생식 기능이 퇴화한 대벌레 수컷 - 왜 유성 생식 포기했나?

 (Mating of the stick insect, Ramulus mikado. Credit: Tomonari Nozaki)

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(Female and "rare" male of the stick insect, Ramulus mikado. Credit: Tomonari Nozaki)

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유성생식의 이점은 다양한 유전자를 섞어서 후손에게 전달할 수 있다는 것입니다. 이는 빠른 진화를 위해서만이 아니라 형질을 잘 유지하는데도 중요합니다. 두 개의 유전자 세트를 받기 때문에 하나가 돌연변이로 문제가 생겨도 보완이 가능하기 때문입니다. 품종 개량을 위해 근친 교배를 많이한 가축이나 작물이 병충해에 약하고 수명이 짧은 것도 같은 맥락에서 이해가 가능합니다.

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하지만 놀랍게도 자연계에서 스스로 유성생식을 포기하고 무성생식 혹은 처녀생식 (parthenogenesis)으로 진화하는 경우도 드물지 않습니다. 일본 국립 기초 생물학 연구소의 토모나리 나자키 교수 (Assistant Professor Tomonari Nozaki from the National Institute for Basic Biology)이 이끄는 일본 연구팀은 일본에서 자생하고 있는 대벌레 (stick insect, 학명 Ramulus mikado)를 수컷을 연구했습니다.

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이 대벌레는 대부분 암컷이 짝짓기 없이 알을 낳는 처녀생식을 통해 번식합니다. 일반적으로는 처녀 생식은 본래는 유성 생식을 하는 동물이 짝을 찾기 힘들거나 혹은 빠른 번식을 위해 단독으로 후손을 얻기 위한 방법으로 유성 생식과 함께 공존하는 경우가 많습니다. 하지만 처녀 생식에 주로 의존하게 되면 점차 수컷 자체가 줄어들게 되는데, 대벌레가 그런 경우에 속합니다.

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대벌레 수컷은 자연 상태에서는 매우 드문 존재인데, 연구팀은 이 드물게 존재하는 수컷 대벌레가 사실은 이미 생식 기능을 상실했다는 사실을 발견했습니다. 놀랍게도 짝짓기는 하지만, 그렇다고 유전 정보를 후손에 전달하지는 않습니다. 따라서 사실상 수컷 자체가 사라지기 직전 단계로 볼 수 있습니다.

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대벌레나 다른 생물들이 무성생식에서 유성생식으로 진화한다는 일반적인 통념을 깨고 다시 무성생식으로 돌아간데는 뭔가 이유가 있을 것입니다. 과학자들은 이 미스터리를 풀기 위해 연구를 계속하고 있습니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-02-sex-formality-male-insects-lost.html

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Tomonari Nozaki et al, Lack of successful sexual reproduction suggests the irreversible parthenogenesis in a stick insect, Ecology (2025). DOI: 10.1002/ecy.4522