달팽이인가, 달걀인가?

동물은 알을 낳거나 출산하는 두 가지 방법 중 하나로 번식합니다. 해양 달팽이의 알 낳기에서 생존으로의 진화론적 최근 전환을 연구함으로써 오스트리아 과학 기술 연구소(ISTA), 셰필드 대학, 예테보리 대학의 공동 연구는 유전적 특성에 대한 새로운 시각을 제시했습니다. 유기체가 전환을 할 수 있도록 하는 변화. 결과는 다음과 같이 출판되었습니다. 과학.

계란이 먼저 나왔어요. 알을 낳는 일은 동물이 육지로 진출하기 훨씬 이전인 진화론적 시대에 이미 시작되었습니다. 진화 전반에 걸쳐 곤충, 어류, 파충류, 포유류를 포함한 동물계 전반에 걸쳐 생존을 위한 독립적인 전환이 많이 있었습니다. 그러나 이러한 사례는 알에서 자손이 태어나는 데 필요한 유전적 변화의 수에 관해 우리에게 거의 가르쳐 주지 않습니다.

이제 ISTA 박사후 연구원 Sean Stankowski가 이끄는 국제 연구팀은 겸손한 해양 달팽이를 사용하여 생존으로의 전환을 뒷받침하는 유전적 변화를 밝혀냈습니다. 해양 달팽이에서 이 현상을 조사할 때 얻을 수 있는 주요 이점은 이러한 유기체에서 지난 100,000년 동안 생존이 진화했다는 것입니다. 이는 진화론적으로 눈 깜짝할 사이에 일어난 일입니다. 따라서 이러한 해양 달팽이는 생존의 유전적 기초를 밝힐 수 있는 독특한 기회를 제공할 수 있습니다. “거의 모든 포유류는 산란을 하며, 이 기능은 약 1억 4천만 년 동안 진화를 동반했습니다. 그러나 이번 연구에서 우리는 산 동물이 어떻게 완전히 독립적으로 진화했는지 조사할 수 있으며 훨씬 더 최근에는 바다 달팽이에서 조사할 수 있습니다.”라고 Stankowski는 말합니다. . 팀의 핵심 발견은 생존으로의 전환이 달팽이 게놈 주위에 흩어져 있는 약 50개의 유전적 변화에 의해 발생한다는 것입니다.

한 종, 백 개가 넘는 이름

해변 바다 달팽이인 Littorina saxatilis는 세계에서 가장 잘못 식별된 생물이라고 The Guardian이 2015년에 보도했습니다. 이 종은 북대서양 해안 전체에서 흔히 발견됨에도 불구하고 수세기에 걸쳐 과학자들은 이를 새로운 종 또는 아종으로 100번 이상 설명했습니다. . 이 모든 혼란은 이 종의 다양한 껍데기 변형과 서식지에서 비롯되었을 것입니다. 게다가 L. saxatilis는 독특한 번식 방식을 가지고 있습니다. 서식지를 공유하는 관련 해양 달팽이가 알을 낳는 동안 살아 있는 상태로 진화했습니다. “과학자들은 알을 낳는 친척들과 종을 구별하는 것이 아니라 L. saxatilis 내의 껍질 변이를 주로 연구해 왔습니다. 현실은 이 달팽이 종들이 번식 전략에 있어서 이상한 종이라는 것입니다”라고 Stankowski는 말합니다.

한걸음 한걸음씩 달걀을 잃다

놀라운 순간은 Stankowski가 전체 게놈 서열을 사용하여 L. saxatilis 및 기타 관련된 알을 낳는 Littorina 종의 계통발생수, 즉 진화적 “가계도”를 추론한 때였습니다. 그는 산란이 L. saxatilis를 알을 낳는 친척과 구별하는 유일한 특성임에도 불구하고 L. saxatilis가 단일 진화 그룹을 형성하지 않는 것 같다는 것을 보여주었습니다. 궁극적으로 Stankowski와 그의 동료들이 달팽이 게놈 전반에 걸쳐 생존의 유전적 기초를 다른 유전적 변화로부터 분리할 수 있게 된 것은 생식 전략과 조상 사이의 이러한 불일치였습니다. Stankowski는 “우리는 개인이 알을 낳는지 또는 새끼를 낳는지 결정하는 것으로 보이는 50개의 게놈 영역을 식별할 수 있었습니다.”라고 말했습니다. “우리는 각 지역이 무엇을 하는지 정확히 알지 못하지만, 알을 낳는 달팽이와 살아있는 달팽이의 유전자 발현 패턴을 비교함으로써 많은 지역을 생식 차이와 연관시킬 수 있었습니다.” 전반적으로, 결과는 지난 100,000년 동안 발생한 많은 돌연변이의 축적을 통해 생존자가 점진적으로 진화했음을 시사합니다.

라이브 베어링의 비용과 이점

연구에 따르면 살아 있는 상태로 전환하면 달팽이가 알층이 생존하고 번식할 수 없는 새로운 지역과 서식지로 퍼질 수 있게 되었습니다. 그러나 이 달팽이의 생존이 갖는 정확한 이점은 여전히 ​​미스터리로 남아 있습니다. “확실히 알 수는 없지만 산란에서 산란으로의 전환은 난자 보유 시간 증가를 선호하는 자연 선택에 의해 발생했을 수 있으며, 결국 알은 어미 내부에서 부화됩니다. 우리는 알이 더 취약했을 수 있다고 추측합니다. 건조함, 신체적 손상, 포식자 등이 있습니다.”라고 Stankowski는 말합니다. 산 채로 살아가는 새끼들은 스스로를 지킬 수 있을 때까지 외부 요인으로부터 보호받는다고 그는 덧붙였습니다. 그러나 한 가지 문제를 해결함으로써 라이브 베어링은 확실히 다른 문제를 만들었을 것입니다. “자손에 대한 추가 투자는 달팽이의 해부학, 생리학 및 면역 체계에 대한 새로운 요구 사항을 거의 확실하게 부여했을 것입니다. 우리가 확인한 많은 게놈 영역이 이러한 유형의 문제에 대응하는 데 관여할 가능성이 높습니다.”

각 유전자의 기능 매핑

이 연구는 알에서 살아있는 자손으로의 전환에 대해 새로운 사실을 밝혀 주었지만 아직 대답해야 할 질문이 많이 남아 있습니다. Stankowski는 “대부분의 유전적 혁신은 실제로 매우 오래되었으며 진화적 규모로 뒤엉켜 있어 그 기원을 연구하기가 어렵습니다”라고 말합니다. “이 달팽이 덕분에 우리는 정확히 그렇게 할 수 있었습니다. 하지만 우리는 그들이 우리에게 참신함의 기원에 관해 가르쳐 줄 수 있는 것의 표면만 긁기 시작했을 뿐입니다.” 다음 단계로 연구자들은 각 돌연변이의 기능을 지도화하기를 원합니다. Stankowski는 “우리는 각각의 유전적 변화가 달팽이의 형태와 기능을 어떻게 형성하여 생식에 이르는 과정을 단계별로 이해하는 것을 목표로 하고 있습니다.”라고 결론을 내렸습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240104150154.htm