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- 겉모습 4억년 동안 그대로, DNA는 추가됐다.
- 실러캔스는 게놈에 트랜스포존 유전자의 62개의 변종을 가지고 있다.
- 유전자가 실러캔스에서 활동하는지 여부와 그 역할은 아직 알려지지 않았다.

실러캔스는 연구원들을 놀라게 한다.
"살아있는 화석"은 단기간에 놀라운 수의 새로운 유전자를 획득했다.

살아있는 화석 없음 :
실러캔스의 외관이 4억 년 동안 거의 변하지 않았어도 DNA 비교에서 밝혀진 바에 따르면 유전자는 그렇지 않다. 지난 천만년 동안 실러캔스는 62개의 새로운 유전자를 축적했다. 원시 물고기는 다른 많은 유기체보다 이러한 트랜스포존*을 더 많이 가지고 있다. 이들이 어떤 역할을 하는지는 아직 명확하지 않다. 

트랜스포존(구어적으로 점프하는 유전자)은 게놈에서 위치를 변경할 수있는 (전이)게놈의 DNA 섹션이다. RNA (retroelements 또는 class I transposon)에 의해 이동하는 중간 단계가 형성되는 트랜스포존과 이동상이 DNA (DNA transposon 또는 class II transposon) 인 트랜스포존은 구별된다. 복고풍 요소와 달리 트랜스포존은 중간 RNA 단계없이 위치를 변경할 수 있다. 트랜스포존은 이기적인 DNA의 한 형태로 알려져 있지만 착용하는 사람들에게 유익 할 수 있다. (편집자 주)

 

▲ 실러캔스 Latimeria chalumnae는 매우 오래되고 매우 희귀할 뿐만 아니라 게놈도 놀라운 추가를 했다. © Gryffindor / CC-by-sa 3.0

 

실러캔스는 오래전부터 멸종된 것으로 여겨졌다.
튼튼하고 거의 다리와 같은 지느러미를 가진 이 큰 물고기는 화석 발견물에서만 알려졌기 때문이다. 그러나 1938년에 살아있는 표본이 처음으로 발견됐다. 이 실러캔스는 놀랍게도 약 4 억 년 전의 조상과 닮았다. 따라서 1976년에 발견된 Latimeria chalumnae와 두 번째 종인 Latimeria menadoensis는 살아있는 화석으로 간주된다. 연구자들이 2013년 이 선사 시대 물고기의 게놈을 처음 해독했을 때 거의 변하지 않았다.

유전 물질의 트랜스포존 검색

연구자들이 최근 실러캔스 게놈에서 살아있는 화석 이론에 의문을 제기하는 수많은 유전자를 확인했다. 토론토 대학의 아이작 엘란(Isaac Yellan)과 그의 동료들이 이것을 발견한 것은 우연이었다. 그들은 실제로 인간 게놈에서도 발견되는 유전자의 흔적에 있었기 때문이다.
이 CGGBP1 유전자는 원래 트랜스포존을 통해 우리 게놈에 들어간 것으로 알려졌다. 

▲ 세균 트랜스포존

이러한 트랜스포존은 운반자의 게놈에서 번식하는 것이 유일한 목적인 자가-서빙 DNA "기생충"으로 간주된다. 종종 이러한 점프 유전자는 쓸모없고 시간이 지남에 따라 DNA 쓰레기로 분해된다. 그들 중 일부는 또한 자신의 운반자에게 이점을 제공하고 게놈에 남아 있을 수 있다. Yellan과 그의 동료들은 진화의 기원을 재구성하기 위해 CGGBP1 트랜스포존이 여전히 존재하는 유기체를 조사했다. 이를 위해 다양한 유기체 그룹의 게놈에서 유사한 DNA 서열을 찾았다.

▲ Latimeria chalumnae

실러캔스 유전자 홍수

연구자들은 예상치 못한 방식이긴 했지만 실제로 그들이 찾고 있던 것을 발견했다.
유전자는 특정 부족 계통에서 발생하지 않지만 유기체 왕국 전체에 임의로 분포되어 있기 때문이다. 포유류, 새, 파충류 외에도 과학자들은 일부 물고기와 원시 곰팡이에서도 유전자를 발견했지만 벌레, 연체동물 또는 대부분 곤충에서는 발견하지 못했다.

그러나 더욱 놀라운 사실은 분석 결과에 따르면 실러캔스는 게놈에 이 트랜스포존 유전자의 62개의 변종을 가지고 있다.
"척추동물들 사이에서 모든 것의 실러캔스가 이러한 유전자의 대부분을 가진 것들로 두드러 졌다는 것이 놀랍다"고 Yellan은 말한다. 지금까지 원시 물고기가 유전적으로 매우 느린 진화를 가지고 있다고 가정했기 때문이다.

최근 다른 종에서 획득

그러나 새로운 데이터에 따르면 지금은 가능성이 낮다.
"실러캔스는 더 느리게 진화했을지 모르지만 화석은 아니다"고 Yellan은 말했다.
62개의 유전자가 지난 천만년 동안 원시 물고기의 게놈에 들어갔음에 틀림없기 때문이다.
이것은 그가 그의 조상으로부터 이러한 유전자를 물려받을 수 없다는 것을 의미한다.

▲ 화석 : 출처https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coelacanthus_granulatus.JPG

그들은 어디에서 왔을까?
과학자들은 이러한 트랜스포존 유전자가 아마도 바이러스와 박테리아를 통해 수평 유전자 전달을 통해 실러캔스와 다른 동물에 들어갔다고 추측한다.
이러한 송신기를 통해 점프 유전자는 종 경계를 넘어 새로운 "숙주"의 게놈으로 확산될 수도 있다. 실러캔스 게놈에서 이 트랜스포존이 원래 누구에게서 왔는지는 당분간 수수께끼로 남아 있다.

유전자의 기능은 여전히 ​​미스터리

이러한 유전자가 실러캔스에서 활동하는지 여부와 그 역할은 아직 알려지지 않았다.
"우리는 이 62개의 유전자가 무엇을 하는지 모르지만, 그들 중 많은 유전자가 DNA 결합 단백질을 암호화하므로 아마도 유전자 조절에 역할을 할 것"이라고 Yellan의 동료 팀 휴그(Tim Hughes)가 설명했다.
보다 상세한 분석은 실러캔스의 조직과 기관에 따라 이러한 유전자가 때때로 활성화되고 때로는 꺼지는 것으로 나타났다. 따라서 그들의 기능은 조직에 따라 다를 수 있다.

▲ 실러캔스 주요 서식지

실러캔스 게놈에 이러한 유전자의 존재는 트랜스포존이 유기체의 게놈에 미칠 수 있는 극적인 영향을 보여준다.
“우리의 발견은 트랜스포존이 숙주 게놈에 어떻게 기여할 수 있는지에 대한 매우 놀라운 예를 알려준다”고 Hughes는 말했다. 그러나 이러한 트랜스포존 유전자가 실러캔스에서 실제로 하는 일과 이들이 어디에서 왔는지에 대한 추가 연구가 필요하다다.
(Molecular Biology and Evolution, 2021)
출처: University of Toronto

[더사이언스플러스]

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