환경에 따라 변하는 사랑 전략
처녀생식 뒤에 숨겨진 비밀
사이언스타임즈 라운지 인공섬 위에 아라비아 전통 목선의 돛 모양처럼 지어진 ‘버즈 알 아랍’은 두바이의 상징적 건축물로서, 세계에서 유일한 7성 호텔이다. 올해 초 이 호텔 지하 수족관에 사는 암컷 지브라 상어 한 마리가 4년 연속 처녀생식으로 새끼를 부화시켜 화제가 된 적이 있다.
처녀생식이란 난자와 정자의 결합이 아니라 난자만의 분열로 배아가 발생하는 현상을 일컫는다. 주로 벌, 진딧물, 물벼룩 등의 하등동물이나 서태평양상의 단절된 섬들에 분포하는 도마뱀붙이 같은 파충류종이 처녀생식을 한다.
처녀생식이란 난자와 정자의 결합이 아니라 난자만의 분열로 배아가 발생하는 현상을 일컫는다. 주로 벌, 진딧물, 물벼룩 등의 하등동물이나 서태평양상의 단절된 섬들에 분포하는 도마뱀붙이 같은 파충류종이 처녀생식을 한다.
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| ▲ 처녀생식이란 난자와 정자의 결합이 아니라 난자만의 분열로 배아가 발생하는 현상을 일컫는다. ⓒmorgueFile free photo |
처녀생식을 하는 종들의 대부분은 유성생식을 했던 선조들의 후예인 것으로 알려져 있다. 따라서 처녀생식을 하더라도 유성생식 때의 습성을 그대로 간직하고 있는 종들도 꽤 있다.
멕시코와 텍사스의 하천에 서식하는 포에실라옵시스라는 작은 물고기는 처녀생식만 하므로 아예 수컷이 존재하지 않는다. 그런데 이 물고기들이 알을 부화시키기 위해선 반드시 정자의 자극이 필요하다. 따라서 포에실라옵시스 암컷들은 다른 종의 수컷들에게 자신들의 알을 마치 같은 종의 알인 양 속여서 그들에게 정자를 빌린다.
또 미국 남서부 지역에 서식하는 채찍꼬리도마뱀도 처녀생식을 하는데, 발정기가 아닌 암컷이 발정기의 암컷 위에 올라가 몇 분 동안이나 교미하는 흉내를 낸다. 그들이 유전자를 주고받지도 않으면서 그런 행동을 하는 까닭은 그래야 밑에 깔린 암컷의 호르몬 분비가 촉진돼 생식의 속도를 높일 수 있기 때문이다.
처녀생식으로 태어난 자손은 생존에 불리해
암수가 야생에서의 에너지 손실과 포식동물로부터의 위험을 감수하면서 짝짓기의 유성생식으로 번식하는 까닭은 유전자의 다양성을 확보해 생존에 유리한 자손을 생산하기 위해서다. 처녀생식과 유성생식이 공존하는 물벼룩을 통한 실험결과를 보면 짝짓기의 효과가 명백하게 드러난다.
미국 인디애나대 연구팀이 물벼룩 중 이성 간 짝짓기를 하는 집단과 처녀생식을 하는 집단을 구별해 여러 대에 걸쳐 자손들의 유전자 돌연변이가 얼마나 일어나는지 분석한 결과, 처녀생식 집단은 짝짓기 집단보다 생존에 불리한 돌연변이 발생량이 4배가 많게 나타난 것. 즉, 짝찟기를 통해 태어난 자손들의 경우 처녀생식 자손보다 생존율이 4배나 높다는 의미가 된다.
그럼에도 포에실라옵시스나 채찍꼬리도마뱀 같은 동물들은 왜 유성생식을 버리고 위장 교미 행동을 하면서까지 처녀생식 전략을 택한 걸까.
처녀생식을 하는 대부분의 종에서 발견되는 생태학적 특성은 성장이나 번식이 어려운 지역에 주로 서식한다는 점이다. 예를 들면, 채찍꼬리도마뱀은 강이 범람하는 평원처럼 식물들이 일시에 자라나 급속히 파괴되는 불안정한 지역에서 주로 발견된다. 또 토양의 깊고 안전한 곳에 서식하는 지렁이는 유성생식을 하지만, 썩은 나무나 낙엽이 쌓인 토양 상층부에 사는 지렁이의 경우 처녀생식을 하는 것으로 알려져 있다.
이처럼 불안정하고 생태계 교란이 발생하는 곳에서 서식하는 생물종이 급속한 번식을 하기 위해 선택한 전략이 바로 처녀생식인 셈이다. 두바이의 7성급 호텔에 사는 지브라 상어가 그처럼 연속으로 처녀생식을 한 것도 수컷과의 접촉이 없는 불안정한 포획 상태에 있었기 때문이다.
또 새로운 서식지를 개척해나가는 암컷의 경우 수컷과 만나 기회가 희박하므로 처녀생식 전략은 상당한 우위로 작용하기도 한다.
기존 통념을 뒤집는 처녀생식의 미스터리
그런데 처녀생식이 수컷과의 접촉이 없는 등의 척박한 환경에서만 발생하는 진기한 일이 아니라, 주로 유성생식을 하는 척추동물들 사이에서도 처녀생식이 기존 통념보다 훨씬 더 흔하게 일어난다는 연구결과가 최근 발표돼 주목을 끌고 있다.
미국 툴사대 연구팀은 야생의 북아메리카 독사와 늪살모사 등 독사 2종을 잡아 실험실에서 알을 낳도록 한 후 유전자 검사를 한 결과, 수컷의 기여 비율이 극소량에 불과했다는 연구결과를 ‘바이올로지 레터’에 게재했다.
그 뱀들은 포획 당시 암컷을 원하는 수컷들과 함께 있었는데도 불구하고, 어떤 이유에서인지 암컷이 짝짓기를 통해 얻는 정자를 거부하고 처녀생식을 통해 새끼를 낳은 것으로 확인된 것. 이로써 암컷 뱀에게 처녀생식을 하도록 하는 요인이 수컷으로부터의 고립이 아니라는 사실이 밝혀졌다고 연구진은 주장했다.
물론 그 전에도 수컷이 있고 살기에 적합한 야생 환경에서도 처녀생식을 하는 뱀이나 상어, 도마뱀 등이 존재한다는 사실은 알려져 있었지만, 생물학적으로 이렇게 미스터리한 탄생이 어떻게 일어나는가는 아직 밝혀지지 않고 있다.
한편, 수백만 년 동안 처녀생식을 해온 흙진드기가 그들의 조상종이 했던 유성생식을 다시 시작한 사례도 연구를 통해 밝혀진 바 있다.
이 연구결과를 발표한 뉴욕대 연구팀은 크로토니데과에 속하는 그 흙진드기의 경우 다른 흙진드기와 달리 나무 위에서 보내는 시간이 많으므로, 흙보다 척박한 나무 위 환경에 더 잘 적응하기 위해 이전의 유성생식 전략을 다시 택한 것 같다는 분석을 내놓았다.
사랑은 변한다지만, 생존 환경에 따라 시시각각 변하는 생물들의 생식 전략도 참으로 신비롭기만 하다.
멕시코와 텍사스의 하천에 서식하는 포에실라옵시스라는 작은 물고기는 처녀생식만 하므로 아예 수컷이 존재하지 않는다. 그런데 이 물고기들이 알을 부화시키기 위해선 반드시 정자의 자극이 필요하다. 따라서 포에실라옵시스 암컷들은 다른 종의 수컷들에게 자신들의 알을 마치 같은 종의 알인 양 속여서 그들에게 정자를 빌린다.
또 미국 남서부 지역에 서식하는 채찍꼬리도마뱀도 처녀생식을 하는데, 발정기가 아닌 암컷이 발정기의 암컷 위에 올라가 몇 분 동안이나 교미하는 흉내를 낸다. 그들이 유전자를 주고받지도 않으면서 그런 행동을 하는 까닭은 그래야 밑에 깔린 암컷의 호르몬 분비가 촉진돼 생식의 속도를 높일 수 있기 때문이다.
처녀생식으로 태어난 자손은 생존에 불리해
암수가 야생에서의 에너지 손실과 포식동물로부터의 위험을 감수하면서 짝짓기의 유성생식으로 번식하는 까닭은 유전자의 다양성을 확보해 생존에 유리한 자손을 생산하기 위해서다. 처녀생식과 유성생식이 공존하는 물벼룩을 통한 실험결과를 보면 짝짓기의 효과가 명백하게 드러난다.
미국 인디애나대 연구팀이 물벼룩 중 이성 간 짝짓기를 하는 집단과 처녀생식을 하는 집단을 구별해 여러 대에 걸쳐 자손들의 유전자 돌연변이가 얼마나 일어나는지 분석한 결과, 처녀생식 집단은 짝짓기 집단보다 생존에 불리한 돌연변이 발생량이 4배가 많게 나타난 것. 즉, 짝찟기를 통해 태어난 자손들의 경우 처녀생식 자손보다 생존율이 4배나 높다는 의미가 된다.
그럼에도 포에실라옵시스나 채찍꼬리도마뱀 같은 동물들은 왜 유성생식을 버리고 위장 교미 행동을 하면서까지 처녀생식 전략을 택한 걸까.
처녀생식을 하는 대부분의 종에서 발견되는 생태학적 특성은 성장이나 번식이 어려운 지역에 주로 서식한다는 점이다. 예를 들면, 채찍꼬리도마뱀은 강이 범람하는 평원처럼 식물들이 일시에 자라나 급속히 파괴되는 불안정한 지역에서 주로 발견된다. 또 토양의 깊고 안전한 곳에 서식하는 지렁이는 유성생식을 하지만, 썩은 나무나 낙엽이 쌓인 토양 상층부에 사는 지렁이의 경우 처녀생식을 하는 것으로 알려져 있다.
이처럼 불안정하고 생태계 교란이 발생하는 곳에서 서식하는 생물종이 급속한 번식을 하기 위해 선택한 전략이 바로 처녀생식인 셈이다. 두바이의 7성급 호텔에 사는 지브라 상어가 그처럼 연속으로 처녀생식을 한 것도 수컷과의 접촉이 없는 불안정한 포획 상태에 있었기 때문이다.
또 새로운 서식지를 개척해나가는 암컷의 경우 수컷과 만나 기회가 희박하므로 처녀생식 전략은 상당한 우위로 작용하기도 한다.
기존 통념을 뒤집는 처녀생식의 미스터리
그런데 처녀생식이 수컷과의 접촉이 없는 등의 척박한 환경에서만 발생하는 진기한 일이 아니라, 주로 유성생식을 하는 척추동물들 사이에서도 처녀생식이 기존 통념보다 훨씬 더 흔하게 일어난다는 연구결과가 최근 발표돼 주목을 끌고 있다.
미국 툴사대 연구팀은 야생의 북아메리카 독사와 늪살모사 등 독사 2종을 잡아 실험실에서 알을 낳도록 한 후 유전자 검사를 한 결과, 수컷의 기여 비율이 극소량에 불과했다는 연구결과를 ‘바이올로지 레터’에 게재했다.
그 뱀들은 포획 당시 암컷을 원하는 수컷들과 함께 있었는데도 불구하고, 어떤 이유에서인지 암컷이 짝짓기를 통해 얻는 정자를 거부하고 처녀생식을 통해 새끼를 낳은 것으로 확인된 것. 이로써 암컷 뱀에게 처녀생식을 하도록 하는 요인이 수컷으로부터의 고립이 아니라는 사실이 밝혀졌다고 연구진은 주장했다.
물론 그 전에도 수컷이 있고 살기에 적합한 야생 환경에서도 처녀생식을 하는 뱀이나 상어, 도마뱀 등이 존재한다는 사실은 알려져 있었지만, 생물학적으로 이렇게 미스터리한 탄생이 어떻게 일어나는가는 아직 밝혀지지 않고 있다.
한편, 수백만 년 동안 처녀생식을 해온 흙진드기가 그들의 조상종이 했던 유성생식을 다시 시작한 사례도 연구를 통해 밝혀진 바 있다.
이 연구결과를 발표한 뉴욕대 연구팀은 크로토니데과에 속하는 그 흙진드기의 경우 다른 흙진드기와 달리 나무 위에서 보내는 시간이 많으므로, 흙보다 척박한 나무 위 환경에 더 잘 적응하기 위해 이전의 유성생식 전략을 다시 택한 것 같다는 분석을 내놓았다.
사랑은 변한다지만, 생존 환경에 따라 시시각각 변하는 생물들의 생식 전략도 참으로 신비롭기만 하다.
 저작권자 2012.09.21 ⓒ ScienceTimes |
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