느리게 진화하는 계통의 생리적 급변 모델, 서부 거북의 게놈으로 보다

　

　

   서부 거북(Chrysemys picta bellii)은 가장 널리 잘 연구된 거북 종 중 하나이다. 극단적인 산소 결핍과 조직의 동결을 견딜 수 있도록 치아 손상, 면역기능, 장수, 성 결정력, 종의 생리적 변화에 관련된 게늠 기능을 비교 하기 위한 모델이기도 하다.

　

  최근 일본의 이화학연구소와 국제연구팀이 Nature genetics에 거북 2종류의 게놈을 해독한 결과를 발표하였다. 파충류의 게놈 해독은 도마뱀과 악어에 이어 거북이가 세 번째인데, 자라와 푸른 거북 두 종류에 대해 게놈을 해독하였다. 거북은 2억 5700만년 전에 분화되었으며, 도마뱀보다 공룡과 악어에 더 가까운 계통임이 밝혀졌다. 그 동안 거북의 기원에 대해 파충류 중에서 초기에 분화한 원시 파충류라는 설과, 악어나 새가 먼저 분화한 뒤 거북과 도마뱀의 공통 조상으로부터 거북이 분화했다는 설로 나뉘어져 있었으나, 이번 연구결과로 양쪽 모두 부정된 것이다. 거북의 유전자 분석 결과도 흥미롭다. 거북의 몸에 있는 냄새 분자를 감지하는 후각 수용체 유전자는 1,137개로 개(811개)보다 많았다. 파충류가 포유류만큼이나 다양한 물질의 냄새를 구분할 수 있는 능력을 갖추고 있다는 뜻이다.

　

　

  이번 연구는 캘리포니아 환경 및 진화생물학연구소에서 거북이 조룡과 녹색거북 2종을 조사한 것으로, 거북이 조룡(archosaurs)과 녹색거북이 얼마나 유사한지를 확인하고, 포유류 동물 중 특이적으로 매우 느린 진화 속도의 녹색거북을 확인하였다. 또 산소 결핍 및 부분적인 조직 동결을 견딜 수 있는 서부의 거북의 유전자 네트워크를 분석하여 일반 척추동물과의 관련성을 확인하였다. 이러한 분석을 통해 후보 유전자를 식별하였다. 변이의 축적은 느리지만, 치아 손실이나 위유전자화(pseudogenization)로 인한 조류의 치아에 특정적인 유전자가 저하된 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 최종적으로는 인간의 건강 장애를 관리할 수 있는 실마리를 연구하고자 하였다.

　

  워싱턴 서부에서 수집한 서부 비단거북(Western Painted Turtle)을 18배수로 전장게놈을 로슈 454 플랫폼으로 시퀀싱하였으며, 게놈 사이즈는 2.59Gb였다. 뇌, 고환, 난소, 꼬리 등에서 채취한 cDNA를 통해 40,091개 엑손에서 7,961개 유전자 모델을 확인하였다. 어셈블리의 약 10%가 이동성 유전인자였으며, 이는 slot blot hybridization 분석을 통해 확인하였다. 또 인간, 오리너구리, 닭, 제브라피쉬, 아놀도마뱀, 거북, 비단뱀, 악어 등 8종의 척추동물과 유사 유전자 그룹 1955개를 확인하여 계통을 분석하였다. 8종 모두에서 나타나는 309개 유사그룹 중 녹색거북에서 공통적으로 RNA 발현이 낮은 것이 발견되었다. 이것은 진화과정에서 APOLD1 유전자에 변이가 생겨서 진화 속도가 늦어졌음을 밝혀냈다.

　

참고문헌

　

The western painted turtle genome, a model for the evolution of extreme physiological adaptations in a slowly evolving lineage

　

역저자 　

　

글 : Park.HyeonJi

편집 : Ahn.Kung, Jeon.EunSook