맹금류 4종 고품질 게놈지도 완성
맹금류 4종 고품질 게놈지도 완성
  • 강지희
  • 승인 2019.10.03 13:55
  • 조회수 823
  • 댓글 0
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출처: 환경부
게놈 해독이 되어 있는 맹금류의 계통도. 출처: 환경부

환경부 소속 국립생물자원관이 한국에 서식하는 수리부엉이, 소쩍새 등 맹금류 4종의 표준게놈 지도를 처음으로 완성하고 대규모 조류 게놈 비교를 통해 맹금류 진화와 야행성 조류의 특성을 규명했습니다. 이번 연구는 총 20종(맹금류 16종, 비맹금류 4종)의 야생조류를 대상으로 국립생물자원관이 울산과학기술원 등과 2015년부터 3년 간 실시했는데요. 이중 올빼미과에 속한 수리부엉이(멸종위기 야생생물 Ⅱ급)와 소쩍새, 매과인 황조롱이, 수리과인 말똥가리 등 4종의 고품질 표준게놈 지도를 완성했다고 합니다.

 

게놈을 분석했더니

 

게놈(Genome)이란 한 개체의 총 염기서열로 한 생물종의 거의 완전한 유전자 정보의 총합을 말합니다. 표준게놈은 한 생물종의 대표 유전체 지도로 해독된 염기서열을 가장 길고 정확하게 조립하고 유전자 부위를 판독해 완성한 지도죠. 연구진이 표준게놈을 분석한 결과 맹금류는 사람 게놈의 3분의 1정도인 약 12억 개의 염기쌍을 가지며 네 종 모두 약 1만 7,000여 개의 유전자를 포함하고 있음을 확인했습니다.

출처: 환경부
유전체 서열상의 이형접합률로 본 유전다양성. 출처: 환경부

유전체 서열이 해독된 맹금류 개체의 유전다양성을 분석한 결과 대부분의 맹금류는 동일개체 내의 염기서열 변이가 많아 유전적으로 건강한 반면 멸종위기 야생생물 I급인 흰꼬리수리는 염기서열 변이가 아주 적어 멸종위험이 높다고 합니다. 부모세대에게 받은 유전자의 염기서열 변이가 거의 없으면 부모세대의 게놈 서열이 비슷해 집단의 개체 간 유전변이와 유전적 다양성이 낮다고 추정할 수 있습니다.

수리부엉이. 출처: 환경부
수리부엉이. 출처: 환경부
소쩍새. 출처: 환경부
소쩍새. 출처: 환경부
말똥가리. 출처: 환경부
말똥가리. 출처: 환경부
황조롱이. 출처: 환경부
황조롱이. 출처: 환경부

연구진은 맹금류의 특성에 맞게 진화해온 유전자를 찾기 위해 맹금류 4종(수리부엉이, 소쩍새, 말똥가리, 황조롱이)의 표준게놈을 포함해 전체 조류를 대표하는 15개 목 25종의 게놈을 정밀 비교했는데요. 연구진은 맹금류는 닭을 포함한 다른 조류에 비해 청각 등 신경계에 영향을 주는 유전자들이 많았으며 시각 신호 전달 및 에너지 대사에 영향을 미치는 유전자들이 맹금류에서 특이하게 진화해 왔음을 확인했습니다.

출처: 환경부
맹금류와 비맹금류 비교결과. 출처: 환경부

또한, 매과, 수리과, 올빼미과는 아주 오래전에 분화돼 유전적으로 서로 멀리 떨어져 있음에도 뛰어난 시력과 반응성 등 맹금류의 신체적 능력을 보여주는 감각이나 운동기관에 특화된 유전자들을 공통적으로 갖고 있었다고 합니다. 

출처: 환경부
야행성 조류(올빼미목)와 주행성 조류 게놈 비교. 출처: 환경부

아울러 연구진은 야행성인 올빼미과의 특성에 주목해 야행성 조류에서 공통적으로 진화한 유전자를 분석했습니다. 그 결과 연구진은 야행성 조류의 색깔을 구별하는 유전자가 퇴화된 반면 빛을 감지하고 어두운 곳에서 대상을 식별할 수 있는 유전자들이 특이하게 진화했고 냄새감지 유전자가 많으며 소리를 감지하는 유전자와 생체리듬 유전자의 진화 속도가 빠름을 확인했습니다.

 

연구진은 "게놈 수준에서 유전다양성을 파악하면 조류의 보전을 위한 기초자료를 제공할 수 있다. 본 연구에 사용된 멸종위기종(11종)의 개체는 대부분 유전적으로 건강한 것으로 파악됐지만 흰꼬리수리의 경우 분석된 개체의 이형접합률이 아주 낮아 유전적으로 매우 취약한 것으로 나타났다"며 "흰꼬리수리의 경우 더 많은 개체를 대상으로 한 유전다양성 분석과 이에 따른 적절한 보전 방안을 찾아야 할 필요가 있다"고 말했습니다.

 

여주홍 국립생물자원관 유용자원분석과장은 "이번 연구는 최초로 맹금류 4종의 전체 게놈 해독과 대규모 게놈 비교분석을 통해 생태계 최상위 포식자인 맹금류의 진화와 야행성 조류의 특성을 유전적으로 규명한 데 큰 의미가 있다"며 "앞으로도 야생생물 보전을 위한 기반자료 확보를 위해 다양한 자생생물을 대상으로 게놈 해독을 지속적으로 추진할 예정"이라고 밝혔습니다. 

 

##참고자료##

 

  • 배미정, 오현선, 나광석 <내 옆의 선생님 완자 생명과학II> 비상교육.


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