국제학술지 ‘네이처’는 12일 표지에 여러 종류의 새와 포유류를 별자리에 빗댄 그림이 등장했다. 제목은 ‘진화의 패턴’이다. 조류와 포유류 각각 수백 종의 게놈을 정밀하게 해독해 분석하고 이를 통해 조류와 포유류 과(科)의 80~90%를 포괄하는 다채로운 종의 유전적 특징을 파악한 두세 편의 논문이 이번주 네이처 표지를 장식했다.
장궈지에 중국과학원 쿤밍동물학연구소 교수팀은 미국 스미소니언 국립자연사박물관, 덴마크 코펜하겐대 등과 공동으로 주도하는 ‘조류 1만 게놈 프로젝트(B10K)’ 팀은 전세계 조류 363종의 게놈을 해독한 연구 결과를 네이처 12일자에 발표했다. B10K는 24개국 125개 연구기관에서 150명 이상의 연구자들이 참여한 대형 국제공동프로젝트다.
연구팀은 기존에 한 번도 해독된 적이 없던 267종의 새를 포함해 지금까지 가장 많은 수의 새 게놈을 해독해 분석했다. 이들이 분석한 새는 전세계 조류 과의 92.4%를 포괄하고 있었으며 세계자연보전연맹(IUCN) 적색목록에 포함된 ‘절멸위급’ 종 2종과 ‘절명위기’ 종 12종 등이 포함돼 있었다.
연구팀은 이들 게놈을 비교해 조류 그룹 별로 어떤 특징을 지니는지, 유전자는 어떻게 변화해 왔는지 확인했다. 예를 들어 다양한 노래를 불러 의사소통을 하고 그 노래를 후손에게 학습시키는 것으로 유명한 명금류의 경우 식도의 상피세포에서 특정 단백질을 만드는 유전자가 사라져 있는데, 그 덕분에 식도의 유연성이 높아지면서 다양한 높낮이를 지니는 노랫소리를 만들 수 있게 됐음을 확인했다.
계통분류학 정보를 이용해 1만135종의 조류를 분류한 계통도다. 이번 연구를 통해 해독한 363종의 실제 조류 게놈은 보라색으로 표시했다. 전체 조류 과의 92.4%가 이번 연구를 통해 분석됐다. 회색 반호로 표시한 부분(아래)는 조류 중 가장 많은 종(6063종)이 포함된 참새목이다. 이 안에 명금류 등 다양한 종이 포함돼 있다. *표는 닭, **는 핀치새를 표시한 것이다. 네이처 논문 캡쳐
미국 메사추세츠공대(MIT)와 하버드대가 설립한 브로드연구소가 주도해 전세계 28개 연구기관이 참여한 ‘주노미아 컨소시움’은 240종의 태반 포유류의 게놈을 분석한 결과를 같은 날 네이처에 발표했다. 주노미아 컨소시움이 해독해 분석한 게놈가운데 122종은 이번에 최초로 게놈을 해독한 종으로, 이번 연구는 포유률를 대상으로 이뤄진 가장 큰 게놈 연구 결과다. 연구에서 포함된 종은 포유류의 주요 과 83%를 대표하고 있다.
이 연구를 통해 연구팀은 약 1억1000만 년에 걸친 긴 시간 동안 포유류가 진화해 온 과정을 밝혔다. 또 유전적 다양성을 비교해 다양성이 적은 종일수록 멸종위기에 몰릴 확률이 높다는 사실을 밝혔다.
해독된 게놈 대이터는 다양하게 응용될 수 있다. 주노미아 팀은 “연구 결과를 바탕으로 최근 전세계적으로 확산하고 있는 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19, 코로나19)에 감염될 위험을 비교하는 연구도 했다”라고 밝혔다.
마지막 논문은 이들 두 초대형 게놈 연구에 도움을 준 수학 해석 모형을 개발한 연구를 담고 있다. 미국 산트크루즈 캘리포니아대 교수팀은 이 같은 모형을 구축하고 이를 활용해 수천 종의 동물이 수백만 년 동안 진화해 온 과정의 특성을 해석했다.
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