(3분 30초 일기)
- 백만 년 이상된 DNA 획득, 염기서열 분석 성공
- 지금까지 알려지지 않은 새로운 종

매머드 화석은 가장 오래된 DNA를 제공한다.
약 백만 년 된 유전 물질이 매머드 가계도에 새로운 빛을 비춘다.

영구 동토층 타임 캡슐 :
연구원들이 처음으로 백만 년이 넘은 DNA를 획득하고 염기서열을 결정하는 데 성공했다.
유전 물질은 시베리아 영구 동토층에 보존된 매머드 세 마리의 이빨에서 나온다.
DNA 분석 결과에 따르면 이 매머드 중 가장 오래된 매머드는 이전에 알려지지 않은 종에 속했다. 북미의 대초원 매머드가 털 매머드와 이 종의 교배에서 나왔을 수 있다고
연구자들이 네이처 저널에 보고했다. 

▲ 연구원들은 100만년 이상된 영구 동토층의 거대한 화석에서 DNA를 추출했다. 이것은 현재까지 염기 서열된 가장 오래된 게놈이다. © Beth Zaiken / Centre for Palaeogenetics

영구 동토층의 장기간 얼어붙은 땅에서는 조직, 뼈 및 유전 물질이 오랜 기간 보존된다.
그러한 발견의 DNA는 과학자들에게 늑대, 새, 매머드에서 바이러스와 인간에 이르기까지 생명체의 발달을 재구성 할 수 있는 독특한 기회를 준다.
그러나 영구 동토층에서 유전 물질을 얼마나 오래 보존될 수 있는지는 불분명하다.
냉동 화석에서 지금까지 성공적으로 분리된 가장 오래된 DNA는 70만 년 된 원시 말(Horse)에서 나온다.

염기서열이 분석된(시퀀싱)된 가장 오래된 DNA

스톡홀름의 고유전학 센터의 톰 반 데르 발크(Tom van der Valk)와 그의 동료들이 지금 보여준 것은 더 오래됐다. 그들은 백만 년이 넘은 매머드 세 마리의 이빨 화석에서 유전 물질을 분리하고 추출했다. 이들은 시베리아 북동부의 영구 동토층에서 발견된 것들이다.
연구자들은 이 세 마리의 매머드의 거의 완전한 미토콘드리아 DNA를 시퀀싱하기 위해 세 유물 모두에서 충분한 유전 물질 조각을 분리하는 데 성공했다.

이 게놈은 지금까지 시퀀싱된 가장 오래된 DNA다.
van der Walk의 동료 안데레스 괴터스트뢰메(Anders Götherström)는 “지금 가장 큰 질문 중 하나는 우리가 얼마나 멀리 가슬러 올라갈 수 있는지다”고 말했다. “나는 우리가 2백만 년 전, 아마도 260만 년 전의 DNA를 복원할 수 있을 것 같다."
이제는 영구 동토층이 없어서 최소한 냉동된 DNA의 경우 한계가 될 수 있다.

▲ 시베리아 랑겔섬(Wrangel insel)의 영구 동토층에서 채취한 털북숭이 매머드의 엄니. © Love Dalén

알려지지 않은 매머드 종 발견

세 마리의 매머드의 게놈은 이제 빙하기 긴 코를 가진 동물의 역사에 대해 새로운 정보를 제공하고 몇 가지 놀라움을 선사한다. 가장 오래된 매머드인 최대 160만 나이의 크레스토즈스카(Krestovska)는 이전에 알려지지 않은 매머드 종족에 속하기 때문이다.
이것은 한때 아프리카에서 시작된 남부 매머드(Mammuthus meridionalis)에서 나왔으며 적어도 2백만 년 전에 다른 모든 매머드와 분리됐을 것이다.

van der Walk는 “그것은 우리에게 완전한 놀라움이었다. 이전의 모든 연구에 따르면 당시 시베리아에는 대초원 매머드만 있었다. 그러나 우리의 DNA 분석은 두 가지 다른 유전적 혈통이 있음을 보여준다. 두 가지 다른 유형의 매머드가 있었을 수도 있다”고 설명했다.
Krestovska 매머드는 대초원 매머드(Mammuthus trogontherii)의 외부 특징을 가지고 있을 수 있지만 유전적으로는 그것과 상당히 다르다.

▲ 새로운 DNA 데이터를 기반으로한 매머드 가계도의 재구성. © van der Walk et al./ Stockholm University

대초원 매머드(프레리매머드, Praerirmammut)는 어떻게 생겼을까?

또 다른 놀라움이 있다.
게놈 비교에 따르면 약 150만 년 전에 시베리아에서 북미로 이주한 대초원 매머드가 아니라 Krestovka 매머드였다. 이 전임자로부터 빙하기가 끝날 때까지 북아메리카의 풍경을 배회하던 매머드인 대초원 매머드(Mammuthus columbi)가 등장했다.

그러나 유전자 비교에서 드러난 것처럼 게임에는 또 다른 배우가 있었다.
대초원 매머드 유전자형의 약 40%는 크레스토브카(Krestovka) 매머드에서 비롯되지만 약 60%는 털북숭이 매머드에서 비롯된다.
스톡홀름에 있는 스웨덴 자연사 박물관의 공동 저자 파트리치아 페츠네로바(Patricia Pecnerova)는 “이것은 중요한 발견이다. 북미 빙하기 동물군의 아이콘 중 하나인 대초원 매머드는 약 42만 년 전에 발생한 교배를 통해 진화한 것으로 보인다"고 말했다. 

▲ 프레리매머드 실물 재구성 http://serchio25.deviantart.com/art/columbian-mammoth-102799300

분명히 시베리아에서 온 털북숭이 매머드가 최근 베링 해협을 통해 북미로 이주했고 그곳에서 이미 그곳에 살고있는 Krestovka 매머드와 교미했다.

매머드는 예상보다 일찍 냉기 적응을 개발했다.

영구 동토층 DNA는 또 다른 통찰력을 제공한다.
일반적인 믿음과는 달리, 가장 어린 매머드 종인 털북숭이 매머드와 프레리 매머드 만이 추위에 대한 특별한 적응을 개발한 것은 아니다.
대신, 그들의 전임자들은 이미 두 번째로 오래된 매머드의 게놈이 증명했듯이 상응하는 유전자를 가지고 있었다. ‘아뒤차 Adycha’로 명명된 동물은 약 130만 년 전에 살았으며 겉으로는 여전히 대초원 매머드와 닮았다.(Adycha는 러시아 Sakha공화국에 있는 강)

그럼에도 불구하고 Adycha는 이미 매머드에게 두꺼운 외투, 절연된 지방층, 추위에 대한 내성 및 북극 환경에 대한 기타 적응을 제공하는 유전자 변이체를 보유하고 있다.
Van der Walk의 동료 다비드 디츠-델-몰리노(David Diez-del-Molino)는 "우리의 분석에 따르면 대부분의 차가운 적응은 털북숭이 매머드의 조상에게 이미 존재했다"고 말했다. (Nature, 2021; doi : 10.1038 / s41586-021-03224-9)

출처 : Stockholm University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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