멸종 위기에 처한 북부 흰코뿔소의 유전체, 종 부활에 희망 제공

북부흰코뿔소는 지구상에서 가장 희귀한 동물 중 하나로, 암컷이 두 마리밖에 남지 않았고 자연적인 번식 방법도 없습니다.

스크립스 연구소, 샌디에이고 동물원 야생동물 연합, 막스 플랑크 분자유전학 연구소, 그리고 다른 연구진으로 구성된 국제 연구팀은 북부흰코뿔소의 전체 유전체 지도를 작성했습니다. 이는 첨단 번식 기술을 활용하여 심각한 멸종 위기에 처한 이 종을 멸종 위기에서 벗어나게 하는 데 중요한 진전입니다.

완전한 유전체는 이전에 개발된 북부흰코뿔소 줄기세포의 건강 상태를 분석하는 데 참고 자료로 활용될 수 있습니다. 궁극적으로 이 줄기세포는 정자와 난자를 생성하여 새로운 코뿔소를 탄생시킬 수 있을 것입니다. 이 유전체는 2025년 5월 13일 PNAS 에 게재되었습니다.

"이 획기적인 발견이 정말 흥미로운 점은 우리 생애 동안 멸종될지도 모르는 동물들을 구조할 수 있는 날이 점점 더 가까워지고 있다는 것입니다."라고 스크립스 연구소 명예교수이자 샌디에이고 동물원 야생동물연합 연구원인 공동 선임 저자 진 로링은 말합니다.

"이것은 흰코뿔소뿐만 아니라 동물 보호 분야 전체에 큰 진전입니다."

이 새로운 노력은 최첨단 DNA 시퀀싱과 유전체 매핑 기술을 결합하여 고품질 유전체를 구축했습니다. 과학자들은 2014년 사망할 때까지 샌디에이고 동물원 사파리 파크에 살았던 앙갈리푸라는 이름의 수컷 북부흰코뿔소에게서 이전에 채취한 세포를 사용했습니다.

당시 앙갈리푸의 피부 세포는 샌디에이고 동물원 야생동물 연합(San Diego Zoo Wildlife Alliance)의 냉동 동물원(Frozen Zoo®)에 냉동 보관되어 있었습니다.

"우리는 가능한 가장 정확한 게놈 지도를 만들기 위해 여러 기술을 접목했습니다."라고 로링은 말합니다. "인간 게놈 프로젝트의 코뿔소 버전과 같습니다."

이 새로운 유전체는 멸종 위기에 처한 이 종을 살리는 데 중요한 도구이기도 합니다. 2011년, 로링 연구팀은 북부흰코뿔소로부터 최초의 유도만능줄기세포를 개발했습니다. 이후 샌디에이고 동물원 야생동물연합과 협력하여 아홉 마리의 북부흰코뿔소로부터 다른 줄기세포들을 개발했습니다. 실험실에서 배양된 이 세포들은 난자와 정자를 포함한 모든 유형의 세포로 분화할 수 있으며, 이는 배아 생성에 사용될 수 있습니다.

샌디에이고 동물원 야생동물연합(San Diego Zoo Wildlife Alliance)의 보존유전학 과학자인 마리사 코로디(Marisa Korody)는 "이러한 이정표를 달성하는 데는 협력이 필수적이었습니다."라고 말합니다. "이 고품질 참조 유전체는 줄기세포의 기능을 이해하고 유전자 복원 과정의 다음 단계를 안내하는 핵심 요소입니다. 냉동 동물원과 수십 년 전 세포가 보존된 코뿔소가 없었다면 이 모든 것은 불가능했을 것입니다."

하지만 가장 큰 난관 중 하나는 품질 관리였습니다. 참조 유전체가 없었기 때문에 과학자들은 실험실 배양 과정에서 줄기세포가 유해한 돌연변이를 일으켰는지 알 수 없었습니다. 이는 인간과 동물 줄기세포 모두에서 흔히 발생하는 문제입니다. 새로운 연구에서 로링 연구팀은 새롭게 완성된 유전체를 사용하여 이전에 생성된 줄기세포 계통을 분석할 수 있었습니다.

그들은 가장 유망한 줄기세포주 중 하나에서 상당한 양의 DNA가 결손되어 있음을 발견했습니다. 3천만 염기쌍 이상이 생식 및 종양 억제에 관여하는 유전자를 포함하여 200개 이상의 유전자에 영향을 미치는 것입니다.

"이 게놈을 구축하지 않았다면 그 사실을 몰랐을 겁니다."라고 로링은 덧붙였다. "우리는 좋은 줄기세포주를 가지고 있다고 생각했는데, 알고 보니 생식에 사용하기에 안전하지 않을 수 있는 돌연변이를 가지고 있었습니다. 이제 우리는 다른 세포들을 모두 검사할 수 있게 되었습니다. 이것이 어떤 세포를 선택할지 결정하는 기준이 됩니다."

새로운 유전체는 북부흰코뿔소와 남부흰코뿔소가 실제로 얼마나 다른지에 대한 의문을 해소했습니다. 일부 초기 데이터는 남부흰코뿔소에 북부흰코뿔소 배아를 이식하는 것이 위험할 수 있는 상당한 DNA 차이를 시사했습니다.

그러나 최신 비교 연구 결과, 두 코뿔소의 유전체는 놀라울 정도로 유사하여 과학자들은 개체 수가 훨씬 많은 남부흰코뿔소가 심각한 합병증 없이 대리모 역할을 할 수 있다는 확신을 갖게 되었습니다.

2007년부터 이 프로젝트에 참여해 온 로링에게 새로운 유전체는 가능성의 상징입니다. "이제 그들의 유전체를 확보했으니, CRISPR 유전자 편집, 리포터 유전자 등 인간을 위해 개발한 모든 도구를 활용하여 그들을 구원할 수 있습니다."

로링은 이 연구가 다른 멸종 위기종들에게도 강력한 본보기가 된다고 말합니다. 포유류와 조류부터 식물과 산호에 이르기까지 수백 종의 멸종 위기종을 구하기 위한 노력은 프로즌 동물원에서처럼 세심한 생물 정보 저장 시스템에 의존하고 있습니다.

"프로즌 동물원은 이 동물들의 실제 세포를 동결할 만큼 선견지명이 있었습니다."라고 그녀는 말합니다. "즉, 우리는 오래되고 손상된 DNA 조각으로 종을 재현하려는 것이 아닙니다. 우리는 진짜 세포를 가지고 있습니다."

궁극적인 목표는 건강한 배아를 키워 대리모에게 이식한 후, 그 결과 태어난 새끼를 보호된 환경에서 키우는 것입니다. 로링은 이 프로젝트가 쥬라기 공원과 같지 않으며, 유전자 편집이나 공학 기술에 의존하지 않는다고 재빨리 지적합니다.

"우리는 미스터리한 종을 부활시키는 것이 아니라, 우리가 아직 잘 알고 있는 종을 복원하는 것입니다."라고 그녀는 덧붙였습니다. "코뿔소는 크고 온순하며 잊을 수 없는 존재입니다. 과학이 멸종을 막기 위해 무엇을 할 수 있는지 보여주는 완벽한 상징이죠."

본 연구는 독일 연방 교육 연구부(IntraEpiGliom, FKZ 406 13GW0347, P4D, FKZ 01EK2204C), 막스 플랑크 협회, 독일 연구 협회(EXC 22167-390884018 410, CRC-1665 -515637292 )의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250514120234.htm