230만 종을 포함하는 ‘생명의 나무’

[사이언스 데일리] 동물, 식물, 균류와 미생물 230만 종을 포함하는 생명의 나무 초안이 발표되었다. 여러 해 동안 수천 개의 부분적인 생명의 나무들이 발표되었이만 이들 모두를 모아 하나의 나무로 조합해낸 것은 이번이 처음이다. 결과물은 디지털 자료의 형태이며 생물들의 진화적 관계에 대한 위키피디아 격으로 온라인에서 누구나 사용하고 편집할 수 있다.

(2015년 9월 18일 사이언스 데일리 기사 번역)

진화 역사의 ‘위키피디아’ 를 목표로 하는 대형 오픈액세스 자료

정보출처: 듀크대학

원형으로 그려진 지구 상 생명의 가계도. 35억 년 동안 생명이 어떻게 진화하고 다양해졌는지를 보여주는 첫번째 초안이다. Credit: opentreeoflife.org

원형으로 그려진 지구 상 생명의 가계도. 35억 년 동안 생명이 어떻게 진화하고 다양해졌는지를 보여주는 첫번째 초안이다. Credit: opentreeoflife.org

동물, 식물, 균류와 미생물 230만 종 — 오리너구리에서 버섯까지 — 을 포함하는 생명의 나무 초안이 처음으로 발표되었다.

11 개 기관의 협력을 통해 만들어진 이 생명의 나무는 살아있는 생명체들 사이의 관계와 서로가 과거의 어느 시점에서 갈라졌는지를 보여주며 지구 상 생명의 시작을 35억년 전까지 거슬러 올라가게 된다.

여러 해 동안 일부분만을 보여주는 — 어떤 것은 10만 종 이상의 생명을 포함하고 있다 — 생명의 나무들이 수만 개 발표되었지만 이들 모두를 모아 하나의 나무로 조합해낸 것은 이번이 처음이다. 결과물은 디지털 자료의 형태이며 생물들의 진화적 관계에 대한 “위키피디아” 격으로 온라인에서 누구나 사용하고 편집할 수 있다.

“점들을 연결해서 하나로 만들려고 하는 진정한 시도로는 최초라고 할 수 있습니다.” 연구책임자인 듀크대학의 캐런 크랜스턴의 말이다. “버전 1.0 이라고 생각해 주세요.”

생명의 나무의 현재 버전은 — 기반이 되는 자료들 및 소스코드와 함께 — 다음의 웹사이트에서 살펴보고 다운로드 할 수 있다. https://tree.opentreeoflife.org

이 내용은 또한 9월 18일자 미국 국립과학원회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences) 에도 실렸다.

진화계통수, 즉 촛대와 지하철노선도의 잡종처럼 보이는 가지치는 그림은 땅돼지가 두더쥐와 더 가까운지 아니면 매너티와 더 가까운지, 혹은 곰팡이와 가장 가까운 생물이 무엇인지만을 알려주는 데 유용한 것만은 아니다. 지구 상에 존재하는 수백 만 종의 생명체가 서로 어떤 관계를 가지고 있는지를 이해하는 것은 과학자들이 새로운 약물을 발견하는데, 곡물의 수확량이나 가축의 생산량을 늘리고 HIV, 에볼라, 그리고 독감 등 감염성 질환등의 기원과 확산을 추적하는 데에도 도움이 된다.

생명의 나무를 만들기 위해 바닥에서부터 시작하는 대신 연구자들은 이미 온라인에 공개되어 있는 수천 개의 작은 나무들을 모으고 이것을 하나로 합쳐 이름이 붙어 있는 모든 종들을 포함하는 거대한 “수퍼트리” 를 만들었다.

첫번째 초안은 이전에 출판된 연구에서부터 가져온 500 개 정도의 더 작은 나무들에 기반한 것이었다.

서로 다른 출처에서 가져온 생명의 나무들이 수퍼트리 하나의 줄기 어디에 위치하는지 정하기 위해 가장 어려웠던 점 중 하나는 이름이 변경된 생물이라든가, 다른 이름을 가지고 있는 생물, 철자가 잘못된 것, 그리고 각 종의 약자 등을 정리하는 일이었다. 예를 들면 아메리카붉은박쥐를 가리키는 학명은 Lasiurus borealisNycteris borealis 두 개가 있으며 둘 다 종종 사용된다. 가시두더지는 예전에 곰치와 같은 학명을 가지고 있었다.

“이 작업 자체만으로도 엄청난 일이었지만 이번 생명의 나무 초안은 겨우 첫걸음을 내디딘 것이라고 할 수 있다.” 라고 연구자들은 기록하고 있다.

출판된 생명의 나무들 중 디지털적으로 접근 가능한 것은 극히 일부에 지나지 않는다.

2000 년에서 2012 년 사이에 100 개 이상의 학술지에 출판된 7,500 개 이상의 계통발생학적 연구를 조사해 본 결과 여섯 개 중 하나의 연구만이 디지털로 된 자료를 다른 연구자들이 이용할 수 있도록 다운로드가 가능하도록 해놓았다.

진화계통수의 대부분은 PDF 나 기타 이미지 파일로 출판되어 있어서 데이타베이스에 입력하거나 다른 생명의 나무와 병합하기가 불가능했다.

“생명체들이 서로 어떤 관계를 가지고 있는지 과학자들이 알고 있는 것과 디지털화되어 사람들이 접근가능한 것과는 상당히 큰 간극이 있습니다.” 크랜스턴의 말이다.

그 결과, 생명의 나무 일부에서 볼 수 있는 관계들, 예를 들면 콩과 해바라기 과들을 보여주는 가지 부분은 전문가들의 견해와 잘 일치하지는 않는다.

생명의 나무의 다른 부분, 특히 곤충과 미생물 부분은 여전히 생물들 사이의 관계가 확실하지 않다.

유전자 염기서열 원자료가 저장되어 있는 가장 큰 온라인 저장소라고 하더라도 — 많은 수의 진화계통수가 여기에 기반하고 있다 — 지구 상에 존재하는 것으로 추측되는 수천만 종 중에서 5 퍼센트 미만의 DNA 자료를 보관하고 있기 때문이다.

“생명체들의 관계에 대해서 우리가 알고 있는 것을 보여주는 것도 중요하지만 이번에 공개된 첫번째 생명의 나무는 우리가 무엇을 알지 못하는지를 보여준다는 측면에서도 중요합니다.” 공저자인 플로리다대학의 더글라스 솔티스의 말이다.

간극을 메우기 위해 연구팀은 아직 명명되거나 발견되지 않은 수백만 종들에 대한 새로운 자료가 입수되면 연구자들이 로그온해서 생명의 나무를 업데이트하고 개정할 수 있게 하는 소프트웨어를 개발 중이다.

“일이 끝나려면 아직 멀었습니다.” 크랜스턴의 말이다. “생명의 나무를 계속 개선시켜 나가려면 이미 출판된 것은 물론 새롭게 출판될 연구들의 자료를 공유하는 것이 아주 중요합니다.”

“25년 전에 사람들은 이렇게 거대한 생명의 나무를 만든다는 목표는 달성할 수 없는 것이라고 말했습니다.” 솔티스의 말이다. “모든 것이 공개된 생명의 나무 (The Open Tree of Life) 는 앞으로도 수십 년 동안 다른 연구자들이 개선하고 향상시켜나가게 될, 중요한 시작점입니다.”

이 연구는 미국 국립과학재단으로부터 (1208809) 3 년간 576만 달러의 지원을 받아 이루어졌다.

참고문헌

C. Hinchliff et al. Synthesis of Phylogeny and Taxonomy Into a Comprehensive Tree of Life. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1423041112

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카테고리:번역, 기타생물, 사이언스 데일리, 생물학, 현생

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