게놈에서 포식성 조류(매; Falco peregrinus, Falco cherrug)의 생활방식을 엿보다!>

　

매의 생활방식에 대한 유전적 증거

　

  최상의 포식자인 매는 사냥꾼으로서의 독특한 형태학, 생리학 그리고 행동학적 특성을 가지고 있다. Peregrine falcon(송골매)와 Saker falcon(헨다손매)에 대한 간략한 설명으로 헨다손매는 송골매보다 덥고 건조한 지역에서 서식한다.

　

　

  포식성 적응의 진화적인 근거를 알아보기 위해 peregrine(Falco peregrinus)과 saker falcon(Falco cherrug)의 게놈을 시퀀싱하였으며 포식성 생활방식의 선택적 진화에 대한 증거를 확인했다. 100배수 이상의 Illumina 시퀀싱 결과, 2종 모두에서 대략적으로 16,200개 유전자를 포함하는 크기인 1.2Gb로 예측되었다. 또한 2종과 송골매, 헨다손매, 금화조, 칠면조에서 8,424개의 유전자 유사성을 분석한 결과, 넓은 범위에서 빠른 게놈진화가 확인되었다.

　

  매는 후각을 사용하여 먹이사냥을 하는 다른 조류와 달리 시각을 이용하여 먹이를 사냥한다. 매의 시각은 인간의 8배라고 알려져 있다. 높은 하늘에서 비행하다가 먹이가 발견되면 잽싸게 하강하여 먹이를 잡아챈다. 이러한 특성을 유전자 분석을 통해 확인해 보았다. 송골매, 헨다손매, 닭, 칠면조에서 후각수용체 유전자의 발현 정도를 확인해 본 결과, 닭과 칠면조에서는 후각 수용체 유전자가 많이 활성화 된 반면 송골매과 헨다손매에서는 거의 찾아볼 수가 없었다.

　

매의 부리와 개체 수 변화

　

  falcon라는 이름은 라틴어 falco에서 유래되었는데 이 뜻은 갈고리모양의 부리라는 뜻이다. 매는 다른 조류의 부리와 달리 넓고 긴 특징을 보인다. 따라서 부리발달과 관련되어있는 유전자 발현을 비교 분석해 본 결과, 송골매와 헨다손매에서 부리발달과 관련된 유전자들이 다른 조류에 비해 많이 존재하였다.

　

  5개 조류 종에서의 게놈구조를 분석하여 비교하였다. 송골매와 헨다손매가 금조새, 칠면조, 닭보다 반복서열, Indels, 이형접합성 단일 염기 변이 등 유전적 변이가 적었다. 이는 최근 두 종의 개체 수 감소와 연관이 있다. 송골매는 약 30만년 전과 약 6만년 전 개체가 증가를 보였다. 송골매는 약 2만년 전, 급격한 개체 수 감소를 보인 반면, 헨다손매는 30만년 전부터 개체 수 감소를 시작했다가 3.4만년 전에 개체 수 증가를 하였으며, 약 2만년 전부터는 급격한 개체 수 증가를 보였다. 이는 약 2만년전의 환경 변화, 즉 기후의 변화가 이들의 개체 수 변화와 연관이 있었다고 추정하였다.

　

  덥고 건조한 지역에 적응한 헨다손매 송골매와 헨다손매의 서식장소가 서로 다르고 특히 헨다손매가 덥고 건조한 지역에서 많이 분포하기 때문에, 이에 대한 유전학적 근거를 확인하기 위해 체내 수분을 축적하는 경로에 연관된 유전자, 나트륨 흡수를 억제하는 단백질, 체온조절에 관련된 유전자 등을 두 가지 매에서 비교하였다. 그 결과 송골매 보다 헨다손매에서 이와 관련된 유전자 및 단백질이 많이 발현되는 것을 확인할 수 있었다.

　

맺음말

　

  2종의 매와 다른 조류들의 게놈분석을 통해 포식성 생활방식이 유전적 진화를 통해 습득되었다는 것을 확인 할 수 있었으며 포식성 생활방식 외에도 환경변화에 따른 적응력 역시 유전학적으로 분석이 가능하다는 것을 보여주고 있다. 이번 연구는 NGS 기법을 이용한 신규 해독 및 분석결과이며 본 연구결과는 일반조류와 맹금류 사이의 진화와 적응에 대한 추가적인 연구에 활용 될 것으로 기대한다.

　

참고문헌

　

Hackett, S.J. et al. A phylogenomic study of birds reveals their evolutionary history. Science 320, 1763–1768 (2008).

Steiger, S.S., Fidler, A.E., Valcu, M. & Kempenaers, B. Avian olfactory receptor gene repertoires: evidence for a well-developed sense of smell in birds? Proc. R. Soc. Lond. B 275, 2309–2317 (2008)

　

역저자

　

글 : Jeon.EunSook(eunsook.jeon@therabio.kr)

편집 : Park.HyeonJi, Lee.HyungKi

키워드 : de novo sequencing, 포식성생활방식(predatory lifestyle), 부리발달(beak development), 진화(evolution) 등