기본 콘텐츠로 건너뛰기

사회적 아메바의 비밀 - 친척을 위해 밀어준다?


(Dictyostelium discoideum fruiting bodies, showing the stalk made up of cells that died to lift the spores to facilitate their transport by insects Credit: Tyler Larsen/Washington University)



 딕티라는 애칭으로 불리는 아메바인 Dictyostelium discoideum은 흔히 사회적 아메바라고 불립니다. 이 놀라운 아메바는 앞서 소개드린 것처럼 서로 다른 개체가 모여 군집을 형성할 수 있으며 박테리아를 토양에서 뿌린 후 이를 키워서 잡아먹는 놀라운 능력을 지닌 아메바입니다. 이들에 대한 놀라운 이야기는 최근에 내놓은 제 책인 포식자에서도 다룬 바 있습니다.







 하지만 딕티의 놀라움은 여기서 그치지 않습니다. 이들은 유전적으로 서로 다른 개체가 모여 군집을 형성하는데 그치지 않고 포자를 담은 자실체(fruiting body)을 만들 수 있습니다. 수만개의 아메바가 군집을 형성하다가 상태가 나빠지면 자실체를 형성해서 이후를 도모하는 것이죠. 씨앗을 남기는 것으로 생각할 수 도 있지만, 놀라운 사실은 이 과정에서 20% 정도의 아메바는 후손을 남기지 못한다는 것입니다. 이는 후손을 남기기 위해 경쟁을 벌이는 진화의 원리를 위배하는 것처럼 보입니다. 


 워싱턴 대학의 연구팀은 이와 같은 희생이 어떻게 일어나는지 연구했습니다. 자실체의 모습을 보면 80% 정도는 후손을 남길 수 있는 포자가 되지만, 20%는 후손을 남길 수 없는 줄기가 됩니다. 이런 모습을 통해서 포자를 퍼트리면 더 많은 후손을 남길 수 있긴 하지만, 일부는 자신의 유전자를 남길 수 없게 되는 것입니다. 연구팀은 이와 같은 이타주의적 행동이 자신과 유전자를 공유하는 친척을 돕기 위한 것이라는 가설을 세웠습니다. 


 보통 토양에서 사는 아메바는 분열을 통해 증식하므로 가까이 있는 아메바끼리는 유전적으로 친척 관계라고 할 수 있습니다. 연구팀은 유전적으로 동일한 클론과의 비교 연구를 위해 일부러 유전적으로 다른 아메바 집단을 섞어 키메라 형태의 군집을 만든 후 이를 기아 상태로 만들어 포자와 줄기가 형성되는 과정을 조사했습니다. 특히 이들의 RNA를 얻어 어떤 유전자가 발현되는지를 검증했습니다. 


 그 결과 이 아메바들이 아무렇게나 자발적으로 희생하는 것이 아니라 자신의 친척을 위해 삶을 포기하는 것 (give up their lives for relatives)이라는 증거가 발견되었습니다. 친인척 관계가 아닌 아메바 사이에서는 서로 포자가 되려는 경쟁이 생기지만, 유전적으로 비슷하거나 동일한 아메바 끼리는 기꺼이 희생한다는 이야기입니다. 이는 우리가 알고 있는 진화의 법칙과 잘 들어맞는 결과로 생각됩니다. 


 우리는 아메바에 대해서 매우 단순한 생물체라는 편견을 가지고 있습니다. 하지만 아메바 가운데는 우리의 상상 이상으로 복잡한 생활사를 가진 것들이 많습니다. 비록 다세포 생물로 진화하는 대신 단세포 동물의 삶을 택한 이들이지만, 환경에 적응하고 더 많은 후손을 남기기 위해서 이들은 놀라운 진화를 이룩한 생물체이기도 합니다. 


 참고 


 Suegene Noh el al., "Genetic signatures of microbial altruism and cheating in social amoebas in the wild," PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1720324115


댓글

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...