영국의 한 동물원에서 수컷과 한 번도 만난 적 없는 암컷 이구아나가 새끼 8마리를 낳아 전 세계 생물학계가 주목하고 있다. 10일(현지시간) 영국 BBC에 따르면 버밍엄 인근 텔퍼드 이그조틱 동물원에서 사육 중인 암컷 투구머리이구아나가 지난 8월 말 8마리의 새끼를 낳았다. 이 이구아나는 수컷과 접촉한 적이 전혀 없어 동물원 관계자들을 당황시켰다. 이는 수정되지 않은 알이 발생해 어미와 동일한 유전자를 가진 새끼가 태어나는 ‘단위생식’ 현상으로 추정된다. 동물계에서 극히 드문 현상이다. 스콧 애덤스 동물원장은 “수컷 없이 알이 수정됐다는 걸 확인했을 때 턱이 떨어질 정도였다”며 “동물계에서 가장 희귀한 사건 중 하나”라고 말했다. 애덤스 원장은 “오랫동안 키우던 이구아나가 갑자기 알을 낳아서 일단 부화기에 넣어봤는데, 알이 하얗고 건강해 보였다”며 “몇 달 후 새끼 8마리가 돌아다니고 있었다”고 설명했다. 태어난 새끼들은 모두 암컷이며 어미와 유전적으로 동일한 복제본이다. 애덤스 원장은 “모두 똑같은 시간에 울어댄다”며 농담을 던지기도 했다. 새끼들은 현재 동물원의 전문 파충류 육아실에서 24시간 온도와 습도 관리를 받으며 자라고 있다. 몇 주 내에 일반 관람객들에게 공개될 예정이며, 일부는 다른 동물원으로 보내질 계획이다. 멸종 위기 상황서 나타나는 생존 전략 단위생식은 자연에서 극히 드물지만 하루살이, 칠면조, 비단뱀 등 일부 종에서 보고된 바 있다. 올해 초에는 미국 루이지애나의 수족관에서 암컷 상어만 있던 수조에서 새끼가 태어난 사례도 있었다. 일부 연구에서는 짝을 찾기 어려운 상황에서 멸종 위기에 처한 동물들에게 단위생식이 더 자주 나타난다고 제시하고 있다. 애덤스 원장은 “예상치 못한 상황에서도 생명은 길을 찾는다는 것을 보여주는 강력한 사례”라며 “야생에서 수컷이 없어도 개체군을 이어갈 수 있다는 의미”라고 설명했다. 중앙아메리카와 남아메리카가 원산지인 투구머리이구아나의 단위생식은 전 세계 동물원에서 몇 안 되는 기록된 사례 중 하나다. 애덤스 원장은 “이번 사례는 방문객들과 유전학, 진화, 야생 파충류가 직면한 도전에 대해 이야기할 수 있는 놀라운 기회”라며 “단순히 흥미진진할 뿐만 아니라 과학과 보전 교육에도 중요한 의미가 있다”고 강조했다.

이탈리아 대표 휴양지 사르데냐 섬에 있는 칼라고노네 수족관에서 현지시간으로 지난 14일 사육 중인 상어의 ‘처녀생식’(단위생식)이 보고됐다. 수족관 측에 따르면, 어미 상어는 흉상어목 까치상어과의 일종(Common smooth-hound)으로 10년간 암컷 상어만 있는 수조에서 살아왔다. 별상어(Starspotted smooth-hound)를 근연종으로 둔 이 상어 종의 단위생식은 이번이 세계 최초다. 새끼 상어에게는 몰타어로 희망을 뜻하는 ‘이스페라’(Ispera)라는 이름이 붙여졌다. 암컷이 짝짓기 없이 출산할 수 있는 것을 단위생식이라고 한다. 단위생식은 드문 현상이 아닌데 전문가에 따르면, 2000종 이상의 생물에서 확인되고 있다. 또 척추동물 중에는 80종 이상에서 볼 수 있고 상어 중에는 귀상어와 제브라상어 그리고 수염상어가 기록돼 있다. 단위생식은 주로 자가생식(automixis)과 무수정생식(apomixis)이라는 두 형태로 나뉜다. 자가생식은 어미의 유전자를 약간 셔플링(임의로 섞는 것)해 완전한 복제는 아니지만 어미와 비슷한 자손을 만드는 것으로, 상어에서도 관찰되고 있다. 반면 무수정생식은 어미의 완전한 복제로 식물에서 더 일반적이다.미국 플로리다주 모트해양연구소의 해양생물학자 데미안 채프먼 연구원은 “야생 상어의 단위생식은 기후변화나 남획, 포식 또는 질병 등에 의해 상대가 되는 수컷이 없어진 암컷의 최후 수단이 된다”고 설명했다. 또한 “수족관과 같은 사육 환경에서는 수컷과 암컷을 장기간 격리하는 것으로 단위생식이 일어나는 사례가 많다”면서 “상어 중에는 몇 년에 걸쳐 단위생식에 의한 출산을 반복하는 개체나 수컷과 만나면 유성생식을 회복하는 개체도 관찰되고 있다”고 덧붙였다. 단위생식은 수컷을 필요로 하지 않지 않으므로 번식에 유리하다고 생각할 수도 있지만, 단점이 많은 것도 사실이다. 예를 들어, 상어의 단위생식은 암컷만으로 이루어지고 수컷이 가진 Y 염색체를 물려받을 수 없어 새끼는 모두 암컷이 된다. 그 때문에 자손의 유전적 다양성이 크게 감소하고 질병에 대한 저항력도 저하된다. 따라서 단위생식으로 태어난 새끼 상어는 하나같이 생존율이 그다지 높지 않다.이탈리아 AGI통신에 따르면, 현재 이스페라의 건강 상태는 양호하고 수족관 생활도 문제가 없다. 한편 수족관 측은 이스페라가 정말로 단위생식으로 태어났는지 확인하기 위해 어미와 새끼의 DNA 표본을 채취해 분석할 계획인 것으로 전해졌다. 사진=칼라고노네 수족관

태양이 꺼질 때까지도 살아 남을 수 있는 지구 최강의 생명체 곰벌레의 신종이 발견됐다. 최근 폴란드 야기엘론스키 대학 연구팀은 지금까지 알려지지 않은 신종 '곰벌레'를 발견했다는 연구결과를 국제학술지 ‘플로스 원’(PLoS ONE) 최신호에 발표했다. 8개의 다리를 가진 몸크기 50㎛(1㎛는 1m의 100만분의 1)~1.7㎜의 곰벌레는 ‘물곰’(Water Bear)으로도 불리며 행동이 굼뜨고 느릿한 완보(緩步)동물이다. 놀라운 것은 영하 273도, 영상 151도, 치명적인 농도의 방사성 물질에 노출돼도 곰벌레는 죽지 않는다는 사실. 심지어 곰벌레는 음식과 물 없이도 30년을 살 수 있는 불사에 가까운 존재다. 흥미롭게도 신종 곰벌레(학명·Macrobiotus shonaicus)는 일본 쓰루오카 시의 주차장 이끼 더미에서 발견됐다. 이 속에서 곰벌레 샘플 10개를 찾아 DNA 분석을 통해 신종임을 확인한 것. 연구팀에 따르면 현재까지 확인된 곰벌레는 약 1200종으로 이중 167종은 일본에서만 발견됐다. 연구에 참여한 다니엘 스텍 박사는 "완보동물에 무엇을 먹여야 할지 몰라 실험실에 두기가 매우 어려운 생물"이라면서 "이번에 신종 역시 조류(藻類)와 담륜충 등 여러 먹을 것을 제공했다"고 설명했다. 이어 "많은 완보동물은 짝짓기를 하지않고 알을 낳을 수 있는 단위생식이 가능하다"면서 "신종의 경우 두 성(性)을 가지고 있으며 생식을 위해 짝짓기가 필요하다"고 덧붙였다. 한편 2년 여 전 미국 노스캐롤라이나 대학 연구팀은 곰벌레의 놀라운 생명력의 비밀을 일부 알 수 있는 논문을 발표한 바 있다. 곰벌레의 게놈(genome)을 분석한 결과에 따르면 상당수의 DNA가 외래종에서 왔다는 것이 그 비결이다. 연구팀이 유전자 분석을 통해 밝혀낸 곰벌레의 외래 DNA는 대략 6000개 정도인 17.5%로, 대부분의 동물이 1% 남짓인 것과 비교하면 상상하기 힘들 정도로 많다. 이 논문의 제1저자 토마스 부스비 박사는 “자연의 많은 동물들도 외래 유전자를 자신의 것으로 흡수하지만 곰벌레 정도는 아니다”면서 “극한 조건에서 살아남기 위해 다른 종의 유전자를 곰벌레가 훔쳤을 것”이라고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

다윈은 ‘생존과 번식’이라는 생명체의 화두를 진화이론으로 집대성했다. 다윈 이후 생물학자들은 각 생명체가 어떻게 생존하고 번식하는지에 대한 물음과 해답을 찾고자 노력해왔고 또 많은 답들을 찾아냈다. 주변에서 흔히 보는 고등한 생명체는 성이라고 하는 매우 독창적인 방법으로 번식한다. 다윈은 생물의 성비에 관해 1871년 저서 ‘인간의 유래와 성 선택’에서는 명확히 기술했지만 무슨 이유에선지 1874년 2판에서는 자신의 가설을 버렸다. 신다윈주의의 선두주자 중 한 명인 피셔는 생물의 성과 성비에도 관심을 보였는데 우리가 흔히 얘기하는 ‘일대일 성비’에 대해 최초로 해석한 연구자이기도 하다. 다윈 이후 최고의 진화생물학자로 불리는 해밀턴은 1967년 ‘사이언스’에 획기적 논문을 발표하는데, 벌의 성비가 왜 암컷으로 치우치는지와 성을 교란함으로써 이득을 취하는 이기적인 존재에 대한 예측이었다. 그로부터 4년 후인 1971년 미국의 옌과 바는 집모기류의 개체군 간 번식 실패가 모기의 세포질에 살고 있는 ‘볼바키아’(Wolbachia)라는 공생 박테리아에 의한 것이라는 내용의 논문을 네이처에 발표한다. 그 후 여러 곤충에서 개체군 간 번식 실패가 볼바키아에 감염된 수컷과 감염되지 않은 암컷이 교미하는 경우 일어난다는 것을 알게 됐다. 그 현상이 20세기 기초 곤충학의 8대 발견 중 하나인 ‘세포질 불합치’다. 또 번식 실패뿐 아니라 다른 작용을 일으킨다는 사실도 차례로 알게 된다. 일부 나비와 딱정벌레에서 볼바키아는 수컷이 될 알을 발생 초기에 죽인다. 공벌레는 유전적으로 수컷인 개체가 볼바키아에 감염되면 정상적인 암컷으로 태어나 다른 수컷과 교미해 자손을 낳는다. 여러 기생벌류에서는 수컷 자체가 없이 모든 자손이 볼바키아에 감염돼 암컷으로 발생해 자손을 낳는 단위생식을 한다. 성을 교란함으로써 이득을 취하는 이기적 존재에 대한 해밀턴의 예측이 들어맞는 순간이다. 성의 진화를 설명하는 이론 중 하나는 ‘기생체에 대한 저항기작’이다. 그런데 볼바키아는 그 성을 교란할 수 있게 진화했다. 그렇다면 개체는 자체적으로 성을 결정하는 시스템이 있음에도 불구하고 볼바키아는 왜 이런 일을 벌이고 이토록 성공적일까. 비밀은 볼바키아 삶의 터전이 숙주의 세포질이라는 데 있다. 고등동물에서 수컷은 자손에게 유전자만 제공하는 반면 암컷은 세포질도 함께 전달한다. 따라서 볼바키아는 자신의 터전을 마련해 주는 암컷으로 숙주 개체의 성을 극적으로 유도하며 필요 없는 수컷을 없애거나 감염되지 않은 암컷이 자손을 남기는 것을 세포질 불합치를 통해 억제한다. 볼바키아는 진화라는 거친 세상에서 자신의 역할을 성공적으로 수행하고 있다.

｜도쿄 이춘규특파원·서울 김효섭기자｜한국과 일본의 과학자들이 정자의 수정없이 난자의 조작만을 통해 ‘아버지 없는 쥐’를 탄생시키는데 세계 최초로 성공했다. 22일 일본 언론들의 보도와 서울대 의대 생화학교실 서정선 교수에 따르면 서 교수팀이 이끄는 바이오 벤처기업 마크로젠은 일본 도쿄농대의 고노 도모히로 교수의 연구진과 함께 수컷 정자의 관여없이 암컷의 난자만으로 포유류 2세를 탄생시키는 이른바 단위생식(單爲生殖·처녀생식)에 성공했다. 서정선 교수는 이와 관련,“지금까지 난자나 정자만의 반성생식은 안된다는 것이 학계의 정설이었는데 이번에 이 정설을 깬 것이다.”고 말했다. 이 연구내용은 22일 영국의 세계적 과학잡지 네이처에 발표됐다.암수가 수정을 하지 않고도 생식을 할 수 있는 단위생식은 벌,진딧물,물벼룩 등 곤충이나 일부 어류에서 관찰되지만,이보다 상위동물인 포유류에서는 불가능한 것으로 여겨져왔다.그러나 이번 실험 성공 결과들은 인간에게 응용될 가능성도 완전히 배제할 수 없다는 우려도 벌써부터 제기되고 있어 생명윤리 논란도 예상된다. 서 교수는 “앞으로 연구를 통해 아버지와 어머니의 DNA가 생식에서 어떤 역할을 하는지를 확인해 초기 생명 발생의 비밀을 풀 수 있을 것”이라면서 “이를 통해 조산이나 유전에 의한 질병 등을 치료할 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다. 그는 이어 “마크로젠에서 만든 DNA칩을 이번 연구에 사용했다.”면서 “이 칩을 사용한 연구가 국제적으로 인정받는 네이처지에 실릴 정도로 국내 바이오 산업이 인정받았다는 의미”라고 자평했다. 이번 연구팀은 추후 난자로 자라게 되는 실험용 쥐의 미성숙 난자 모세포를 유전자 조작을 통해 정자와 매우 유사한 구조로 변형시킴으로써 실험에 성공을 거뒀다. 이들은 변형된 난자의 핵을 다른 쥐의 난자에 정자의 대역으로 이식,화학물질을 통해 자극을 가하는 방법으로 수정란을 분열시켰다.수정란 분열을 통해 탄생한 371개의 배아를 모태로 되돌려 최종적으로 2마리의 새끼 쥐가 정상적으로 태어났다. 특히 이런 과정을 통해 아버지없이 태어난 2마리 가운데 한 마리는 15개월째인 지금까지 건강하게 자라 12마리의 새끼까지 낳았다고 연구팀은 전했다. 전문가들은 이번 실험의 성공이 생명 탄생의 해명에 크게 기여할 것으로 평가하고 있다. 고노 교수는 생명윤리 논란 우려와 관련,“포유류의 발생에 왜 암컷과 수컷의 존재가 필수적인가라는 의문을 풀기 위해 실험을 시작했다.”며 “실험용 쥐에서의 실험 방법을 인간에게 그대로 적용하는 것은 불가능하다.”고 말했다. taein@ ˝