콴타 매거진

2022년 10월 27일

뱀에서 유래한 유전자가 전 세계의 개구리에 대한 종의 장벽을 반복적으로 뛰어넘었습니다. 연구자들은 왜 이 일이 다른 어느 곳보다 마다가스카르에서 훨씬 더 자주 발생했는지 이해하려고 노력하고 있습니다.

파미 숙어

기고 작가

2022년 10월 27일

열대우림의 나뭇잎 위에 자리잡은 작은 황금색 만텔라 개구리는 비밀을 품고 있습니다. 이 비밀은 마다가스카르 섬나라의 언덕과 숲에 서식하는 갈대개구리, 갈대개구리, 그리고 그들을 잡아먹는 보아뱀과 다른 뱀들과도 그 비밀을 공유하고 있습니다. 대부분의 동물 종은 다른 곳에서는 볼 수 없는 이 섬에서 유전학자들은 최근 놀라운 발견을 했습니다. 즉, 개구리의 게놈에 BovB라는 유전자가 뿌려져 있는데, 이 유전자는 뱀에서 유래한 것으로 보입니다.

전 세계의 개구리와 뱀 종의 게놈을 조사한 후, 과학자들은 지난 4월 분자 생물학 및 진화(Molecular Biology and Evolution)에 발표한 논문에서 이 유전자가 어떻게든 지구상에서 적어도 50번 이상 뱀에서 개구리로 이동했다고 보고했습니다. 그러나 마다가스카르에서는 놀라울 정도로 난잡하게 개구리 속에 자신을 삽입했습니다. 그곳에서 표본을 채취한 개구리 종의 91%가 이 바이러스를 갖고 있었습니다. 무언가가 마다가스카르를 유전자의 이동에 유난히 도움이 되는 장소로 만드는 것 같습니다.

나가하마 생명 과학 기술 연구소의 부교수이자 새 논문의 수석 저자인 쿠라바야시 아츠시(Atsushi Kurabayashi)는 개구리에서 뱀 버전의 유전자를 처음 봤을 때 어리둥절했습니다. 유전체학을 전공하는 동료에게 물어보니, 그 동료는 곧바로 “수평전이인가봐요!”라고 소리쳤다. — 한 종에서 다른 종으로 유전자가 전달되는 것, 이는 부모로부터 자녀가 유전자를 수직적으로 물려받는 것과는 대조적입니다.

그 폭발은 한때 극도로 드물다고 생각되었던 현상의 흔적으로 쿠라바야시를 보냈습니다. 그러나 더 나은 게놈 서열 분석의 부상으로 생물학자들은 그 의견을 재평가하게 되었습니다. 그리고 유전자의 수평적 이동이 다른 곳보다 어떤 곳에서 더 일어날 가능성이 높다는 것을 보여주는 이 새로운 논문은 이야기를 더욱 복잡하게 만듭니다. 이는 수평적 이동에 대한 설명을 찾을 때 연구자들이 단순한 유전적 메커니즘을 넘어 종들이 살고 있는 생태학적 맥락을 살펴볼 필요가 있음을 시사합니다. 유전체학자들은 복잡한 유기체에서 수평 이동이 얼마나 흔하거나 드문지를 이해하기 위해 여전히 고군분투하고 있지만 마다가스카르와 같은 일부 지역은 이들에게 핫스팟이 될 수 있습니다.

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연구자들은 마다가스카르의 보아(가운데)와 다른 뱀에서 발견된 BovB 유전자 버전이 특히 수평 이동에 능숙할 수 있다고 의심합니다. 색칠된 갈대개구리(위)와 황금색 만텔라 개구리(아래)는 BovB를 획득한 많은 개구리 종 중 두 가지입니다.

(위부터) 버나드 듀퐁; 파충류4모두; 블라디미르 브랑겔

연구자들은 마다가스카르의 보아(가운데)와 다른 뱀에서 발견된 BovB 유전자 버전이 특히 수평 이동에 능숙할 수 있다고 의심합니다. 색칠된 갈대개구리(왼쪽)와 황금색 만텔라 개구리(오른쪽)는 BovB를 획득한 많은 개구리 종 중 두 가지입니다.

(왼쪽부터) 버나드 듀퐁; 파충류4모두; 블라디미르 브랑겔

수평 이동은 박테리아에서 흔히 발생합니다. 지구상의 거의 모든 구석구석에 서식하는 수많은 단세포 유기체는 보푸라기가 고양이 털을 수집하는 것처럼 쉽게 환경에서 유전자를 수집합니다. 이것이 항생제에 대한 박테리아 내성이 널리 퍼진 이유 중 하나입니다. 보호 유전자는 쉽게 전달되며, 자연 선택은 내성 박테리아가 이웃 박테리아를 능가하고 유전자를 다음 세대에 전달하도록 보장합니다. 박테리아는 매우 쉽게 유전자를 교환하므로 일부 과학자들은 박테리아가 가지를 치는 가계도가 아니라 관련 생명의 그물을 형성한다고 제안하기도 했습니다.

그러나 인간, 개구리, 뱀과 같은 진핵생물의 세포는 다릅니다. 그들의 세포핵은 대개 게놈을 보호하는 요새처럼 보입니다. DNA는 조심스럽게 감겨져 요새의 도서관에 저장되며, 효소는 주어진 시간에 조사해야 하는 유전자만을 불러냅니다. 세포에는 DNA 손상을 방지하고 마모를 복구하기 위한 안전 장치가 탑재되어 있습니다. 게놈이 귀중한 조명 원고와 같다면 사서들은 칼을 들고 다닙니다.