포유류의 침샘과 뱀의 독선은 유전적 구성이 동일하다.

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-04-09 17:48:50
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- 동물이 독을 만드는 유전적 네트워크의 진화적 기원 추적
- 조직의 유전자 발현이 특히 뱀의 독샘과 포유동물의 타액선 사이에 명백한 유사성 보여
- 진화과정에서 침샘이 독선으로 전환될 수 있다.

포유류도 독성 가능성이 있다.
포유류의 타액선은 뱀 독선과 동일한 유전적 구성을 공유한다.


독에 물린 것 :
뱀이 물 때 독성을 주입하는 유전자는 우리의 타액선에서도 발견된다.
비교 게놈 분석에 따른 연구결과다. 대부분의 포유류는 독성 타액을 생성하지 않지만 유전적 관점에서 볼 때 그렇게 할 가능성이 있다. 연구자들에 따르면, 뱉어내는 독의 기초는 포유류와 파충류의 마지막 공통 조상으로 거슬러 올라간다. 

▲ 이 대만 구덩이 독사와 같은 뱀의 독샘에 대한 유전적 근거는 여전히 우리 포유류에도 존재한다.© OIST/ Steven Aird


동물은 다른 방식으로 독을 사용한다.
많은 동물들이 피부를 통해 독소를 방출하고, 다른 일부는 스파이크를 사용해 물질을 주입하거나 작살로 쏜다. 그러나 가장 일반적이고 가장 잘 연구된 것 중 하나는 뱀의 경우처럼 문 상처를 통해 독이 전달되는 구강 시스템이다 .
종에 따라 독선에는 다양한 독성 단백질의 칵테일이 포함돼 일반적으로 먹이를 마비시켜 도망가지 못하게 한다.

뱀의 독극물은 많이 연구됐다. 그러나 구체적인 구성은 진화론적 관점에서 급격히 변하기 때문에 이러한 분석은 구강 독성 시스템의 진화적 기원에 대한 징후를 거의 제공하지 않는다.

독 네트워크의 기본 분석

일본 오키나와 과학 기술 연구소의 아그네쉬 바루아(Agneesh Barua)가 이끄는 연구자들은 특정 독소에 집중하는 대신 독극물 시스템과 관련된 유전자를 분석했지만 자체적으로 독을 코딩하지는 않았다.
“오늘날 독에서 발견되는 많은 독소는 구강 독소 시스템이 이미 확립된 후에야 나타난다. 우리는 독이 생성되기 전에 존재했던 유전자, 즉 독 시스템이 발달할 수 있게 해주는 유전자를 찾아야 했다”고 Barua는 말했다.

연구진은 아시아에 널리 퍼져있는 구덩이 독사 대만 Habu 뱀의 게놈에서 실제 독 유전자와 상호 작용하는 약 3천 개의 유전자를 확인했다. Barua와 동료들이 알아낸 것처럼, 이러한 '협력'유전자는 주로 단백질의 접힘과 변형을 조절한다.
“독극물은 단백질의 복잡한 혼합물이다. 따라서 효과적으로 기능할 수 있도록 단백질을 올바르게 접을 수 있는 견고한 시스템이 필요하다”고 Barua는 설명했다.

다른 종과의 유사점

이 독을 만드는 유전적 네트워크의 진화적 기원을 추적하기 위해 연구원들은 인간, 개, 생쥐, 닭, 도마뱀, 개구리를 포함한 다양한 다른 종의 게놈을 분석했다.
"우리의 비교 분석은 조직의 유전자 발현이 특히 뱀의 독샘과 포유동물의 타액선 사이에 명백한 유사성을 보인다는 것을 보여주었다"고 연구원들은 보고했다.

이로부터 그들은 이 땀샘이 수억 년 전에 혈통이 분리된 이후 보존된 고대 기능적 핵심을 가지고 있다고 결론지었다. "이것은 독샘이 초기 침샘에서 진화했다는 이론을 뒷받침하는 최초의 확실한 증거다"고 Barua는 말했다.

쥐가 유독해질 수 있을까?

뱀의 경우 이어진 수백만 년 동안 뱀에서 수많은 독이 발생했다.

그들 중 다수는 이미 타액에서 낮은 농도로 발견된 물질을 기반으로 한다.

이런 것을 담당하는 유전자를 수정하고 증식함으로써 강력하고 농축된 독소가 되었다.
비슷한 과정이 포유류에서도 어느 정도까지 발견될 수 있다.
"예를 들어, 쥐는 타액과 매우 유사한 단순한 독을 생성한다"고 Barua는 말했다.

분석은 진화 과정에서 침샘이 독샘으로 전환될 수 있음을 시사한다.
“타액에서 더 많은 독성 단백질을 생성하는 생쥐가 특정 생태 조건에서 더 나은 번식 성공을 거두면 수천 년 안에 독성 생쥐를 만나게 될 수 있다"고 Barua는 추측했다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, doi: 10.1073/pnas.2021311118)
출처: Okinawa Institute of Science and Technology (OIST)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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