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- 점박이 메뚜기 210억 개 이상의 염기쌍 지녀. 인간보다 7배 더 많아
- 인간은 적어도 30억 개의 염기쌍, 호주 폐어는 자랑스럽게도 430억 개의 염기쌍 보유

메뚜기는 가장 큰 곤충 게놈을 가지고 있다.
점박이 메뚜기 210억 개 이상의 염기쌍이 있다. 인간보다 7배 더 많아

작은 동물, 거대한 게놈:
점박이 메뚜기는 새로운 유전 기록 보유자다. 곤충 중 가장 큰 게놈을 가지고 있다. 알프스에 서식하는 메뚜기는 인간보다 7배 많은 210억 개 이상의 염기쌍을 가지고 있다. 그러나 그들의 게놈과 일부 다른 메뚜기 종의 게놈이 왜 그렇게 큰지는 정확히 알 수 없다. 과학자들은 역동적인 환경 조건이 게놈 크기에 영향을 미칠 수 있다고 의심한다. 

▲ 점박이 메뚜기는 알려진 곤충 중 가장 큰 게놈을 가지고 있다. © Jakob Andreä

동물은 외부적으로도 서로 다를 뿐만 아니라 세포핵에 무엇이 있는지도 다르다. 게놈의 크기와 DNA에 포함된 염기쌍 및 유전자의 수에는 특히 큰 차이가 있다. 초파리는 염기쌍이 2억 개도 안 되는 반면, 우리 인간은 적어도 30억 개의 염기쌍을 가지고 있고 호주 폐어는 자랑스럽게도 430억 개의 염기쌍을 가지고 있다. 그러나 이것이 왜 그런지 그리고 무엇이 게놈의 크기에 영향을 미치는지는 여전히 불분명하다.

미뚜기 DNA 검사

퍼즐을 풀려면 가능한 한 많은 동물의 DNA 서열이 필요하다. 그러나 현재 우리는 알려진 모든 종의 0.37%에 불과한 게놈 크기를 알고 있다. 독일 본(Bonn)에 있는 생물 다양성 변화 분석을 위한 라이프니츠 연구소(Leibniz Institute for the Analysis of Biodiversity Change)의 올리버 하울리첵(Oliver Hawlitschek)이 이끄는 연구원들은 이제 이 데이터베이스를 좀 더 완전하게 만들었다. 메뚜기 게놈 연구의 일환으로 그들은 50종의 103마리 동물의 게놈을 측정했으며 그중 38개는 처음으로 연구되었다.

유전적 구성 면에서 메뚜기는 곤충계에서 특별한 경우다. 대부분의 곤충은 게놈이 다소 작은 반면 메뚜기의 게놈은 거대한 경우가 많다. 연구의 일환으로 Hawlitschek과 그의 동료들은 이것이 왜 그런지 알아내고 게놈 크기의 지역적 및 진화적 변이를 더 잘 이해하기를 원했다.

가장 큰 곤충 게놈을 가진 메뚜기

연구원들은 우연히 곤충 왕국에서 새로운 기록 보유자를 발견했다. 점박이 메뚜기(Bryodemella tuberculata)의 게놈이 곤충 중에서 지금까지 기록된 것 중 가장 큰 것으로 밝혀졌기 때문이다. 214억 8000만 개의 염기쌍으로 구성되어 있다. 따라서 점박이 귀뚜라미는 이전 기록 보유자인 아시아 사막 귀뚜라미를 20억 염기쌍 이상 능가하다.

밝은 빨간색 날개를 가진 4cm 길이의 덫을 놓는 곤충은 가장 눈에 띄는 곤충 중 하나이지만 동시에 중부 유럽에서 가장 희귀한 유형의 메뚜기 중 하나다. 그동안 그들의 특징적인 윙윙거리는 소리는 알프스의 Isar와 Lech의 상류에서만 들을 수 있다. 강의 역동성은 이러한 서식지가 지속적으로 변화하도록 한다. 따라서 Hawlitschek은 다음과 같이 의심한다. "변화하는 환경 조건에 대한 이러한 적응이 유전적 변이를 촉진해 게놈의 크기도 발전시켰을 수 있다.“

아직 풀리지 않은 거대 게놈의 미스터리

그러나 과학자들은 아직 이 논문에 대한 확실한 증거를 가지고 있지 않다. 그들의 연구조차도 일부 메뚜기의 게놈이 왜 그렇게 큰지 마침내 짐작할 수 없었기 때문이다. 동물이 사는 환경 조건조차도 게놈 크기와 항상 관련이 있는 것은 아니다.

우선 Hawlitschek과 그의 동료들은 동굴에 사는 두 종의 메뚜기를 측정했다. 그러나 둘 다 비슷한 수의 염색체를 가지고 있지만 한 종의 게놈은 다른 종보다 5배 더 크다. "따라서 동굴 환경에 대한 적응이 게놈 크기에 영향을 미치는지 여부를 추측하는 것은 어렵다"고 연구팀은 기술했다.

과학자들에 따르면, 거대 게놈의 수수께끼를 풀기 위해서는 서열 기반 게놈 연구가 더 필요하다. 앞으로는 다른 지역의 더 많은 종도 검사할 것이다. 현재 표본은 중부 유럽에서만 나오기 때문이다. Hawlitschek은 "이러한 극단을 연구함으로써 인간 게놈의 기능에 대해서도 많은 것을 알게 될 것이라고 확신한다"고 말했다.
(PLOS ONE, 2023; doi:10.1371/journal.pone.0275551)
출처: Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels, PLOS ONE
라이프니츠 생물다양성 변화 분석 연구소, PLOS ONE

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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