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- 유성생식은 새롭고 특이한 유전자 조합을 발달시키기 때문에 감염을 피하는 데 도움
- 무성애 집단, 감염에 취약한 경우 병원체는 극단적으로 전체가 사라질 수 있어
- 유전적 재조합과 다중 교배, 차례로 유전적 다양성 증가시켜 기생충에 대한 자손의 저항력 강화

붉은 여왕
기생충과 병원체에 대한 원조로서의 섹스

지금까지 성별과 관련된 형질의 재조합이 유기체가 새로운 환경에 적응하는 것을 촉진할 수 있다는 것이 입증된 것 같다. 그러나 그것만으로는 유기체 왕국에서 유성 생식의 성공을 설명하기에 충분하지 않다. 수백만 년 동안 안정적인 조건에서 살아온 식물과 동물도 유성 생식을 하는 이유는 무엇일까? 

▲ 생물학에서 Red Queen 비유는 경쟁자, 기생충 및 병원균과의 경쟁을 나타낸다. © rodjulian/ 게티 이미지

2016년 개봉된 "거울 나라의 엘리스 Alice Through the Looking Glass"의 등장인물 이름을 딴 붉은 여왕(Red Queen) 가설은 가능한 설명을 제공한다. Alice는 루이스 캐롤(Lewis Carroll)의 책에서 이것을 설명한다. "이 나라에서 같은 위치에 머물고 싶다면 가능한 한 빨리 달려야 한다."

진화 생물학으로 옮기면 이것은 포식자와 먹이, 기생충과 숙주 사이의 끊임없는 경쟁을 의미또는 심지어 병원체와 숙주 사이의 지속적인 경쟁이다.

진화적 경쟁에서 더 나은 기회

이것이 성이 작용하는 지점이기도 하다.
아이오와 대학의 Deanna Soper는 "유성 생식을 하는 유기체는 배우자가 형성되고 두 개인의 게놈이 융합되는 동안 유전자를 혼합한다"고 설명했다. "그의 자손은 결과적으로 새롭고 특이한 유전자 조합을 발달시키기 때문에 감염을 피하는 데 도움이 될 수 있다.”

예를 들어, 전염병의 경우 유전적 다양성이 더 크다는 것은 일부 개인이 본질적으로 병원체에 대해 더 나은 방어를 하거나 완전히 내성을 갖게 된다는 것을 의미할 수 있다. 이것은 그들이 생존하고 종을 계속할 수 있게 한다.

반면에 무성애 집단에서 개체는 종종 소수의 원래 표본의 후손이므로 유전적으로 거의 동일하다. 감염에 취약한 경우 병원체는 극단적으로 전체 개체를 쓸어버릴 수 있다.

흡충에 대항하는 민물 달팽이

Soper와 그녀의 팀은 뉴질랜드 난쟁이 달팽이(Potamopyrgus antipodarum)에 대해 이 가설을 테스트했다. 이 민물 달팽이는 유성 및 무성생식을 할 수 있지만 대부분 조건에서 수컷 없이 번식하는 단성생식을 선호한다.  

▲ 뉴질랜드 난쟁이 달팽이(Potamopyrgus antipodarum) © Dan Gustafson/ US Fish and Wildlife Service, CC-by-sa 2.0

그들의 실험에서 팀은 이 달팽이를 기생 흡충에 노출시켰는데, 이 흡충의 유충은 3개월 후에 달팽이 내부에서 발달했다. 이것은 그들을 불임으로 만든다.

탱크에 흡충이 있으면 달팽이의 번식 행동이 바뀌기에 충분하다는 것이 밝혀졌다.
"기생충은 달팽이 사이의 성적 교미와 난잡함을 증가시켰다"고 Soper는 보고했다. "유전적 재조합과 다중 교배는 차례로 유전적 다양성을 증가시켜 기생충에 대한 자손의 저항력을 강화할 수 있다." 연구팀에 따르면 이것은 붉은 여왕 가설의 타당성을 나타내는 지표가 될 수 있다.

섹스는 앵초에게 흰가루병 저항력을 갖게 한다.

식물 왕국에는 유성 생식을 통해 병원체와 기생충에 대해 더 잘 무장한 종의 예가 있다.
Michigan Technological University의 Erika Hersch-Green이 이끄는 팀은 앵초와 흰가루병에 대한 저항성을 조사했다. 그들은 순전히 무성생식을 하는 앵초 종들이 유성생식을 하는 계통보다 곰팡이에 감염되기 더 쉽다는 것을 발견했다.

연구자들은 그 원인으로 진균 방어에 중요한 유전자 변이의 다양성을 확인했다. 무성 앵초 종은 이 유전자의 최적화되지 않은 원래 버전을 유지했지만 유성 종은 유전자 재조합을 통해 최적화되고 더 보호적인 유전자 변이를 여러 개 진화시켰다. Hersch-Green은 "이는 성이 병원체보다 유기체에 진화적 이점을 부여한다는 가설과 일치한다"고 말했다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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