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어둠 속에서 눈이 무슨 소용


빛이 한줄기도 스며들지 않는 캄캄한 동굴속에 사는 동물들은 대부분 눈이 퇴화돼 있다. 눈이 있어봐야 쓸모가 없기 때문이다. 그런데 이런 변화, 즉 진화가 유전자 발현 조절을 통해 신속히 이뤄진다는 사실이 밝혀졌다.

미국 매릴랜드대 윌리엄 제프리 교수팀은 북중미의 강이나 호수에 사는 Astyanax mexicanus라는 물고기에 주목했다. 약 1만년 전 이들의 일부가 동굴로 삶의 터전을 옮겼는데 그 사이에 눈이 완전히 퇴화되고 멜라닌 색소도 사라졌기 때문. 한편 턱과 이빨은 커지고 미각 센서인 미뢰는 많아졌다.

이들을 비교해보면 전혀 다른 물고기로 보이지만 여전히 같은 종으로 분류되고 있을 만큼 유전자 자체는 변화가 거의 없다. 다만 특정 유전자의 발현 패턴이 다른 것이 원인이라고. 즉 동굴의 물고기는 태아발생 초기에 눈 부위에서 세포사멸에 관여하는 유전자들이 과잉으로 발현된다.

동굴에 사는 물고기의 눈의 퇴화되는 메커니즘이 최근 밝혀졌다. 이런 변화는 몇몇 유전자의 발현조절로 신속히 이루어진다. (사진제공_Y. 야마모토)

그 결과 훗날 눈이 되는 눈소포(optic vesicle)의 발생이 더디고 결국 이마저도 세포사멸을 통해 사라진다.

이번에 연구자들은 헤즈혹(hedghog) 단백질의 발현 패턴 변화가 위와 같은 결과로 이어졌다고 ꡐ네이처ꡑ 10월 14일자에 발표했다. 헤즈혹 단백질은 발생 과정에서 중요한 신호를 담당하는 것으로 알려져 있다. 연구결과 동굴에 사는 녀석들은 발생 초기에 태아의 중심선에서 소닉 헤즈혹 단백질이 많이 분포해 눈이 퇴화하는 것으로 확인됐다. 이를 뒷받침하는 실험으로 연구자들은 소닉 헤즈혹 단백질을 강가에 사는 물고기의 태아에 넣어보았다. 그 결과 이들도 발생과정에서 눈이 퇴화하는 것으로 확인됐다.

지금까지 진화는 돌연변이를 거쳐 유전자가 작동을 하지 못하게 되거나 새로운 기능을 갖게 되면서 일어난다고 설명돼왔다. 이번 연구결과는 몇몇 유전자의 발현조절만으로 생물이 단기간에 새로운 환경에 적합한 형질을 획득할 수 있음을 보여주고 있다.




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