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최초로 박쥐의 유전자가 완전히 해독됐다.

박쥐의 초 강력한 적응력 뒤에는 이 유전자 변화가 있었다.

요즘처럼 박쥐가 사람의 입에 오르내린 적이 없다.

대부분 좋지 않은 표현으로 언급된다. 바이러스가 아니더라도 사람의 이중적 태도를 비유할 때도 사용된다. 그러나 날아다니는 박쥐의 생명력은 부러울 정도다.

박쥐는 반향을 사용하여 완전히 깜깜한 암흑에서도 부딪치지 않고 날아갈 수 있고 목표물을 쉽게 찾을 수 있다. 치명적인 질병에서 살아남고 노화와 암에도 놀라운 저항력을 갖고 있다.
처음으로 연구자들이 박쥐의 유전자 구성을 거의 완전히 해독하여 이 동물의 독특한 적응과 초 강력성을 조사했다. 

▲ 박쥐는 반향을 사용하여 완전히 깜깜한 암흑에서도 부딪치지 않고 날아갈 수 있고 목표물을 쉽게 찾을 수 있다. 출처:. 위키미디아

'Bat1K'는 1,421개의 살아있는 박쥐 종 각각의 게놈을 시퀀싱하기 위해 전념하는 세계적인 과학자 컨소시엄이다. 최근 이 그룹의 과학자들은 6개의 고정밀 박쥐 게놈을 생성하고 분석했다. 이전에 발표된 모든 박쥐 게놈보다 10배 더 완벽하다. 이 분석은 박쥐의 독특한 속성을 연구하기 위한 기초를 형성한다.

“박쥐가 어떻게 바이러스를 견디고 노화를 늦추고 비행 및 반향 능력들은 발전시켰는지 더 잘 이해할 수 있다. 박쥐의 유전적 특성에 대한 이 지식은 미래에 노화와 인간의 질병을 완화시키는 데 도움이 될 것이다”라고 엠마 틸링(Emma Teeling, University College Dublin, 수석 저자 & Bat1K의 공동 창립자)이 말했다.

연구원들은 DRESDEN-concept Genome Center (DGC)의 최신 기술을 사용하여 박쥐 게놈을 해독했다. DGC는 드레스덴에서 공유되는 초현대식 기술 플랫폼이다. 팀은 박쥐의 DNA를 시퀀싱하고 새로운 방법을 개발하여 개별 부분을 올바른 순서로 조립하고 기존 유전자를 결정할 수 있었다.

“최신 DNA 시퀀싱 기술과 그러한 데이터에 대한 새로운 컴퓨터 방법으로 우리는 염색체 수준과 전례 없는 품질로 모든 박쥐 게놈의 96~99%를 재구성했다. 예를 들어, 이것은 10년이 넘는 노력의 결과인 인간 게놈의 현재 품질과 비교할 수 있다. 따라서 이 박쥐 게놈은 이들 동물의 매혹적인 능력과 생리학적 특성에 대한 실험과 진화 연구에 훌륭한 기초를 제공한다”라고 오이게네 마이어스(Eugene Myers)가 말했다. 그는 수석 저자이고 연구소 Dresden system biology center of Max Planck Molecular Cell Biology and Genetics Institute의 책임자다.

박쥐의 친척

연구팀은 이 박쥐 게놈과 42개의 다른 포유류를 비교하여 포유류 가계도에서 박쥐가 어디에 있는지 논란의 여지가 있는 질문에 답했다. 팀은 새로운 방법과 광범위한 분자 데이터 세트를 사용하여 박쥐가 Ferungulata라는 그룹과 가장 밀접한 관련이 있음을 발견했다.
여기에는 육식 동물(예:개, 고양이 및 물개), 판골린, 고래 및 유제류(Ungulata, 有蹄類;
척추동물 포유류 중에서, 발끝에 발굽이 있는 동물)가 포함된다.

박쥐가 독특한 적응력을 갖게 된 게놈 변화를 추적하기 위해, 팀은 박쥐와 다른 포유류의 유전적 차이를 체계적으로 검색했다.
연구원들은 박쥐에서 다르게 발달한 게놈 영역을 발견했다.
진화 과정에서 유전자가 소실되었거나 박쥐의 고유한 특성에 영향을 줄 수 있는 새로운 유전자가 추가되었다.

“유전체 검색에서 청각 유전자의 변화가 발견되었다. 이러한 변화는 반향에 영향을 줄 수 있다. 또한, 항바이러스 유전자의 중복, 면역계의 유전자 변화 및 염증을 촉진하는 유전자의 손실을 발견했다. 이러한 변화는 박쥐의 특별한 면역력과 코로나바이러스에 대한 내성에 기여할 수 있다.”라고 수석 저자이자 연구 그룹리더 미샤엘 힐러(Michael Hiller)가 설명했다.
그는 막스 플랑크 물리 복잡계 연구소, Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics 그리고 시스템 생물학 드레스덴 센터 그룹리더이다.

▲ 박쥐의 해골 사진:위키미디아

높은 바이러스 내성

또한 바이러스를 견딜 수 있는 박쥐의 능력이 게놈에 반영된다는 증거를 발견했다.
고품질 게놈은 광범위한 바이러스로부터의 "화석 바이러스 서열"을 포함했다.
이것은 박쥐가 과거에 바이러스 감염에서 살아남았음을 보여준다.

박쥐 게놈의 높은 품질로 인해 팀은 게놈에서 여러 실험 영역을 명확하게 식별하고 실험적으로 확인할 수 있었다. 이 영역은 박쥐의 주요 진화 발전에 영향을 미쳤을 수 있다.

“이러한 완전한 게놈으로 우리는 박쥐에 고유한 유전자의 활동을 제어하는 ​​조절 영역을 식별 할 수 있었다. 특히, 우리는 실험실에서 특정 박쥐 microRNA를 테스트하여 유전자 조절에 미치는 영향을 보여줄 수 있었다. 미래에, 우리는 이러한 게놈을 사용하여 규제 지역과 후성 유전학이 특별한 조정에 어떻게 기여했는지 이해할 수 있다”고 Sonja Vernes, 네덜란드 Nijmegen의 Max Planck Psycholinguistics Institute, Bat 1K의 수석 저자이자 공동 설립자가 말했다. 

시작에 불과

나머지 1,400개 박쥐 종은 생태학, 수명, 감각 인식 및 면역학 측면에서 매우 다양하다.
이러한 장엄한 특성을 갖는 박쥐의 유전적 근거에 대해 아직 많은 의문이 남아 있다.
Bat1K는 점점 더 많은 고품질 박쥐 게놈이 생성되고 박쥐의 놀라운 초강력 유전적 기초가 더 연구될 수 있기 때문에 이러한 질문에 많은 답을 제공할 수 있을 것이다.
(Nature, 2020; doi: 10.1038/s41586-020-2486-3)
출처: Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. 

 

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