자연선택은 진화의 열쇠이기도 하지만 새로운 종의 형성을 방해할 수도 있다

[사이언스 데일리] 대벌레에 대한 흥미로운 연구에서 진화의 엔진이라고 할 수 있는 자연선택이 새로운 종의 형성을 방해할 수도 있다는 사실이 밝혀졌다.

(2015년 8월 6일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 콜로라도 대학 볼더

 

콜로라도 대학 볼더의 과학자들이 참여한 새로운 연구에서는 대벌레인 티메마 크리스티나이 (Timema cristinae) 의 세 가지 형태에서  자연선택의 역할을 살펴보았다. 위의 그림은 녹색, 줄무늬, 그리고 짙은색 혹은 갈색 형태들이 어떻게 각각 두 개 종의 관목 특정 부위에서 해당 부위에 맞는 보호색을 진화시켰는지를 보여준다. Credit: Illustration credit Rosa Marin

콜로라도 대학 볼더의 과학자들이 참여한 새로운 연구에서는 대벌레인 티메마 크리스티나이 (Timema cristinae) 의 세 가지 형태에서  자연선택의 역할을 살펴보았다. 위의 그림은 녹색, 줄무늬, 그리고 짙은색 혹은 갈색 형태들이 어떻게 각각 두 개 종의 관목 특정 부위에서 해당 부위에 맞는 보호색을 진화시켰는지를 보여준다. Credit: Illustration credit Rosa Marin

영국 셰필드 대학과 미국 콜로라도 대학 볼더에서 주도한 대벌레에 대한 흥미로운 연구에서 진화의 엔진이라고 할 수 있는 자연선택이 새로운 종의 형성을 방해할 수도 있다는 사실이 밝혀졌다.

연구팀은 캘리포니아에 서식하며 식물을 먹는 대벌레 종인 티메마 크리스티나이 (Timema cristinae) 를 연구했다.  콜로라도 대학 볼더의 조교수인 새뮤얼 플랙스맨에 의하면 이 종은 배고픈 새들로부터 숨기 위해 보호색을 사용하는 것으로 잘 알려져 있다고 한다. T. 크리스티나이는 여러 형태를 가지고 있는데, 하나는 몸 전체가 녹색 변이형태로 넓은 녹색의 잎을 가진 특정 관목 종에 몸을 숨기고, 두번째 녹색 변이형태는 흰 세로 줄무니를 가지고 있어서 좁고 긴 잎을 가진 다른 종의 관목에 몸을 숨긴다.

다윈의 자연선택 이론에 따르자면 두 종류의 서로 다른 녹색 대벌레는 두 개의 새로운 종을 형성하는 독자적인 경로를 걸어가야 하겠지만, 플랙스맨의 말에 따르면 연구팀은 세번째 변이형태인 짙은색, 즉 갈색의 몸을 가진 T. 크리스티나이의 변이형태가 이 과정을 좌절시키고 있는 것처럼 보인다는 사실을 발견했다. 이 갈색 변이형태는 두 종류의 녹색 변이형태들이 서식하는 두 종의 관목 모두에서 줄기 쪽에 성공적으로 몸을 숨길 수 있는 것으로 보인다.

야외에서의 관찰, 실험실에서의 유전학 조사, 그리고 현대적인 유전체 염기서열 분석 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 연구팀은 T. 크리스티나이의 갈색 변이형태가 두 종류의 관목에서 살고 있는 두 종류의 녹색 변이형태 대벌레들 사이에서 충분한 양의 유전자가 교환되도록 운반책 역할을 하여 두 녹색 변이형태가 각각의 환경에 완전히 적응하여 독립적인 두 개의 종이 되는 것을 가로막고 있다고 결론내렸다. 대벌레의 갈색 변이형태는 녹색 변이형태들보다 균류 감염에 더 강한 저항력을 보이고 짝짓기에서도 약간의 이득을 가지고 있기 때문에 자연선택에 의해서 선호되고 있다.

“우리가 자연선택이 종분화에 미치는 부정적 효과라고 생각하는 것을 가장 잘 보여주는 사례 중 하나입니다.” 콜로라도 대학 볼더의 생태 및 진화생물학과 소속으로 이번 연구의 제2저자인 플랙스만의 말이다. “갈색 변이형태 집단이 어떻게 두 녹색 변이형태 군집들 사이에서

유전자를

양쪽으로 전달하며 분화를 느리게 만드는 유전적 가교로서의 역할을 하고 있는지를 보였습니다.”

이 연구결과에 대한 논문이 학술지 ‘커런트 바이올로지 (Current Biology)’ 의 최근 호에 실렸다. 논문의 다른 공저자들로는 셰필드 대학, 런던 로열 할로웨이 대학, 유타 주립대학, 네바다 대학 르노, 그리고 스위스의 로잔 대학의 학자들이 참여했다.

“서로 다른 환경에 사는 변이형태들에 유전자가 오고감으로써 대벌레 군집들 사이의 유전적 분화가 느려지고, 새로운 종의 형성이 방해를 받는 것입니다.” 콜로라도 대학 볼더의 대학원생이었으며 셰필드 대학에 있는 동안 연구를 수행하고 주저자가 된 아론 코몰트의 말이다. 코몰트는 현재 노스캐롤라이나 대학 채플 힐의 박사후 연구원이다.

새로운 결과는 자연사와 최신 유전학을 결합하는 것이 연구자들로 하여금 진화가 자연에서 어떻게 작동하는지 더 잘 이해할 수 있게 해주는지를 잘 보여준다. 또 자연선택이 어떻게 때로는 새로운 종의 형성을 촉진하지만 다른 경우에는 새로운 종의 형성을 방해하는지도 보여준다고 연구팀은 말한다.

대벌레는 가장 기묘한 곤충 그룹 중 하나이며 1.2 cm 정도 길이인 T. 크리스티나이에서부터 보르네오와 베트남에 사는 30cm 가 넘는 몸길이를 가진 종까지 있다. 대부분의 대벌레는 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 식물의 모양을 흉내내는 의태를 한다.

참고문헌

Aaron A. Comeault, Samuel M. Flaxman, Rudiger Riesch, Emma Curran, Victor Soria-Carrasco, Zachariah Gompert, Timothy E. Farkas, Moritz Muschick, Thomas L. Parchman, Tanja Schwander, Jon Slate, Patrik Nosil. Selection on a Genetic Polymorphism Counteracts Ecological Speciation in a Stick Insect. Current Biology, 2015; 25 (15): 1975 DOI: 10.1016/j.cub.2015.05.058

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카테고리:번역, 사이언스 데일리, 생물학, 현생, 절지동물

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