게놈 연구로 '식인 사자' 이빨에서 인간, 동물 털 확인

1898년, 수컷 사자 두 마리가 케냐의 차보 강에 있는 다리 건설자들의 야영지를 공포에 떨게 했습니다. 거대하고 갈기가 없는 이 사자들은 밤에 야영지로 기어들어가 텐트를 습격하고 희생자들을 끌고 갔습니다. 악명 높은 차보 "인간 이식 동물"은 프로젝트의 토목 기술자였던 존 헨리 패터슨 중령이 사살하기 전까지 최소 28명을 죽였습니다. 패터슨은 1925년 사자의 유해를 시카고의 필드 자연사 박물관에 팔았습니다.

새로운 연구에서 필드 박물관 연구원들은 일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스의 과학자들과 협력하여 사자의 부러진 이빨에서 조심스럽게 추출한 털을 심층 분석했습니다. 이 연구에서는 현미경과 유전체학을 사용하여 사자가 먹은 일부 종을 식별했습니다. 이 연구 결과는 저널 Current Biology 에 보고되었습니다.

털의 최초 발견은 1990년대 초에 필드 박물관의 컬렉션 관리자인 토마스 그노스케가 보관소에서 사자의 두개골을 발견하고 그들이 먹은 것의 흔적을 찾기 위해 조사했을 때 발생했습니다. 그는 갈기가 없음에도 불구하고 완전히 성장한 노령의 성인 수컷이라는 것을 처음으로 알아냈습니다. 그는 또한 사자의 손상된 이빨에 노출된 구멍에 수천 개의 부러지고 압축된 털이 평생 동안 축적되었다는 것을 처음으로 알아챘습니다.

2001년, 루즈벨트 대학교 교수이자 필드 박물관 겸임 큐레이터인 그노스키와 줄리안 케르비스 피터한스는 처음으로 이빨의 손상된 상태(그들은 이것이 사자가 인간을 포식하는 데 기여했을 수 있다고 가정)와 부러지거나 부분적으로 치유된 이빨에 박힌 털의 존재에 대해 보고했습니다. 일부 털에 대한 예비 분석 결과 엘랜드, 임팔라, 오릭스, 고슴도치, 멧돼지, 얼룩말에서 나온 것으로 나타났습니다.

새로운 연구에서 Gnoske와 Peterhans는 일부 털에 대한 새로운 검사를 실시했습니다. 케냐 국립 박물관의 수석 연구 과학자인 공동 저자 Ogeto Mwebi와 나이로비 대학의 연구자인 Nduhiu Gitahi는 털에 대한 미세 분석을 수행했습니다. 일리노이 대학 박사후 연구원인 Alida de Flamingh는 일리노이 대학 인류학 교수인 Ripan S. Malhi와 함께 털에 대한 유전체 조사를 주도했습니다. 그들은 사자의 이빨에서 추출한 개별 털 4개와 털 덩어리 3개에 대한 별도 샘플에 집중했습니다.

Malhi, de Flamingh 및 동료들은 생물학적 유물에 보존된 고대 DNA를 시퀀싱하고 분석하여 과거에 대해 알아가는 새로운 기술을 개발하고 있습니다. 원주민 커뮤니티와 협력하여 수행한 그들의 작업은 인간의 이주와 아메리카의 식민지 이전 및 식민지 이후 역사에 대한 수많은 통찰력을 제공했습니다. 그들은 아프리카 코끼리의 현재 및 고대 상아의 종과 지리적 기원을 결정하는 도구를 개발하는 데 도움을 주었습니다. 그들은 박물관 표본에서 DNA를 분리하고 시퀀싱하기 위한 노력을 진행했으며 아메리카에서 개의 이주와 유전체 역사를 추적했습니다.

이번 연구에서 드 플라밍은 사자 이빨의 털에 남아 있는 핵 DNA에서 연령에 따른 퇴화의 익숙한 특징을 먼저 찾아보았습니다.

"우리가 분석하는 샘플의 진위성을 확립하기 위해 우리는 DNA가 일반적으로 고대 DNA에서 발견되는 패턴을 가지고 있는지 살펴봅니다."라고 그녀는 말했습니다.

샘플이 인증되자, de Flamingh는 미토콘드리아 DNA에 집중했습니다. 인간과 다른 동물의 경우, 미토콘드리아 게놈은 어머니로부터 유전되며, 시간이 지남에 따라 모계 혈통을 추적하는 데 사용할 수 있습니다.

연구자들은 머리카락의 mtDNA에 집중하는 데는 여러 가지 이점이 있다고 말했습니다. 이전 연구에서는 머리카락 구조가 mtDNA를 보존하고 외부 오염으로부터 보호한다는 것을 발견했습니다. 또한 mtDNA는 세포에서 핵 DNA보다 훨씬 더 풍부합니다.

"미토콘드리아 유전체는 핵 유전체보다 훨씬 작기 때문에 잠재적인 먹이 종에서 재구성하기가 더 쉽습니다."라고 드 플라밍은 말했습니다.

연구팀은 잠재적인 먹이 종의 mtDNA 프로필 데이터베이스를 구축했습니다. 이 참조 데이터베이스는 털에서 얻은 mtDNA 프로필과 비교되었습니다. 연구자들은 이전 분석에서 제안된 종과 사자가 살아있을 당시 차보에 존재했던 것으로 알려진 종을 고려했습니다.

연구원들은 또한 머리카락 조각에서 mtDNA를 추출하고 분석하는 방법을 개발했습니다.

"우리는 새끼손가락 손톱보다 짧은 조각에서도 DNA를 얻을 수 있었습니다."라고 드 플라밍은 말했습니다.

"전통적으로 사람들이 머리카락에서 DNA를 얻고자 할 때, 그들은 모낭에 집중할 것입니다. 모낭에는 많은 핵 DNA가 있을 것입니다." 말리가 말했습니다. "하지만 이것은 100년 이상 된 모간 조각이었습니다."

이러한 노력으로 귀중한 정보를 얻을 수 있었습니다.

연구진은 "머리카락 DNA 분석을 통해 기린, 인간, 오릭스, 물영양, 영양, 얼룩말이 먹이로 확인됐고 사자의 털에서 유래한 것도 확인됐다"고 보고했습니다.

사자는 모계 유전 미토콘드리아 게놈을 공유하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 이들이 형제 자매라는 초기 보고를 뒷받침합니다. 이들의 mtDNA는 또한 케냐나 탄자니아에서 유래한 것과 일치했습니다.

연구진은 사자가 적어도 기린 두 마리와 얼룩말 한 마리를 잡아먹은 것을 발견했는데, 얼룩말은 차보 지역이 원산지인 것으로 추정됩니다.

연구자들은 1890년대 후반에 가장 가까운 영양 개체군이 약 50마일 떨어져 있었기 때문에 영양 mtDNA의 발견은 놀라운 일이라고 말했습니다. 그러나 역사적 보고서에 따르면 사자는 다리 건설자 캠프에서 난동을 부리기 시작하기 전에 약 6개월 동안 차보 지역을 떠났다고 합니다.

버팔로 DNA가 없고 단 하나의 버팔로 털만 있는 것은 놀라운 일이라고 드 플라밍은 말했다. "우리는 오늘날 차보의 사자가 무엇을 먹는지 보면 버팔로가 가장 선호하는 먹이라는 것을 알 수 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.

"패터슨 대령은 차보에 있는 동안 손으로 쓴 현장 일지를 보관했습니다." 케르비스 피터한스가 말했다. "하지만 그는 일지에 버팔로나 토종 소를 본 적이 없다고 기록했습니다."

케르비스 피터한스는 당시 아프리카 이 지역의 소와 물소 개체 수가 1880년대 초 인도에서 아프리카로 전파된 전염성이 매우 강한 바이러스성 질병인 소역으로 인해 엄청난 피해를 입었다고 말했습니다.

그는 "그것은 사실상 소와 케이프버팔로를 포함한 야생 동물을 멸종시켰습니다."라고 말했습니다.

인간 머리카락의 미토콘드리아 유전체는 광범위한 지리적 분포를 가지고 있으며, 과학자들은 현재 연구에서 이를 더 자세히 설명하거나 분석하는 것을 거부했습니다.

"오늘날에도 그 지역에 후손들이 있을 수 있으며, 책임감 있고 윤리적인 과학을 실천하기 위해 우리는 지역 사회 기반 방법을 사용하여 더 큰 프로젝트의 인간적 측면을 확장하고 있습니다."라고 그들은 썼습니다.

연구자들은 이 새로운 발견은 과거의 두개골과 머리카락에서 추출할 수 있는 데이터 종류를 확장하는 데 중요한 역할을 했다고 말했습니다.

"이제 우리는 100년 이상 된 사자의 단일 털 조각으로부터 완전한 미토콘드리아 유전체를 재구성할 수 있다는 것을 알게 되었습니다."라고 드 플라밍은 말했습니다.

연구자들은 사자의 이빨에 수천 개의 털이 박혀 있었고, 수년에 걸쳐 압축되었다고 말했습니다. 추가 분석을 통해 과학자들은 시간이 지남에 따라 사자의 식단을 적어도 부분적으로 재구성하고, 아마도 인간을 잡아먹는 습관이 언제 시작되었는지 정확히 알아낼 수 있을 것입니다.

말리는 또한 일리노이 대학의 칼 R. 워즈 게놈생물학 연구소에 소속되어 있습니다.

이 연구는 미국 국립과학재단과 미국 농무부의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241011140945.htm