기본 콘텐츠로 건너뛰기

무성 생식으로도 멸종하지 않고 살아가는 개미

 


(Clonal raider ants tend to their larvae. Credit: Kronauer Lab)



(Generating the transgenic line. Credit: Nature Ecology & Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02455-z)

유성생식은 유전적 다양성을 확보하는데 유용한 수단입니다. 후손을 만들 때마다 부모로부터 받은 유전자를 무작위적으로 혼합해 새로운 유전자를 만들고 이를 받은 자손 역시 같은 방식으로 유전자를 혼합해 후손에게 물려주기 때문에 자식도 부모와 조금씩 다를 뿐 아니라 형제 자매도 각기 달라 다양한 환경 변화에 적응할 수 있고 진화의 속도도 더 빨라질 수 있습니다.

하지만 유성 생식의 또 다른 중요한 기능은 유전자를 제대로 보존하는 것입니다. 무성 생식의 경우 자손에게 넘겨준 유전자에서 무작위적으로 발생한 돌연변이가 세대가 지나면서 누적되고 결국 제대로 작동하는 유전자가 별로 없는 상황에 놓일 수 있습니다.

따라서 박테리아 같은 경우에는 부족한 유전자를 보충하기 위해 서로 유전자를 주고 받거나 융합하기도 합니다. 그리고 다세포 생물은 유성 생식을 통해 유전자를 혼합합니다.

이때 후손 중 일부는 기능이 없는 유전자를 물려 받기도 하지만, 두 개의 유전자를 받기 때문에 백업 역할을 하는 대체 유전자가 있습니다. 만약 문제 유전자가 우성 형질이거나 부모에게 받은 유전자 모두 제대로 작동하지 않는 경우에도 해당 개체만 도태되어 사라지기 때문에 전체 종은 보존될 수 있습니다.

일부 동물은 환경에 따라서 무성 생식인 처녀 생식 (parthenogenesis)을 통해 개체 수를 빠르게 늘리거나 짝짓기 없이도 자손을 만들 수 있습니다. 하지만 앞서 말한 이유 때문에 무성 생식만 하게되면 결국 해당 후손들은 멸종의 길로 가는 것이 일반적입니다.

하지만 항상 예외는 있습니다. 록펠러 대학의 킵 레이시 Kip Lacy와 동료들은 그 예외에 속하는 클론 레이더 개미 (clonal raider ant)를 연구했습니다.

이 개미는 여왕없이 혼자 무성 생식으로 번식해도 붕괴되지 않고 잘 살아갑니다. 연구팀은 어떻게 이런 일이 가능한지 알기 위해 자손들과 자매들의 유전자를 분석했습니다.

연구팀에 따르면 클론 레이더 개미는 무성 생식을 하면서도 처음에 유성 생식으로 태어난 조상의 유전자를 통해 한쌍의 염색체를 보존합니다. 이 개미는 이런 놀라운 기전으로 모든 개체가 유전적으로 동일하지만, 서로 한쌍의 유전자 세트를 보존한 상태로 혼합해 후손에게 전달하기 때문에 일부 치명적 돌연변이가 있는 개체만 도태되고 상대적으로 치명적이지 않은 변이만 있는 후손만 남게 됩니다.

이런 방식으로 클론 레이더 개미는 멸종을 피해온 것으로 보이지만, 변이가 누적되는 것 자체를 완전히 차단할 순 없을 것입니다. 이런 독특한 번식 능력이 왜 생겨났고 수백만 년 이상 오래 지속될 수 있는 것인지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2024-07-asexual-reproduction-lack-genetic-diversity.html

Kip D. Lacy et al, Co-inheritance of recombined chromatids maintains heterozygosity in a parthenogenetic ant, Nature Ecology & Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02455-z

댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...