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거미의 실 분비 기관은 사실 다리에서 진화했다.



 (Genome duplication and conserved synteny in the segmented spider, the purse-web spider, and whip scorpion. (A) Adult female segmented spider (L. beijing) habitus and spinnerets; as, anterior spinneret; ps, posterior spinneret. (B) Adult female whip scorpion (T. vanoorti) habitus and opisthosomal somites 1 to 6. Credit: Li et al., Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.adw2173)

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(CRISPR/Cas9 deletions in the dac-1 gene. Credit: Li et al., Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.adw2173)

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(Schematics of the common house spider P. tepidariorum at embryonic developmental stage 9.2 showing the spinneret position for HCR and CRISPR/Cas9 phenotypes. (A) Schematic diagram of HCR, including the dissection of spider embryos, application of probes, introduction of hairpins, sample preparation, and imaging using fluorescence microscopy. (B) Microinjection system construction and embryonic staging of the common house spider. Credit: Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.adw2173)

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거미는 역사상 가장 성공한 포식자 가운데 하나입니다. 앞서 소개드린 것처럼 거미가 먹는 전체 먹이의 총량은 연간 4-8억 톤으로 인간이 연간 섭취하는 육류의 양을 능가하는 수준입니다. 더구나 거미의 역사는 4억 년에 달해 시간적으로 봐도 가장 성공한 포식자라고 불러도 손색이 없습니다. 이런 성공 비결 중 하나는 바로 거미줄입니다. 거미줄은 같은 무게의 케블러 섬유는 물론 철보다도 훨씬 강할 뿐 아니라 뛰어난 탄성에 자연적으로 생분해되는 성질까지 지녀 과학자들이 모방하고 싶은 천연 소재 가운데 항상 으뜸으로 생각되어 왔습니다.

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하지만 정작 거미줄이 어떻게 진화했는지는 아직도 베일에 가려 있습니다. 중국 과학자팀은 4억 년 전에 일어난 전체 게놈 복제(Whole-Genome Duplication, WGD) 사건이 거미줄의 생산을 담당하는 스피너렛 (spinneret)의 진화를 촉진했다는 사실과 다리에서 진화한 것 같다는 증거를 발견했습니다.

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연구팀은 거미줄을 만드는 거미와 거미줄을 만들지 않는 전갈 같은 근연 그룹들의 유전자를 비교해서 거미줄을 만드는 유전자가 생각보다 오래된 4억 3800만년 전 전체 게놈 복제 사건에서 유래했다는 증거를 확인했습니다. 연구팀은 이에 관련된 abd-A-1과 abd-A-2라는 두 개의 주요 유전자를 발견했습니다. 이들은 스피너렛의 주요 조절자로 작용합니다. 이 유전자는 Hox 유전자(몸의 머리에서 꼬리로의 배치를 결정하는 유전자)와 관련이 있으며, 다리 형성에 관여하는 유전자와 유사한 기능을 합니다.

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거미줄 생산 기관의 유래에 대해 과학자들은 다리에서 유래했다는 가설과 아가미에서 유래했다는 가설을 두고 논쟁을 벌여 왔습니다. 이번 연구는 다리에서 유래했다는 점을 시사했습니다. 연구팀은 좀 더 확실히 알아보기 위해 단세포 시퀀싱(single-cell sequencing)과 CRISPR/Cas9 유전자 편집을 통해 거미 배아의 유전자 발현 패턴을 분석했습니다. 그 결과, 스피너렛의 유전자 프로파일(유전적 지문)이 다리의 발달과 매우 유사하다는 사실을 확인했습니다. 또한 dac-1 유전자(다리 형성에 중요한 유전자)를 제거하면 스피너렛이 제대로 발달하지 않음을 확인함으로써, 다리에서 진화한 구조임을 강력히 입증했습니다.

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사실 위치를 생각하면 다리에서 변형되었다는 것이 가장 자연스러워 보입니다. 아무튼 우연히 이 기능을 진화시킨 덕분에 거미는 절지동물 뿐 아니라 전체 동물군 가운데 가장 성공적인 포식자로 진화할 수 있었습니다. 최초의 거미줄은 과연 어떤 모습이었을지도 궁금해지는 연구입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-01-spider-spinneret-evolution-genome-duplication.html

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Fengyuan Li et al, An ancient genome duplication event drives the development and evolution of spinnerets in spiders, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adw2173

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