[생태 돋보기] 볼바키아, 성을 교란하라/정길상 국립생태원 생태기반연구실장

입력 : ㅣ 수정 : 2016-08-16 00:11

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정길상 국립생태원 생태기반연구실장
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▲ 정길상 국립생태원 생태기반연구실장

다윈은 ‘생존과 번식’이라는 생명체의 화두를 진화이론으로 집대성했다. 다윈 이후 생물학자들은 각 생명체가 어떻게 생존하고 번식하는지에 대한 물음과 해답을 찾고자 노력해왔고 또 많은 답들을 찾아냈다. 주변에서 흔히 보는 고등한 생명체는 성이라고 하는 매우 독창적인 방법으로 번식한다. 다윈은 생물의 성비에 관해 1871년 저서 ‘인간의 유래와 성 선택’에서는 명확히 기술했지만 무슨 이유에선지 1874년 2판에서는 자신의 가설을 버렸다.

신다윈주의의 선두주자 중 한 명인 피셔는 생물의 성과 성비에도 관심을 보였는데 우리가 흔히 얘기하는 ‘일대일 성비’에 대해 최초로 해석한 연구자이기도 하다. 다윈 이후 최고의 진화생물학자로 불리는 해밀턴은 1967년 ‘사이언스’에 획기적 논문을 발표하는데, 벌의 성비가 왜 암컷으로 치우치는지와 성을 교란함으로써 이득을 취하는 이기적인 존재에 대한 예측이었다. 그로부터 4년 후인 1971년 미국의 옌과 바는 집모기류의 개체군 간 번식 실패가 모기의 세포질에 살고 있는 ‘볼바키아’(Wolbachia)라는 공생 박테리아에 의한 것이라는 내용의 논문을 네이처에 발표한다.

그 후 여러 곤충에서 개체군 간 번식 실패가 볼바키아에 감염된 수컷과 감염되지 않은 암컷이 교미하는 경우 일어난다는 것을 알게 됐다. 그 현상이 20세기 기초 곤충학의 8대 발견 중 하나인 ‘세포질 불합치’다. 또 번식 실패뿐 아니라 다른 작용을 일으킨다는 사실도 차례로 알게 된다. 일부 나비와 딱정벌레에서 볼바키아는 수컷이 될 알을 발생 초기에 죽인다. 공벌레는 유전적으로 수컷인 개체가 볼바키아에 감염되면 정상적인 암컷으로 태어나 다른 수컷과 교미해 자손을 낳는다. 여러 기생벌류에서는 수컷 자체가 없이 모든 자손이 볼바키아에 감염돼 암컷으로 발생해 자손을 낳는 단위생식을 한다. 성을 교란함으로써 이득을 취하는 이기적 존재에 대한 해밀턴의 예측이 들어맞는 순간이다.

성의 진화를 설명하는 이론 중 하나는 ‘기생체에 대한 저항기작’이다. 그런데 볼바키아는 그 성을 교란할 수 있게 진화했다. 그렇다면 개체는 자체적으로 성을 결정하는 시스템이 있음에도 불구하고 볼바키아는 왜 이런 일을 벌이고 이토록 성공적일까. 비밀은 볼바키아 삶의 터전이 숙주의 세포질이라는 데 있다. 고등동물에서 수컷은 자손에게 유전자만 제공하는 반면 암컷은 세포질도 함께 전달한다. 따라서 볼바키아는 자신의 터전을 마련해 주는 암컷으로 숙주 개체의 성을 극적으로 유도하며 필요 없는 수컷을 없애거나 감염되지 않은 암컷이 자손을 남기는 것을 세포질 불합치를 통해 억제한다. 볼바키아는 진화라는 거친 세상에서 자신의 역할을 성공적으로 수행하고 있다.
2016-08-16 29면
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