기본 콘텐츠로 건너뛰기

눈 없는 동굴 물고기는 어떻게 눈을 잃었을까?



 (Typhlichthys subterraneus collected 25 November 2015 from Crane Cave (GCZ80), Catoosa County, Georgia. Credit: B.R. Kuhajda CC BY 4.0)

동굴이나 지하수애 사는 물고기는 색소나 눈이 퇴화한 것들이 많습니다. 자연선택의 법칙이 결국 필요하지 않은 장기나 기능을 없애 개체의 생존에 유리한 방향으로 이끄는 것입니다. 이는 교과서에서도 가장 대표적인 사례로 언급되지만, 사실 그 유전적인 배경에 대한 지식은 부족했습니다. 쓰지 않는 기관은 퇴화한다는 사실은 잘 알려져 있지만, 어떻게 그렇게 되는지는 설명하지 못했던 것입니다.

하지만 이제 최신 유전자 분석 기법을 토대로 과학자들은 수많은 유전자 가운데 구체적으로 어떤 변이가 누적되어 퇴화를 만들어냈는지 알아내게 됐습니다. 예일 대학의 생태학 및 진화생물학과의 토마스 니어 (Thomas Near, professor of ecology and evolutionary biology in Yale's Faculty of Arts and Sciences (FAS)) 교수와 대학원생인 체이스 브라운스테인 (Chase Brownstein)은 동굴 물고기로 알려진 앰블리옵시드 (amblyopsids)의 진화 과정을 규명했습니다.

연구팀에 따르면 가장 오래된 눈이 없는 동굴 물고기인 오자크 동굴물고기 (Ozark cavefish, 학명 Troglichthys rosae)의 경우 아마도 1100만 년 전으로까지 퇴화 시기를 거슬러 올라갈 수 있었습니다. 다른 동굴 물고기의 경우 300-500만 년 전이 최대였습니다. 눈이 완전히 퇴화하기 전까지는 아마도 수백만 년의 시간이 필요하다는 점을 시사하는 결과입니다.

이에 관련되는 유전자는 모두 88개로 눈에 관련된 유전자가 이상이 생겨서 오히려 눈이 생기지 않는 것이 어두운 환경에서 에너지를 절감해 생존에 유리하게 작용하기 때문에 랜덤한 유전자 변이가 누적해서 선택되면서 최종적으로 눈이 퇴화한 물고기가 탄생한 것으로 보입니다.

연구팀이 발견한 더 흥미로운 사실 중 하나는 이 유전자 가운데 하나는 사실 인간에서 눈 질환을 일으키는 유전자 변이와 비슷하다는 것입니다. 물론 인간은 동굴에서 살지 않기 때문에 이는 심각한 질병입니다. 따라서 생존에 불리하기 때문에 후손에 잘 전달되지 않은 반면 동굴 물고기에는 질병이 아닌 생존에 유리한 변이로 작용한 것으로 보입니다.

또 다른 흥미로운 사실은 눈없는 동굴 물고기가 사실 시력이 좋지 않은 사촌에서 진화했다는 것입니다. 가까운 근연종인 늪지 물고기 (Swampfish, 학명 Chologaster cornuta) 역시 혼탁한 물에 살고 있어 눈이 좋지 않습니다. 대신 다른 감각기관이 발달했는데, 이런 특징이 동굴생활에 유리하게 작용해 새로운 환경에 잘 적응한 것으로 보입니다.

우리에겐 질병이지만, 어떤 물고기에는 생존에 유리한 변이가 될 수 있다는 사실이 흥미롭습니다.

참고

https://phys.org/news/2025-08-genomic-analysis-cavefish-lost-eyes.html

hase D Brownstein et al, Convergent Evolution in Amblyopsid Cavefishes and the Age of Eastern North American Subterranean Ecosystems, Molecular Biology and Evolution (2025). DOI: 10.1093/molbev/msaf185

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 ...