머리 하나와 꼬리 백 개: 가지 벌레가 생식적 복잡성을 관리하는 방법

과학자들은 바다에서 가장 기이한 동물 중 하나인 분지형 해양 벌레인 라미실리스 킹히도라히(Ramisyllis kingghidorahi) 의 유전적 기초를 밝혀냈습니다. 이 벌레는 해면 속에 살며 매우 특이한 방식으로 번식합니다.

열대 해역에 숨어 사는 이 벌레는 숙주 해면 안에서 여러 개의 가지를 뻗어 나가는데, 각 가지에서 "스톨론(stolon)"이라는 별도의 생식 단위를 만들어낼 수 있습니다.

그렇다면 한 마리의 동물이 어떻게 그렇게 많은 가지에 걸쳐 유성 생식을 조절할 수 있을까요?

이를 알아내기 위해 괴팅겐 대학교가 이끄는 연구진은 다양한 신체 부위와 수컷, 암컷, 그리고 어린 개체 표본 간의 유전자 발현을 분석했습니다.

이를 통해 분지형 벌레에 대한 최초의 완전한 "유전 활동 지도", 즉 전사체를 확보하여 이 생물이 분지형 몸 전체에서 번식을 어떻게 조절하는지 밝혀냈습니다. 이들의 연구 결과는 BMC Genomics에 게재되었습니다.

연구자들은 분석에서 명확한 패턴을 발견했습니다. 같은 벌레 내에서도 성별에 따른 차이보다 신체 부위에 따른 유전자 활동의 차이가 더 두드러졌습니다.

포복성 줄기는 가지에서 떨어져 나와 짝짓기를 위해 헤엄쳐 가는 수명이 짧은 생식 단위인데, 수컷과 암컷을 비교했을 때 가장 뚜렷한 유전적 특징을 가지고 있는데, 이는 생식 세포 생산과 변태에 있어서의 특수한 역할을 반영하는 것으로 보입니다.

마드리드 자치대학교의 전 연구원인 기예르모 폰즈-세그렐레스 박사는 "이전에는 성별에 따른 조절 시스템이 있다고 생각되었던 이 벌레의 머리가 수컷과 암컷 사이에서 예상했던 극적인 차이를 보이지 않는다는 사실에 놀랐습니다."라고 말했습니다.

"대신에, 포복포자는 성적 발달 과정에서 유전자 활동의 진정한 핫스팟으로 나타났습니다."

번식용 포복성 곤충의 간과되지만 중요한 특징은 짝을 찾아 주 벌레의 몸에서 분리되기 전에 눈이 돋아난다는 것입니다.

이 연구에서는 눈 발달과 관련된 유전자의 상향 조절을 밝혀내어 벌레 몸 가지 끝이 어떻게 독립적인 포복성 줄기로 변형되는지에 대한 첫 번째 단서를 제공했습니다.

흥미로운 점은 이 자료에서 Ramisyllis 의 부분적인 유전체 복제 가능성도 암시되어 있는데, 이는 Ramisyllis의 생물학과 생식 체계의 복잡성을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

보존된 신호 전달 경로를 식별하는 데 약간의 어려움이 있음에도 불구하고, 이 연구 결과는 라미실리스가 독특한 유전적 툴킷을 가지고 있음을 보여주며 해양 무척추동물의 번식에 대해 우리가 아직도 아는 것이 얼마나 적은지를 보여줍니다.

괴팅겐 대학교 박사과정 연구원인 틸로 슐체는 "이 벌레와 그 초현실적이고 나무와 같은 몸은 2021년과 2022년에 전 세계적으로 화제를 모았지만, 여전히 우리를 놀라게 하고 있습니다."라고 말했습니다.

"이 벌레는 동물의 몸이 어떻게 구성될 수 있는지, 그리고 이처럼 기묘한 번식 형태가 분자 수준에서 어떻게 조율되는지에 대한 우리의 이해에 의문을 제기합니다."

분지형 벌레의 생식 생물학의 많은 측면이 여전히 미스터리로 남아 있는 가운데, 연구팀은 이 새로운 유전자원이 우리 바다의 숨겨진 구석에서도 생명체가 예상치 못한 방향으로 진화하는 방식에 대한 심층적인 연구의 문을 열어주기를 기대합니다.

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