꽃에서 작동되고 있는 진화가 발견됐는가?

꽃에서 작동되고 있는 진화가 발견됐는가? 

(Did Flower Study Catch Evolution in the Act?)


     데이지(daisy) 꽃의 두 종을 교배시키면, 그 결과로 만들어진 꽃은 각각의 부모를 조금씩 닮아야 한다. 맞을까?

그렇지 않다. 연구자들이 최근 발견한 새로운 결과가 Current Biology 지에 발표되었다. 공동저자인 솔티스(Doug Soltis)와 그의 동료들은 이러한 데이지 꽃의 후손이 바로 그들이 보는 앞에서 모습이 변화된 것을 발견했다는 것이다[1]. 플로리다 대학의 생물학자인 솔티스는 대학 보도 자료에서 ”우리는 작동되고 있는 진화(evolution in the act)를 발견했다”고 말했다[2]. 꽃들은 변화되었다. 그러나 그것을 '진화(evolution)'라고 부르는 것은 정확한 것일까?

연구자들은 Tragopogon miscellus라 부르는 데이지 꽃의 잡종(hybrid)을 가지고 여러 세대에 걸쳐 유전자 발현의 차이를 조사했다. 그들은 부모에서는 안정적이었던 유전적 패턴이 그들이 '전사체적 쇼크(transcriptomic shock)'라 부르는 유전적 과정을 통하여 자손에서는 중단되는 것을 관찰했다[1]. 그러나 이러한 꽃의 변화에도 불구하고, 그 연구는 데이지 꽃으로 시작해서 데이지 꽃으로 끝났다. 그들이 관찰한 꽃의 변화는 데이지 꽃 자체의 기원에 대하여 어떠한 설명도 없었고, 또 설명할 수도 없었다. 그리고 이것은 여전히 큰 그림의 진화에서 가장 큰 문제로 남아있다.  

그러나 그들은 몇 가지 매우 흥미로운 결과를 발견했는데, 그것은 젊은 지구의 관점에서 꽃들은 그들 외모의 매우 빠른 변화를 어떻게 나타낼 수 있었는지를, 그리고 특히 얼마나 많은 변종들이 노아홍수 이후에 나타나게 되었는지에 대한 단서를 제공해주고 있었다. 부모가 다른 두 개의 데이지 꽃을 야생에서 교차 수분시키면, 자손들 중 일부는 배수성(polyploid)을 가지게 된다. 이것은 그들의 DNA가 다음 세대의 모든 세포들에 전해지는 모든 염색체들의 전체 복사본을 가짐으로, 두 배가 되었다는 것을 의미한다. 그리고 이 여분의 DNA(extra DNA)는 '전환모드(reshuffling mode)”의 형태로 발달하는 식물에 보내진다.

어떤 유전자들은 꺼지고, 다른 유전자들은 켜지며, 심지어는 유전적 제광(dimmer, 빛의 강도를 조절하는) 스위치처럼 다시 재조정된다. 그동안 순종 개체집단은 계속해서 나란히 발달하면서, 지속적으로 일정한 유전자 발현 패턴을 보여 준다.

그 연구에서 저자들은 유전자 시스템에 일련의 쇼크를 통해 배수성 식물을 유도할 수 있었는데, ”그것은 이배체(diploid) 부모에서 관찰된 것과 같은 조직 특이적 유전자 발현 패턴의 소실”을 통해 유도할 수 있다고 적고 있었다. 물론 이러한 변화가 무작위적으로 일어나는 것은 아니다. 연구자들은 ”우리의 결과는 유전자 발현 조절이 이종교배(hybridization)에 대한 일치된 방식에서는 경감되어지며, 새로운 분할된 유전자 발현 패턴이 이질배수체화(allopolyploidization)에 뒤이은 세대들에 이어서 나타난다”고 강조해서 말했다[1].

실제로 ‘이질배수체화’라는 용어는 자손의 바로 첫 세대에서 유전자 세트가 두 배 크기로 형성되는 것을 말한다. 그러나 꽃 유전자에 밀집된 정보내용이 조정되어질 때, 그것은 '일치된 방식(concerted manner)'으로 나타나야만 하며, 그 결과 중요한 유전적 정보가 왜곡되지 않는다. 그래서 이들 과학자들이 관측한 유전적 재편성의 '일치된 방식'은 꽃들이 변이를 신속하게 표현하도록 의도적으로 고안되었다는 것을 강력하게 시사하는 것이다.

단지 한 세대 만에도 유전자 발현패턴은 잡종체가 부모 한쪽의 유전자 패턴을 잃어버림으로서 재편성(reshuffling) 되는 것이다. 이 연구는 40 세대에 걸쳐 배수성 데이지 꽃을 조사했는데, 유전자의 발현 패턴은 결국 식물이 그들의 환경과 상호작용 함에 따라 여러 세대를 거치면서 일정한 패턴으로 안정화된다고 결론 내렸다.

꽃에서의 변화는 무작위적인 것이 아니라 일치된(조화된) 것이었다. 그리고 그 이면에는 어떤 목적이 들어있는 것으로 나타난다. 그 연구에서 저자들은 ”여기에서 보여준 전사체적 쇼크의 패턴은 이질배수성 Tragopogon miscellus의 자연집단의 진화적 성공에 크게 영향을 주고 있는 것 같다”고 적고 있었다[1]. 그러나 이러한 맥락에서 '진화적 성공'이란 실제로는 다른 생태적 적소(niches)를 채우고 개척하기 위한 유전적 잠재성을 의미하며, 이들 꽃의 기원이나 변이에 대한 고유의 잠재성에 대하여는 설명할 수 없는 것이다.

본 연구의 저자에 따르면, 이러한 데이지꽃 변화의 근원은 환경이 아니라 DNA라는 것이다. 그 꽃들의 DNA에는 조직화된 방식으로 그들 스스로를 재배치 하기위한 암호화된 지침을 담고 있으며, 그 결과 미래의 세대는 다른 환경 하에서도 생존할 수 있는 보다 나는 장치를 갖출 수 있게 되는 것이다. 그것은 작동되고 있는 하나님의 놀라운 생물학적 설계이지, 진화가 아닌 것이다.



References

1. Buggs, R. J. A. et al. 2011. Transcriptomic Shock Generates Evolutionary Novelty in a Newly Formed, Natural Allopolyploid Plant. Current Biology. 21 (7): 551-556.

2. Torrent, D. UF researcher: Flowering plant study ‘catches evolution in the act.' University of Florida press release, March 17, 2011. 



번역 - 문흥규

링크 - http://www.icr.org/article/6062/

출처 - ICR New, 2011. 4. 26.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5054

참고 : 5052|4818|4739|4651|4460|5023|4105|3712|4113|4350|3375|4569|4301|5046|4549|4541|4025|4202|4153



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