흰개미는 사회성이 진화할수록 유전자는 감소한다?

 (Physogastric termite queen (top left) of Macrotermes michaelseni being groomed by workers and the larger king, with soldiers in the foreground. Credit: Jan Sobotnik/University of Sydney)

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개미, 벌, 흰개미는 사회적 곤충의 대명사이지만, 사실 전혀 다른 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 개미와 벌은 같은 벌목이고 자매끼리 군집을 형성하지만, 흰개미는 사실 바퀴벌레와 같은 그룹으로 남매들이 군집을 이루고 있습니다.

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따라서 여왕 흰개미만 있는 게 아니라 왕 흰개미도 있다는 특징을 지니고 있는데, 왕과 여왕은 누가 죽기 전엔 일부일처제로 평생을 함께하는 곤충 사회에서 보기 드문 특징을 지니고 있습니다.

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호주 시드니 대학의 네이슨 로 교수 Professor Nathan Lo from the University of Sydney's School of Life and Environmental Sciences 연구팀은 흰개미의 일부일처제 (Monogamy)가 어떻게 진화했고 이들이 사회적 곤충이 되는 과정에 어떻게 연관되어 있는지 연구했습니다.

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연구팀은 흰개미의 근연 그룹인 바퀴벌레와 숲바퀴, 그리고 다양한 사회적 복잡도를 지닌 흰개미들의 유전자를 분석했습니다. 그 결과 놀랍게도 사회화와 일부일처제 진화 과정에서 유전자가 추가된 것이 아니라 소실되었다는 사실이 밝혀졌습니다. 사회적으로 복잡해질수록 흰개미의 유전적 복잡도도 같이 감소했습니다.

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이는 우리의 일반적인 생각과 다른 결과이지만, 합리적인 이유가 있습니다. 흰개미는 인간과 동일하게 이배수성(Diplodiploidy)을 지닌 생물로 암수가 동일하게 2개의 유전자 쌍을 지니고 있습니다. 개미처럼 반배수성이라 자매만 가지고 유전적으러 매우 동일한 군집을 구성 (암컷은 유전자가 두 세트(2n)지만 수컷은 한 세트(n)인 구조)하지 않고 암수가 함께 하는데 군집에서 동일한 유전자 구성을 하기 위해 평생 하나의 암수가 새끼를 낳습니다.

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그 결과 조상인 바퀴벌레처럼 수컷끼리 경쟁을 위해 운동성 좋은 정자가 필요 없게됩니다. 이번 연구에서는 정자 운동성에 관련된 유전자가 대부분 소실되어 아예 꼬리도 없는 상태가 된 이유가 밝혀졌습니다. 그리고 이밖에 다른 유전자들도 많이 소실되었는데, 먹이가 한 가지로 고정되고 이마저도 장내 미생물에 의해 분해되는 구조를 지니면서 소화기관도 복잡한 효소를 지닐 필요가 없게 된 것이 이유로 생각됩니다.

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아무튼 사회가 복잡해질수록 유전자도 복잡해질 것이라는 우리의 상상을 벗어나는 결과인데, 인간의 뇌도 사실은 수렵채집 시절보다 현재가 조금 용적이 줄었다는 연구와 일맥상통하는 부분이 있는 것 같습니다.

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참고

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Why termite kings and queens are monogamous: Scientists uncover surprising answer (phys.org)

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Yingying Cui et al, Nutritional specialization and social evolution in woodroaches and termites, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adt2178. www.science.org/doi/10.1126/science.adt2178