(It may not look like much, but the Amazon molly has been cloning itself for over 100,000 years without developing harmful mutations. Credit: Fishes of Texas team / iNaturalist)
유성생식은 사실 꽤 많은 에너지와 비용을 소모하는 일입니다. 만약 짝을 찾지 못하면 후손 없이 사라질 수 있고 짝을 찾는다고 해서 반드시 짝짓기에 성공한다는 보장도 없습니다. 여기에 짝을 찾기 위해 화려한 색상을 지니거나 소리를 내는 경우 포식자의 눈길을 끌 수 있습니다.
이 모든 단점에도 유성생식은 분명한 장점을 지니고 있습니다. 두 개체의 유전자를 섞기 때문에 불리한 돌연변이가 누적되는 것을 막을 수 있다는 것입니다. 유전자 세트가 두 개면 하나가 고장나도 다른 하나로 기능을 유지할 수 있고 유전자가 멀쩡한 후손을 남길 가능성을 높일 수 있습니다.
이런 이유에서 암컷 혼자 처녀 생식이 가능해서 이 방법으로 개체 수를 유지하는 고립된 집단은 대개 1만년 정도면 불리한 돌연변이가 누적되어 멸종하는 경우가 많습니다. 하지만 과학자들은 종종 예외적인 경우를 발견하곤 합니다.
미주리 대학의 에드워드 라이스마이어 (Edward Ricemeyer, Bond Life Sciences Center, University of Missouri)와 동료들은 그 예외에 속하는 물고기인 아마존 몰리 (Amazon molly, Poecilia formosa)를 연구했습니다. 멕시코와 텍사스의 따뜻한 물에 살고 있는 이 작은 민물고기 중 일부는 모든 개체가 암컷으로 이뤄져 있습니다.
모두가 같은 유전자를 지닌 아마존 몰리는 암컷 포에실리아 멕시카나와 수컷 포에실리아 라티피나, (a female Poecilia mexicana and a male Poecilia latipinna) 두 유성 생식 종의 단일 교배를 통해 탄생했습니다. 아마존 몰리는 배아 발달을 위해 다른 근연종의 정자와 상호작용해야 하지만, 수컷의 DNA는 난자의 DNA와 융합되지 않습니다. 따라서 정자는 유전 물질을 제공하지 않습니다.
연구팀응 이들이 어떻게 예정된 멸종의 길을 10만 년 간 피해왔는지 알기 위해 아마존 몰리와 그 두 부모 종의 전체 염색체 수준 게놈을 시퀀싱했습니다. 이를 통해 연구자들은 물고기가 무성생식을 시작한 이후 발생한 모든 DNA 변화를 추적할 수 있었습니다.
연구팀은 아마존 몰리가 유성 생식을 통해 번식하는 조상보다 더 빠르게 돌연변이를 겪었음에도 불구하고 유해한 돌연변이가 축적되지 않았다는 점을 발견했습니다. 연구팀은 이 물고기가 유전자 전환을 이용하여 일반적으로 유성 생식 과정에서 부모의 유전자 재배열을 통해 해결되는 유전체 문제를 해결하기 때문이라는 사실을 알아냈습니다.
유전자 변환 (Gene conversion) DNA를 복구하는 유전자 복사 및 붙여넣기 메커니즘으로 염색체에 유해한 돌연변이가 발생하면 물고기는 종종 다른 염색체의 건강한 버전으로 해당 부위를 다시 채웁니다.
고장난 부위를 수리하는 유전자 전환 가능은 다른 종도 지니고 있지만, 아마존 몰리만큼 뛰어나지는 않습니다. 연구팀은 아마존 몰리가 새로운 돌연변이를 원래 상태로 되돌릴 확률이 확산시킬 확률보다 10.6배 더 높다는 사실을 알아냈습니다.
이런 놀라운 재주 덕분에 이 물고기는 10만 년 째 멸종을 피하고 있지만, 돌연변이 이외의 무성생식의 약점은 여전히 지니고 있습니다. 모든 개체가 유전적으로 동일한 만큼 전염병 유행에 취약하고 환경이 갑자기 변할 경우에도 적응력이 떨어집니다. 아마도 이것이 우리가 실제 환경에서 개체 수가 적은 척추동물처럼 비교적 큰 동물에서 무성생식을 잘 볼 수 없는 이유일 것입니다.
참고
https://refractor.io/biology/all-female-fish-reproduces-without-sex-cloning-amazon-polly/
Ricemeyer, E.S., Schaefer, N.K., Du, K. et al. Gene conversion empowers natural selection in a clonal fish species. Nature 652, 398–404 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10180-9
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