이 나비들은 겉모습은 똑같지만 DNA 분석 결과 숨겨진 6종의 나비가 발견됐다.

생김새는 비슷하지만 냄새는 다른 나비들이 빠르게 진화하고 있으며, 유전학을 통해 그 이유가 밝혀졌습니다. 출처: Shutterstock

새로운 연구에 따르면, 일부 나비는 같은 종의 다른 나비 냄새를 맡을 수 있어 여러 종이 모두 똑같이 생긴 지역에서도 서로를 식별할 수 있다고 합니다.

대규모 국제 팀이 중남미에서 발견되는 유리날개나비의 유전자 지도를 작성하여 진화 계통수를 다시 쓰고 새로운 종 6종을 발견했습니다.

이 팀에는 Wellcome Sanger Institute, 에콰도르의 Universidad Regional Amazónica Ikiam, 브라질의 Universidade Estadual de Campinas, 캠브리지 대학교 등의 전문가가 포함되어 있습니다.

7월 28일 미국 국립과학원 회보(PNAS) 에 발표된 이 연구는 이 나비들에 대한 새로운 통찰력을 제공할 뿐만 아니라, 종의 급속한 다양화에 관여하는 요인들과 특정 종이 왜 더 다양한 종으로 분화될 가능성이 높은지에 대한 연구도 진행하고 있습니다. 이 연구 결과는 전문가들이 생명체가 지금까지 어떻게 진화해 왔는지, 그리고 미래에는 어떻게 변화할 것인지를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

예를 들어, 연구자들은 유리날개나비의 경우 가장 가까운 친척 종들조차도 서로 다른 페로몬을 생성한다는 것을 발견했습니다. 이는 나비들이 같은 종의 다른 나비들의 냄새를 맡을 수 있음을 시사합니다. 이 나비들이 모두 비슷하게 생긴 것은 새들에게 자신들이 모두 독성이 있다는 것을 알려주기 때문이며, 이는 나비들이 서로 어울리는 짝을 찾을 수 있도록 도와줍니다.

연구팀은 이 나비들의 분류학을 밝혀냄으로써 최소 150년 동안 알려지지 않았던 의문들에 대한 해답을 제시합니다. 또한, 연구진은 세계에서 가장 생물다양성이 풍부한 지역의 곤충 개체군을 모니터링하고 유지하는 데 도움이 될 수 있는 10개의 무료 참조 유전체를 제시합니다.

나비는 보존에 지표종으로 사용됩니다. 즉, 나비는 해당 지역의 생물다양성과 다른 곤충의 수준을 추적하고 모니터링하는 데 사용됩니다.

유리 날개나비 (Ithomiine )는 중남미 전역에 걸쳐 발견되며, 그곳에서 발견되는 나비 종의 상당 부분을 차지합니다. 따라서 아마존 열대 우림과 같이 생물학적으로 매우 다양한 지역에서 생물학적 다양성을 나타내는 좋은 지표가 됩니다.

그러나 유리날개나비의 종은 400종이 넘으며, 한 지역에 서식하는 모든 종은 새들이 먹지 못하도록 놀라울 정도로 비슷해 보이고 색깔이 독성이 있다는 것을 암시합니다.

또한, 유리날개나비는 빠른 방사 현상을 겪을 수 있는데, 이는 짧은 기간 안에 같은 조상으로부터 많은 새로운 종이 출현하는 현상입니다. 이들은 서로 매우 가까운 친척이기 때문에 서로 다른 나비 종을 시각적으로 식별하고 추적하기가 어렵습니다.

이 나비들의 유전적 얽힘을 풀기 위해, 생어 연구소(Sanger Institute) 과학자들을 포함한 국제 연구팀은 유리날개나비의 특히 빠른 방사형 두 종에 속하는 거의 모든 종의 유전체를 시퀀싱하여 진화 계통도를 재구성했습니다. 이 중 10종은 연구자들이 자유롭게 이용할 수 있는 "참조 품질" 유전체의 황금 표준에 따라 시퀀싱되었습니다.

연구팀은 이 나비들의 유전자 지도를 작성하여 여섯 아종이 기존에 생각했던 것보다 유전적으로 더욱 뚜렷하게 구분된다는 사실을 밝혀냈고, 이를 통해 새로운 개별 종으로 분류했습니다. 또한, 유전체학적 관점에서 이 종을 이해함으로써 전문가들은 유전적으로 구별되는 종으로 확인된 종들을 식별하고 추적하는 데 활용할 수 있는 시각적 차이점을 강조할 수 있습니다.

연구팀은 또한 이 나비들이 왜 그렇게 많은 종을 가지고 있는지, 그리고 무엇이 이 나비들을 그렇게 빨리 발달시킬 수 있었는지에 대한 단서를 유전체에 가지고 있는지 조사했습니다. 대부분의 나비는 31개의 염색체를 가지고 있지만, 이 유리날개나비의 경우 염색체 수가 13개에서 28개까지 매우 다양하다는 것을 발견했습니다. 이들은 대체로 동일한 유전자를 가지고 있지만, 이 유전자들은 종마다 염색체에 다른 방식으로 담겨 있는데, 이 과정을 염색체 재배열이라고 합니다.

이러한 염색체 재배열은 짝짓기에 연쇄적인 영향을 미칩니다. 나비는 번식을 위해 난자와 정자를 생산해야 하지만, 이는 나비의 염색체 배열에 의존합니다. 즉, 염색체 재배열이 다른 두 나비가 교미하면 정자나 난자를 생산할 수 없어 자손은 불임이 됩니다. 결과적으로 나비는 페로몬을 이용하여 자신과 염색체 배열이 같은 짝을 찾는 새로운 메커니즘을 개발하여 불임 자손을 낳지 않도록 했습니다.

연구진은 이 나비들의 높은 수준의 염색체 재배열이 새로운 종을 빠르게 형성하는 능력의 핵심이라고 주장합니다. 한 개체군이 염색체 수를 변화시켜 새로운 종을 형성하면, 다른 고도나 기주 식물에 더 빠르게 적응할 수 있기 때문입니다. 왜 이렇게 높은 수준의 염색체 재배열이 나타나는지는 아직 미스터리로 남아 있으며, 과학자들은 이를 밝히기 위해 노력하고 있습니다.

곤충의 급속한 방사선을 이해하면 보존 연구, 종이 기후 변화에 적응하는 방식을 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 농업과 해충 방제에도 영향을 미칠 수 있습니다.

웰컴 샌거 연구소와 케임브리지 대학교의 제1저자인 에바 반 데르 하이덴 박사는 다음과 같이 말했습니다. "유리날개나비는 약 150년 동안 생태학 연구에 귀중한 가치를 지닌 놀라울 정도로 적응력이 뛰어난 곤충입니다. 그러나 지금까지는 다양한 종을 확실하게 식별할 수 있는 유전자원이 없었고, 쉽게 식별할 수 없는 종을 모니터링하고 추적하는 것도 어려웠습니다. 이 새로운 유전적 정보를 바탕으로 한 진화 계통수와 여러 개의 새로운 참조 유전체를 통해 전 세계의 생물다양성 및 보존 연구를 발전시키고, 지구 생태계에 필수적인 나비와 다른 곤충들을 보호하는 데 도움이 되기를 바랍니다."

에콰도르 이키암 지역 아마조니카 대학교(Universidad Regional Amazónica Ikiam)의 선임 저자인 캐롤라인 바켓 박사는 "유리날개나비 두 그룹인 메카니티스 (Mechanitis) 와 멜리나에아(Melinaea) 의 표준 유전체를 확보함으로써 이들이 친척들과 매우 가까운 환경에서 어떻게 적응했는지 자세히 살펴볼 수 있었습니다. 이 나비들은 유사한 색깔 패턴을 보이고 서로 다른 페로몬을 분비하여 포식자를 물리치는 역할을 공유하며, 성공적으로 짝을 찾아 번식할 수 있습니다. 이제 유리날개나비 종에 대한 명확한 정보를 얻었으므로, 이들 간의 특정 표시나 차이점을 찾아 현장 조사에서 이들을 추적할 새로운 방법을 제시할 수 있습니다."라고 말했습니다.

웰컴 생어 연구소의 수석 저자인 조애나 마이어 박사는 "우리는 멸종 위기에 처해 있으며, 새로운 종이 어떻게 진화하는지, 어떤 경우에는 어떻게 빠르게 진화하는지 이해하는 것은 종 보존에 중요합니다. 빠르게 새로운 종을 형성하는 나비와 그렇지 않은 나비를 비교함으로써 곤충에서 이러한 현상이 얼마나 흔한지 파악하고 관련 요인을 파악할 수 있습니다. 이를 통해 더욱 철저한 보존이 필요한 종을 파악하고, 적응 과정에서 중요하며 농업, 의학, 생명공학 등에 활용될 수 있는 유전자를 발굴할 수 있습니다. 이 연구는 전 세계적인 협력 없이는 불가능했을 것입니다. 우리는 하나의 지구를 가지고 있으며, 이를 이해하고 보호하기 위해 함께 노력해야 합니다."라고 말했습니다.

이 연구는 대규모 국제 협력을 통해 가능했습니다. 앞서 언급한 연구진 외에도 미국 하버드 대학교, 브라질 페르남부쿠 연방 대학교, 독일 브라운슈바이크 공과대학교, 요크 대학교, 브리스톨 대학교, 프랑스 기아나 대학교, 페루 리마 산마르코스 국립대학교, 파나마 스미소니언 열대연구소, 미국 플로리다 대학교, 프랑스 파리 안틸레스 대학교의 연구진이 참여했습니다. 전체 참여자 및 소속 기관 목록은 해당 간행물에서 확인할 수 있습니다.

이 연구는 웰컴(Wellcome)을 비롯한 여러 기관의 연구비 지원을 받았습니다. 연구비 지원에 대한 감사의 글 전문은 본 간행물에서 확인하실 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250803233109.htm