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- 로티퍼에는 360종 이상의 다른 종, 4천만 년동안 암컷 혹은 무성으로 살아남아
- 다른 출처에서 온 외래 유전자를 모집한 다음 새로운 환경에서 사용
- 수역이 마르면 매우 견고한 생존 단계 형성, 휴식 상태에서 피해 적어
- 복구 메커니즘은 DNA 파손이 복구되고 유전자 조각이 재조립

섹스 거부자
무성 브델로이드 로티퍼(Bdeloid Rotifers)의 수수께끼

자연에서 성의 지배를 무시하는 것처럼 보이는 한 그룹의 동물이 있다.
바로 브델로이데아 목의 로티퍼이다. 이 작은 수생 생물은 거의 모든 연못이나 호수에 서식하며 섬모가 있는 바퀴 기관을 통해 유기 물질을 입으로 소용돌이치며 먹는다. 그러나 이 동물들은 약 4천만 년 동안 수컷이나 성을 갖지 않았다. Bdelloidea는 독점적으로 무성생식을 한다. 

▲ Bdelloidea 그룹의 Rotifers는 수백만 년 동안 무성 생식을 해왔습니다. © Damian H. Zanette / Gemeinfrei

이중 수수께끼

이것은 두 가지 이유로 매우 이례적이다.
첫째, 이 로티퍼에는 360종 이상의 다른 종이 있다. 각 세대의 배급량이 유전적으로 동일한 어미 동물의 클론으로 구성되어 있을 때 어떻게 이러한 현상이 발생할 수 있을까?
일반적으로 부모 유전자의 재조합은 새로운 형질의 출현과 이에 따른 종 분화의 주요 원동력으로 간주된다.

반면에 Bdelloidea는 시간이 지남에 따라 해로운 돌연변이가 축적되는 Muller의 톱니바퀴를 어떻게 피할 수 있었을까? 순전히 무성애 동물 그룹으로서 그들은 유전자 재조합을 통해 이러한 유전자 변화를 제거하는 능력이 부족하다. 원칙적으로 이 로티퍼는 유성생식의 필요성에 대한 몇 가지 가설과 모순된다.

섹스 대신 수평적 유전자 전달

하버드 대학의 Irina Arkhipova와 Matthew Meselson은 약 15년 ​​전 이 로티퍼의 게놈을 분석했을 때 이 수수께끼에 대한 해결책을 발견했다. 그들은 "Bdeloids가 그렇게 다른 출처에서 온 외래 유전자를 모집한 다음 새로운 환경에서 사용할 수 있다는 것은 매혹적이다"고 보고했다.

이후 추가 조사를 통해 로티퍼는 수평적 유전자 전달 능력이 있음이 확인됐다.
로티퍼는 성을 필요로 하지 않고 다른 유기체 및 같은 종의 개체와 유전자를 교환할 수 있다. "Bdeloid는 환경의 전체 유전자 풀을 활용할 수 있는 능력이 있다"고 Arkhipova는 말한다. "이것은 그들이 새로운 생태학적 틈새로 퍼져 나가는 데 도움이 될 수 있으며, 따라서 종 분화에 기여할 수 있다.“

핵심으로 DNA 복구

그러나 Bdelloidea는 환경에서 외래 유전자를 어떻게 흡수하여 게놈에 완전히 통합할까?
지금까지 수평적 유전자 전달은 특히 단세포 유기체의 영역으로 간주돼 왔다. 벨기에 Namur 대학의 Karine Van Doninck와 그녀의 동료들은 몇 년 동안 다세포 로티퍼가 어떻게 이것을 할 수 있는지 조사해 왔다. 그들은 유망한 단서를 찾았다.

Bdeloid 바퀴 동물은 수역이 마르면 매우 견고한 생존 단계를 형성하는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 이 휴식 상태에서는 물의 부족이나 열 또는 강한 방사선이 그들에게 많은 피해를 줄 수 없다.

반 도니니크(Van Doninck)와 그녀의 팀이 알아냈듯이 이 회복력의 비결은 동물의 게놈에 있다. 동물이 마르면 DNA가 무수한 조각으로 분해된다. 원칙적으로 이것은 모든 유기체에 사형 선고가 내려진다.

로티퍼는 그렇지 않다.
폭풍우가 몰아친 후 다시 살아날 때 비정상적으로 효과적인 복구 메커니즘은 DNA 파손이 복구되고 유전자 조각이 재조립되도록 한다. 이것은 때때로 유전자 섹션의 재배열로 이어지며 환경의 외래 유전자도 이 과정에서 "우연히" 통합될 수 있다. 따라서 Van Doninck는 이 과정이 브델로이드에서 수평적 유전자 전달의 핵심이 될 수 있다고 생각한다.

예외 규칙 확인

종합하면, 이것은 이 로티퍼가 어떻게 성 없이 4천만 년 이상을 살아남을 수 있었는지 설명할 수 있다. 그들은 유성생식에서 유전자 재조합을 동종 및 환경과의 직접적인 유전자 교환으로 대체했다. 이런 식으로 작은 물 거주자는 무성생식의 단점을 피하지만 여전히 자연의 독창적인 솔루션이라는 장점으로 이익을 얻는다. (끝)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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