(This rotifer has just survived a life-threatening infection. When a fungal disease attacked, she switched on hundreds of genes that her ancestors copied from microbes, including antibiotic recipes stolen from bacteria. Notes: This animal is about a quarter of a millimeter long and belongs to the species Adineta ricciae. It has two red eyes on its head. Credit: C. G. Wilson 2019)
(Like other animals, bdelloid rotifers need strategies to fight off infections and avoid ending up like this diseased individual, which has been taken over and killed by a fungus. Credit: C. G. Wilson 2024)
윤형동물 (輪形動物, Rotifer)은 몸에 있는 섬모를 수레바퀴처럼 움직여 이동하기 때문에 붙여진 이름입니다. 우리에게 낯선 이름이지만, 사실 수중 환경에 흔히 존재하는 작은 생물로 먹이사슬에서 중요한 역할을 합니다. 1mm 도 안되는 작은 생물이지만, 단세포 생물이 아니라 다세포 동물로 머리, 입, 소화기관, 신경, 근육, 부속지, 눈 등을 갖추고 있습니다. 하지만 그럼에도 몇 년 간 냉동 보존이 가능하며 심지어 수만 년 후에도 녹여서 다시 부활하는 독특한 특징을 지닌 생물입니다.
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옥스퍼드 대학의 크리스 윌슨 (Chris Wilson of University of Oxford)이 이끄는 연구팀은 윤형동물이 또 다른 특징에 주목했습니다. 윤형동물은 무성생식이 기본인 동물이지만, 유전자 부족을 해결할 수 있는 또 다른 재주가 있는데 바로 다른 생물, 특히 박테리아의 유전자를 훔치는 것입니다. 연구팀은 질형강 질형목 (Bdelloidea)의 윤형동물의 유전자를 분석했습니다.
다른 생물의 유전자를 무단으로 카피해 사용하는 경우는 자연계에서 생각보다 흔하게 볼 수 있지만, 연구팀은 윤형동물에서 다른 동물에서는 볼 수 없는 특별한 재주를 발견했습니다. 그것은 박테리아가 다른 박테리아를 견제하기 위해 만드는 항생물질을 만드는 유전자를 훔쳐 자신을 위해 사용하는 것입니다. 이런 능력은 윤형동물에서만 발견된 것입니다.
연구팀에 따르면 윤형동물은 감염을 일으키는 박테리아와 곰팡이로부터 수백 개의 유전자를 훔쳐 자신을 방어하는 용도로 사용합니다. 예를 들어 곰팡이에 대한 항진균 유전자를 지닌 윤형동물은 그렇지 않은 경우보다 10배나 생존 확률을 높일 수 있습니다. 복잡한 면역 시스템을 갖추기 힘든 작은 동물이 항생제를 직접 생산하는 방식으로 자신을 효과적으로 보호하는 것입니다.
연구팀은 윤형동물의 특별한 재주가 사람에게도 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다. 이들이 빼앗은 항생제 유전자는 다세포 동물에는 해가 없는 종류일 가능성이 높기 때문에 효과적이면서도 부작용은 적은 항생제로 개발할 수 있는 가능성이 높습니다.
우리 눈에 잘 보이지 않는 미물인 윤형동물이 인류의 큰 위협인 항생제 내성균에 대항할 수 있는 새로운 항생제를 개발하는 데 도움을 줄 수 있을지 기대됩니다.
참고
https://phys.org/news/2024-07-small-animals-stolen-genes-bacteria.html
Bdelloid rotifers deploy horizontally acquired biosynthetic genes against a fungal pathogen, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49919-1. www.nature.com/articles/s41467-024-49919-1
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