(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
댓글 쓰기