임진년 흑룡과 닮은 생물 찾기

용과 가장 닮은 동물은 무엇일까? 용은 뿔은 사슴, 몸통은 뱀, 비늘은 물고기, 발은 매를 닮은 총 9가지 동물의 형상을 딴 상상속의 동물이다. 용을 닮은 것으로 유명한 도마뱀이 '비어드 도마뱀'(Pogona 속 도마뱀류) 으로 파충류 중에서도 도마뱀류가 가장 용과 흡사한 외모를 지니고 있다. 또한 도마뱀이 겉 껍질이 딱딱한 '알'을 낳아 번식하듯 용도 '알'을 낳는다는 설이 존재 한다. 

이러한 '알'을 낳는 특성은 동물이 수분공급이 없이도 육상에 번식할 수 있게한 매우 중요한 유전적 특성이다.생물의 진화과정에서 초기 척추동물은 어류와 같이 수중환경에서 생존 하였고 많은 진화단계를 거치며 어류의 지느러미대신 다리의 구조로 진화해 악어 혹은 도마뱀과 흡사한 형태로 육상환경에 점차 적응해 왔다. 양서류의 경우 육상의 생활을 할 수 있으나 반드시 계곡이나 수분공급이 충분한 곳에서만 번식이 가능하다.  그러나 도마뱀과 일부 파충류의 경우 딱딱한 겉 껍질을 가진 알을 낳아 수분공급이 없더라도 육상에서 번식이 가능하다. 이러한 특성은 환경에 대한 적응이 유전적 진화를 통해 이루어진 대표적 사례라 할 수 있다.  

 도마뱀에 대한 보다 근본적인 이해를 위해 2005년 부터 도마뱀  유전체 해독 연구가 시작 되었으며, 2011년 9월 최초의 도마뱀 유전체 해독이자 파충류 최초의 유전체 해독 결과 논문이 발표 되었다.  본 논문에서는 파충류에서 나타난 독특한 유전적 특성들을 규명 해 내었다. 대표적인 예로, 파충류 에서는 '알단백질(egg protein)'과 관련된 유전자가 타 단백질에 비해 많이 발달한 것으로 나타났으며,  3가지(α,β,γ)  VMO1(난황막외막구성단백질) 이 존재 하는데, 도마뱀은 이 세가지를 모두 보유 하고 있어, 조류와 포유류의 조상에 가까운 유전적 특성을 보존 하는 것으로 나타났다. 도마뱀과 조류 등은 알을 통해 번식이 이루어 지지만, 포유류의 경우 모체에서 직접 영양분을 수여 받아 난황막이 퇴화한 특성을 보이는 것과 같이 본 유전체 연구 결과에서는 조류와 포유류에서 사라진 유전적 특성을 다양하게 보유하고 있어, 조류와 포유류의 조상에 가까운 특성을 보존 하고 있음을 밝혀 내었다.

 

유전체 해독 연구를 통해 도마뱀의 환경적응에 대한 다양한 유전적 특성을 밝혀 내었으며  척추동물의 진화과정에 있어 수상환경(어류)에서 육상환경으로 적응하면서 도마뱀의 유전체상에 수분 증발을 막기 위한 베타 카로틴(파충류의 단단한 비늘을 구성) 유전자의 복제가 많이 일어났으며, 알과 함께 육상환경적응에 따른 유전체 상의 변화가 풍부하게 일어난 점을 확인 할 수 있었다. 이외에도 이번 연구를 통해 다양한 도마뱀 특이적 유전 변이 정보의 발굴이 이루어 졌다.

  파충류는 포유류와 조류 등 생물의 진화과정에서 징검다리 역할을 하고 있는 살아있는 화석 과도 같은 생물종이다. 파충류는 전세계적으로 다양한 종들이 분포 하지만 다양한 생물군의 유전정보 확보를 위한 연구에서는 가장 연구가 미비한 분류군에 속해왔다. 이번 최초의 파충류 유전체 해독사례인 이번 아놀도마뱀 유전체 해독 이후, 차세대 유전체 해독기술의 등장에 따라, 보다 효율적인 유전체 해독이 수행되고, 대규모의 유전체 프로젝트 들이 등장함으로써 악어, 뱀 등의 다양한 파충류의 유전체 해독 연구가 활성화 되기 시작하였다. G10K(10,000종의 척추동물 유전체 해독 프로젝트)에서 20여 종의 파충류 유전체 해독을 수행 중으로 가장 유전체 연구가 적었던 파충류에 대한 다양한 유전체 연구들이 활성화 되고 있다.

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저자 : ejyang

편집 : Thkim

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키워드 : 파충류(Reptile), 그린아놀도마뱀(green anole Lizard) 유전체(Genome), 알 단백질(Egg protein), 환경적응(environmental adaptation), 성결정(Sex determination), 진화(Evolution)