은 가계도 위쪽에 ‘우성 형질’과 ‘열성 형질’의 표시를 먼저 적고, 원래 조건과 새 조건에서 달라지는 결론만 다른 색으로 표시했다. 그대로 유지되는 것은 가족 관계와 각 도형의 형질 표시이고, 달라지는 것은 색칠된 형질에 부여되는 유전자형이었다.

힌트 없이 가계도를 다시 읽은 순간

마지막으로 학생에게 부모 두 명은 색칠되지 않았고, 그 사이의 자녀 세 명 중 한 명만 색칠된 새 가계도를 제시했다. 별도의 우성·열성 표시를 답 옆에 적어 주지 않았다. 학생은 먼저 색칠된 자녀의 형질을 열성으로 해석할 수 있는지 조건 문장을 찾아 확인했다. 열성이라고 판단한 뒤 자녀를 aa로 적고, 색칠되지 않은 부모 각각에 a가 있어야 한다고 연결했다.

두 부모는 색칠되지 않았으므로 AA일 가능성도 있지만, 색칠된 자녀가 있으므로 두 사람 모두 Aa여야 한다. 학생은 Aa × Aa에서 aa가 나오는 조합을 직접 네 칸으로 확인하고, 나머지 자녀의 형질 표시와도 맞는지 다시 대조했다. 조건을 먼저 읽고 부모와 자손을 함께 연결했기 때문에, 겉모양만으로 부모의 유전자형을 성급하게 확정하지 않았다. 이것이 퇴계지구과학과외에서 확인한 가계도 판단의 핵심이었다.