Science
왼나사 모양의 껍질을 가진 사츠마 달팽이가 살아남을 수 있는 이유
피.작.두™/血
2010. 12. 18. 09:03
생물의 진화는 과학자들의 경탄을 자아낼 만큼 합목적적으로 진행된다. 예컨대 치타는 진화의 결과 동물 최고의 스피드를 지니게 되었고, 나방은
나무껍질과 거의 구별할 수 없는 모습을 갖게 되었다. 그러나 일부 달팽이의 경우 단지 `천적(뱀)의 턱모양과 어울리지 않는 형태`를 띠기만 하면
그만이다. Nature Communications 최근호에 실린 논문에 의하면, 일부 사츠마 달팽이(Satsuma)의 껍데기는 왼나사(왼쪽으로
감긴 나사)의 모양을 하고 있는데, 이것은 사츠마 달팽이를 공격하는 뱀이 `오른나사 모양의 껍데기`를 가진 달팽이의 조상을 공격하기에 적합하도록
진화했기 때문이라고 한다.
달팽이 속(屬)에는 껍질이 오른나사(dextral) 모양인 것과 왼나사(sinistral) 모양인 것의 두 가지 종류가 있지만, 사츠마 달팽이에는 오른나사 모양의 껍질과 왼나사 모양의 껍질을 보유한 종이 모두 존재한다. 하지만 자연계에는 오른나사 모양의 사츠마 달팽이가 대세를 이루고 있고, 왼나사 모양의 사츠마 달팽이는 오른나사 모양의 사츠마 달팽이와 교배를 할 수 없어, 배우자를 찾지 못한 왼나사 모양의 사츠마 달팽이는 도태될 가능성이 높다. 그럼에도 불구하고 왼나사 모양의 사츠마 달팽이는 - 비록 소수지만 - 버젓이 존재하고 있다. 따라서 과학자들은 "무작위 돌연변이로 발생한 왼나사 모양의 사츠마 달팽이가 살아남는 방법은 무엇일까?"라는 의문을 품어 왔다.
이번 연구는 이러한 의문에 대한 답을 제공한다. 연구진에 의하면 "왼나사 모양의 사츠마 달팽이가 오른나사 모양의 달팽이에 비해 배우자를 찾기가 불편한 것은 사실이지만, 사츠마 달팽이의 천적인 뱀의 공격을 막아낼 수 있어 생존능력 면에서 메리트가 있다."고 한다. 다시 말해서 `생존상의 이점`(survival advantage)이 `생식상의 불리함`(mating disadvantage)을 극복하게 해 준다는 것이다. 나아가 왼나사 모양의 껍질은 오른나사 모양의 사츠마 달팽이와의 교배를 막아 생식적 격리(reproductive isolation, 개체의 생식기관의 구조나 생식시기 등의 차이가 원인이 되어 어떤 개체군에서 별개의 개체군이 분리, 독립되어 간다고 하는 이론)를 초래하고 완전히 새로운 종의 진화를 가능하게 한 것으로 보인다. "이번 연구는 진화유전학의 통설을 뒤집는 획기적 사실을 제시하고 있다. 우리는 하나의 유전자 돌연변이가 적응(adaptation)과 종분화(speciation)에 모두 큰 영향을 미치는 사례를 발견하였다."고 이번 연구를 주도한 일본 토호쿠 대학의 마사키 호소 박사(생태학)는 말했다.
연구진의 연구 내용을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다: ① 호소 박사가 이끄는 연구진은 `천적(뱀)의 존재가 왼나사 모양의 사츠마 달팽이의 진화에 미치는 영향`을 관찰하기 위해, 먼저 뱀(Pareas iwasakii)이 달팽이를 잡아먹는 방법을 면밀히 관찰했다. 관찰 결과, 이 뱀은 왼쪽 턱보다 오른쪽 턱에 이빨이 더 많아 오른나사 모양의 달팽이는 잘 잡아먹지만 왼나사 모양의 달팽이는 잘 잡아먹지 못하는 것으로 나타났다. 실험 결과 오른나사 모양의 달팽이는 100%가 뱀에게 잡아먹혔지만, 왼나사 모양의 달팽이 중 뱀에게 잡아먹힌 것은 12.5%에 불과한 것으로 밝혀졌다. ② 연구진은 다음으로, 사츠마 달팽이와 P. iwasaki의 지리적 분포를 분석한 결과, `달팽이만 서식하는 곳`보다 `두 동물이 모두 서식하는 곳`에서 왼나사 모양의 달팽이가 더 많이 발견된다는 결론을 얻었다. ③ 마지막으로, DNA를 기반으로 한 달팽이의 계통발생도를 분석한 결과, 사츠마 달팽이의 경우 왼나사 모양 달팽이의 출현빈도는 일반적인 경우(진화의 추진력이 없는 경우)보다 6배나 높은 것으로 밝혀졌다.
이번 연구에 대해 관련 전문가들은 놀라움을 표시하고 있다. "우리도 뱀이 왼나사 모양의 달팽이를 잡아먹는 데 곤란을 겪는다는 것쯤은 알고 있었다. 그러나 마사키 박사는 `뱀의 존재가 왼나사 모양 달팽이의 진화를 가속화시켰다`는 결론을 제시했는데, 이는 매우 설득력 있는 종분화 메커니즘이라고 생각된다."고 네덜란드 자연사 박물관의 메노 쉴추이젠 박사(진화생태학)는 논평했다. 이번 연구는 달팽이의 껍질이 왼나사 또는 오른나사의 모양을 띠는 이유를 진화학적 관점에서 설명함으로써, 생물의 진화가 얼마나 합목적적으로 진행되는지를 깨닫게 해 준다.
기사출처: "Left turn saves snails from snakes", Nature News, Published online 7 December 2010 | Nature | doi:10.1038/news.2010.658
논문원본: "A speciation gene for left?right reversal in snails results in anti-predator adaptation", Nature Commun. doi:10.1038/ncomms1133 (2010).
달팽이 속(屬)에는 껍질이 오른나사(dextral) 모양인 것과 왼나사(sinistral) 모양인 것의 두 가지 종류가 있지만, 사츠마 달팽이에는 오른나사 모양의 껍질과 왼나사 모양의 껍질을 보유한 종이 모두 존재한다. 하지만 자연계에는 오른나사 모양의 사츠마 달팽이가 대세를 이루고 있고, 왼나사 모양의 사츠마 달팽이는 오른나사 모양의 사츠마 달팽이와 교배를 할 수 없어, 배우자를 찾지 못한 왼나사 모양의 사츠마 달팽이는 도태될 가능성이 높다. 그럼에도 불구하고 왼나사 모양의 사츠마 달팽이는 - 비록 소수지만 - 버젓이 존재하고 있다. 따라서 과학자들은 "무작위 돌연변이로 발생한 왼나사 모양의 사츠마 달팽이가 살아남는 방법은 무엇일까?"라는 의문을 품어 왔다.
이번 연구는 이러한 의문에 대한 답을 제공한다. 연구진에 의하면 "왼나사 모양의 사츠마 달팽이가 오른나사 모양의 달팽이에 비해 배우자를 찾기가 불편한 것은 사실이지만, 사츠마 달팽이의 천적인 뱀의 공격을 막아낼 수 있어 생존능력 면에서 메리트가 있다."고 한다. 다시 말해서 `생존상의 이점`(survival advantage)이 `생식상의 불리함`(mating disadvantage)을 극복하게 해 준다는 것이다. 나아가 왼나사 모양의 껍질은 오른나사 모양의 사츠마 달팽이와의 교배를 막아 생식적 격리(reproductive isolation, 개체의 생식기관의 구조나 생식시기 등의 차이가 원인이 되어 어떤 개체군에서 별개의 개체군이 분리, 독립되어 간다고 하는 이론)를 초래하고 완전히 새로운 종의 진화를 가능하게 한 것으로 보인다. "이번 연구는 진화유전학의 통설을 뒤집는 획기적 사실을 제시하고 있다. 우리는 하나의 유전자 돌연변이가 적응(adaptation)과 종분화(speciation)에 모두 큰 영향을 미치는 사례를 발견하였다."고 이번 연구를 주도한 일본 토호쿠 대학의 마사키 호소 박사(생태학)는 말했다.
연구진의 연구 내용을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다: ① 호소 박사가 이끄는 연구진은 `천적(뱀)의 존재가 왼나사 모양의 사츠마 달팽이의 진화에 미치는 영향`을 관찰하기 위해, 먼저 뱀(Pareas iwasakii)이 달팽이를 잡아먹는 방법을 면밀히 관찰했다. 관찰 결과, 이 뱀은 왼쪽 턱보다 오른쪽 턱에 이빨이 더 많아 오른나사 모양의 달팽이는 잘 잡아먹지만 왼나사 모양의 달팽이는 잘 잡아먹지 못하는 것으로 나타났다. 실험 결과 오른나사 모양의 달팽이는 100%가 뱀에게 잡아먹혔지만, 왼나사 모양의 달팽이 중 뱀에게 잡아먹힌 것은 12.5%에 불과한 것으로 밝혀졌다. ② 연구진은 다음으로, 사츠마 달팽이와 P. iwasaki의 지리적 분포를 분석한 결과, `달팽이만 서식하는 곳`보다 `두 동물이 모두 서식하는 곳`에서 왼나사 모양의 달팽이가 더 많이 발견된다는 결론을 얻었다. ③ 마지막으로, DNA를 기반으로 한 달팽이의 계통발생도를 분석한 결과, 사츠마 달팽이의 경우 왼나사 모양 달팽이의 출현빈도는 일반적인 경우(진화의 추진력이 없는 경우)보다 6배나 높은 것으로 밝혀졌다.
이번 연구에 대해 관련 전문가들은 놀라움을 표시하고 있다. "우리도 뱀이 왼나사 모양의 달팽이를 잡아먹는 데 곤란을 겪는다는 것쯤은 알고 있었다. 그러나 마사키 박사는 `뱀의 존재가 왼나사 모양 달팽이의 진화를 가속화시켰다`는 결론을 제시했는데, 이는 매우 설득력 있는 종분화 메커니즘이라고 생각된다."고 네덜란드 자연사 박물관의 메노 쉴추이젠 박사(진화생태학)는 논평했다. 이번 연구는 달팽이의 껍질이 왼나사 또는 오른나사의 모양을 띠는 이유를 진화학적 관점에서 설명함으로써, 생물의 진화가 얼마나 합목적적으로 진행되는지를 깨닫게 해 준다.
기사출처: "Left turn saves snails from snakes", Nature News, Published online 7 December 2010 | Nature | doi:10.1038/news.2010.658
논문원본: "A speciation gene for left?right reversal in snails results in anti-predator adaptation", Nature Commun. doi:10.1038/ncomms1133 (2010).