울산과학기술원(UNIST) 게놈산업기술센터는 환경부 소속 국립생물자원관과 공동으로 우리나라에 서식하는 수리부엉이, 소쩍새 등 맹금류 4종의 표준게놈 지도를 처음으로 완성했다고 30일 밝혔다. 특히, 대규모 조류 게놈 비교를 통해 맹금류 진화와 야행성 조류의 특성을 구명하는 성과도 올렸다고 울산과학기술원은 덧붙였다.
울산과학기술원에 따르면 이번 연구는 총 20종(맹금류 16종, 비맹금류 4종)의 야생조류를 대상으로 국립생물자원관과 함께 2015년부터 3년간 실시했다. 이중 올빼미과에 속한 수리부엉이(멸종위기 야생생물 Ⅱ급)와 소쩍새, 매과인 황조롱이, 수리과인 말똥가리 등 4종에 대해 고품질 표준게놈 지도를 완성했다. ‘표준게놈(참조유전체)’이란 한 생물종의 대표 유전체 지도로 해독된 염기서열을 가장 길고 정확하게 조립하고 유전자 부위를 판독해 완성한다.
표준게놈 분석 결과 맹금류는 사람 게놈의 1/3 정도인 약 12억 개의 염기쌍을 가지는데 네 종 모두 약 1만7000여 개의 유전자를 포함하고 있는 것을 두 연구진은 확인했다.
유전체 서열이 해독된 맹금류 개체의 유전다양성을 분석한 결과, 대부분의 맹금류는 동일개체 내의 염기서열 변이가 많아 유전적으로 건강했다. 반면, 멸종위기 야생생물 I급인 흰꼬리수리는 염기서열 변이가 아주 적어 멸종위험이 높은 것으로 나타났다. 부모세대에게 받은 유전자의 염기서열 변이가 거의 없으면, 부모세대의 게놈서열이 비슷하여 집단의 개체 간 유전변이가 낮다고 추정할 수 있다는 게 연구진의 설명이다.
연구진은 맹금류의 특성에 맞게 진화해온 유전자를 찾기 위해 수리부엉이 등 이번 맹금류 4종의 표준게놈을 포함해 전체 조류를 대표하는 15개 목 25종의 게놈을 정밀 비교했다. 그 결과 맹금류는 닭을 비롯한 다른 조류에 비해 청각 등 신경계에 영향을 주는 유전자들이 많았으며, 시각 신호 전달 및 에너지 대사에 영향을 미치는 유전자들이 맹금류에서 특이하게 진화해 왔음을 확인했다. 또 매과, 수리과, 올빼미과는 아주 오래전에 분화되어 유전적으로 서로 멀리 떨어져 있음에도, 뛰어난 시력과 반응성 등 맹금류의 신체적 능력을 보여주는 감각이나 운동기관에 특화된 유전자들을 공통적으로 가지고 있는 것도 밝혀냈다.
아울러 연구진은 야행성인 올빼미과의 특성에 주목해 야행성 조류에서 공통적으로 진화한 유전자를 분석했다. 분석 결과 색깔을 구별하는 유전자가 퇴화된 반면, 빛을 감지하고 어두운 곳에서 대상을 식별할 수 있는 유전자들은 특이하게 진화한 사실을 알아냈다. 또 냄새감지 유전자가 많고, 소리를 감지하는 유전자와 생체리듬 유전자의 진화속도가 빠름을 확인했다.
여주홍 국립생물자원관 유용자원분석과장은 “이번 연구는 최초로 맹금류 4종의 전체 게놈 해독과 대규모 게놈 비교분석을 통해 생태계 최상위 포식자인 맹금류의 진화와 야행성 조류의 특성을 유전적으로 규명한 데 큰 의미가 있다”며, “앞으로 야생생물 보전을 위한 기반자료 확보를 위해 다양한 자생생물을 대상으로 게놈 해독을 지속적으로 추진할 예정”이라고 말했다.방종근 기자 jgbang@kookje.co.kr
