25만년 처녀 호주메뚜기 번성의 비밀
25만년간 짝짓기를 하지 않고 무성생식으로 번식해온 사실이 밝혀진 호주 서식 메뚜기 와라마바 비르고. photo 위키피디아 최근 호주에 서식하는 와라마바 비르고 Warramaba virgo·메뚜기 가 무성생식 으로 태어난다는 사실이 뒤늦게 밝혀져 화제다. 멜버른대 연구진이 이 메뚜기의 생태를 오랫동안 관찰한 결과 암컷과 수컷이 짝짓기하지 않은 상태에서 알을 낳고 이 알이 부화해 새끼로 태어난다는 것이다. 보통 메뚜기는 수컷과 암컷이 만나 자손을 번식시키는 것이 기본이다. 무성생식 택한 메뚜기 자손은 모두 암컷 지구의 생물들은 자손을 남겨 세대를 이어간다. 생명체가 자손을 만드는 방법은 크게 무성생식 과 유성생식 으로 나뉜다. 유성생식 은 암컷과 수컷이 짝짓기해 번식하는 방법이다. 암수 짝짓기를 통한 번식은 자연의 섭리다. 암컷은 난자 수컷은 정자라는 생식세포를 만들고 난자와 정자가 결합해 자라서 새로운 자손이 태어나는 것이다. 유성생식은 암컷과 수컷의 다양한 유전적 형질을 물려받기 때문에 유전적으로도 다양한 자손이 태어난다. 그럴 경우 환경 변화에 대응하기 쉬울 뿐 아니라 세균이나 바이러스 같은 병원체가 침입하기 어려워진다. 또 짝짓기를 통한 유전자 조합은 나쁜 돌연변이 집단을 제거하는 데도 도움이 된다. 결국 유성생식이 생명체의 지속을 위한 사명 인 셈이다. 인간을 포함한 많은 동물은 암컷과 수컷의 짝짓기로 번식한다. 하지만 동물 중에는 암컷과 수컷의 짝짓기 없이 태어나는 경우도 있다. 이를 무성생식 이라고 한다. 다른 성 性 없이 혼자 생식 자신과 닮은 자손을 만드는 일 한다는 뜻에서 단성 單性 생식 또는 처녀생식 이라고도 한다. 곤충이나 어류 등의 일부가 무성생식을 통해 자손을 낳는다. 새로운 서식지를 개척해 나가는 암컷이 수컷과 만날 기회가 희박할 때 이런 전략을 쓴다. 수정되지 않은 알이 스스로 부화해 어미와 똑같은 유전자를 지닌 자손이 태어나기 때문에 새로운 질병이나 천적에 대항할 다양성을 잃는다는 게 단점이다. 이런 무성생식의 상식을 깨뜨린 것이 바로 와라마바 비르고 다. 와라마바 비르고는 호주 건조지대 남부 지역에 서식하는 평범한 녹색 메뚜기로 주로 멀가나무나 관목의 잎을 먹고 자란다. 지구상에는 약 2만여종의 메뚜기가 분포하고 있다. 메뚜기는 여름에 급격하게 수가 늘어나는 곤충이다. 와라마바 비르고는 1962년 저명한 진화생물학자이자 유전학자인 마이클 화이트 Michael White 가 처음 연구했다. 메뚜기를 처음 발견한 사람은 그의 어린 아들 니컬러스였다. 뉴사우스웨일스주 힐스턴 근처에서 포착했다. 당시 화이트도 특정 메뚜기 종의 암컷만 발견되었다고 언급했는데 다른 메뚜기와 달리 수컷이 발견되지 않는 이유에 대해서는 알지 못했다. 호주 멜버른대 연구진은 지난 18년 동안 이 메뚜기를 연구해왔다. 메뚜기가 어떻게 무성생식을 발달시켰는지 그리고 그 변화가 어떻게 그들의 생존과 번식 능력에 영향을 미쳤는지를 알기 위해 유전자를 조사하고 분석했다. 그 결과 약 25만년 전 짝짓기로 번식하는 친척뻘 되는 두 종의 메뚜기 즉 와라마바 화이테이 Warramaba whitei 와 와라마바 플라볼리네아타 Warramaba flavolineata 사이의 우연한 교배를 통해 태어난 암컷 한 마리가 이 메뚜기의 기원이라는 사실을 밝혀냈다. 연구진은 실험실에서 두 종의 메뚜기를 인위적으로 교배시켰다. 그리고 그 새끼로부터 약간의 알을 얻었다. 하지만 알이 다시 새끼로 부화하는 일은 일어나지 않았다. 수컷 당나귀와 암컷 말 사이에서 태어난 잡종 노새처럼 새끼를 낳을 수 없는 2세였던 것이다. 따라서 25만년 전 생식력을 지닌 와라마바 비르고 암컷은 정말 우연히 나타난 돌연변이로 생각된다는 게 연구를 이끈 마이클 커니 교수의 설명이다. 이 메뚜기에서 약 1500개의 유전자 마커 표식인자 를 조사해 무성생식과 부모 종을 비교한 결과 변이가 발견되지 않았기 때문이다. 연구진은 이종교배의 자손인 이 메뚜기의 암컷은 자기복제 방식으로 지금까지 대를 이어 번성해온 것으로 판단했다. 자기복제는 생물이 자기와 똑같은 구조와 형태를 가진 생물체를 만드는 것을 말하며 조금 더 넓은 의미로는 DNA로 똑같은 염기 배열을 가진 DNA를 만드는 것이 포함된다. 연구진의 분석에서는 수컷은 단 한 마리도 없이 메뚜기 전체가 유전자가 같은 암컷으로 구성돼 있었다. 연구팀의 연구는 국제학술지 사이언스 에 발표되었다. 와라마바 비르고의 무성생식은 짝짓기만이 동물 번식에서 큰 이익을 가져다준다고 여기던 진화론 관점에서 보면 뜻밖의 사건이다. photo 위키피디아 암수 짝짓기 종 이상으로 번성 특이한 점은 무성생식으로 번식한 메뚜기는 유성생식을 하는 다른 메뚜기종이나 방아깨비와 비교했을 때 유전적인 열성 요인이 없다는 것이다. 동일한 유전자를 가진 개체군은 특정 바이러스에 취약한 경우 전멸할 수 있는데도 불구하고 세균이나 바이러스 등이 일으키는 전염병에 취약하지 않았다. 또 환경 적응에도 불리하지 않았다. 기후변화와 인간의 침범으로 수많은 호주 토종 동식물이 사라지는 동안에도 25만년 동안 멸종하지 않고 살아남아 유성생식을 하는 종 이상으로 번성을 누리고 있었다. 짝짓기를 포기한 것이 그들에게 어떠한 부정적 영향도 주지 않은 것이다. 이는 진화론의 관점에서 뜻밖의 사건이다. 짝짓기만이 동물 번식에서 큰 이익을 가져다준다고 여겼기 때문이다. 이에 대해 마이클 커니 교수는 유성생식이 번식에 이롭다는 기본적 진화 이론에 정면으로 도전하는 당황스러운 일이 일어났다 고 말한다. 짝짓기를 행한 최초의 생명체는 약 10억년 전에 등장해 진화해왔다는 게 과학자들의 추정이다. 커니 교수는 무성생식의 메뚜기가 25만년 동안 번성할 수 있었던 비결은 유성생식 메뚜기들보다 두 배 이상 알을 낳는다는 점을 꼽는다. 메뚜기는 땅을 파고 그 속에 무더기로 알을 낳는 종이 많다. 이번 연구에 참여한 애리 호프먼 교수는 짝짓기는 무성생식보다 두 배의 성행위 비용이 든다고까지 주장한다. 짝을 찾는 데 시간과 에너지 정력 가 필요할 뿐 아니라 짝짓기 동물은 종종 포식자에게 공격받을 위험이 크다는 것이다. 따라서 암컷이 굳이 섹스에 휘둘릴 필요 없는 무성생식이 유리하다는 것이다. 그는 혼자 새끼를 낳을 수 없는 수컷은 진화적 낭비라고까지 일갈한다. 호프먼 교수의 말대로 무성생식이 더 효율적이라면 왜 다른 메뚜기는 유성생식을 하는 쪽으로 진화했을까. 대다수의 메뚜기 종이 압도적으로 유성생식을 하는 걸 보면 이는 무성생식으로 태어난 자손보다 이점이 있음을 의미할 것이다. 멜버른대 연구진은 호주에 서식하는 메뚜기를 통해 그 이점이 정확히 무엇인지 알아낼 계획이다. 어쩌면 메뚜기 전체 혈통의 기원과 멸종 패턴이라는 더 거대한 규모로 연구가 진행될 수 있다.
최근 호주에 서식하는 와라마바 비르고 Warramaba virgo·메뚜기 가 무성생식 으로 태어나 화제인데, 무성생식 선택한 메뚜기 자손은 모두 암컷 지구의 생물들은 자손을 남겨 세대를 이어가게 되며, 생태를 오랫동안 관찰한 결과 암컷과 수컷이 짝짓기하지 않은 상태에서 알을 낳고 이 알이 부화해 새끼로 태어난다는 사실이 밝혀져 화제다.