바다 민달팽이는 조류의 유전자를 훔쳐서 진화했는가? : 수평 유전자 전달

바다 민달팽이는 조류의 유전자를 훔쳐서 진화했는가? 

: 수평 유전자 전달(horizontal gene transfer, HGT)은 없었다! 

(Did Sea Slugs Evolve to Steal Genes?)


     광합성을 하는 바다 민달팽이(sea slugs, sacoglossan molluscs, 낭설류)는 수생식물인 사상조류(filamentous algae)를 먹이로 먹고, 엽록체(chloroplasts)로 불리는 광합성 세포 소기관을 포획하여, 태양에너지를 얻는 데에 사용한다.(사진은 여기를 클릭).  다른 생물체의 것을 '도둑질'해왔기 때문에, 이 바다달팽이는 수평 유전자 전달(horizontal gene transfer, HGT)을 사용하여 이러한 업적을 이룬 것으로 추정되어왔다. 그리고 많은 과학자들은 이러한 발견이 진화를 지지하는 것으로 믿고 있었다.
 
훔쳐온 엽록체를 살아있는 채로 유지하기 위해서, 그리고 소화관 세포 안쪽에 한 번에 수개월 동안 잘 유지하기 위해서, 바다 민달팽이는 중요한 엽록체 유지 단백질들을 위한 암호가 들어있는 조류(algae) 유전자들의 도움이 필요하다. 과학자들은 처음에는 이들 '조류 유전자'들을 훔쳐왔고, 수평 유전자 전달(HGT)을 통해서 바다 민달팽이의 유전체 내로 통합되었다고 생각했다. 다른 말로 해서, 그들은 민달팽이의 진화 동안 어떤 시점에, 어떻게든 훔쳐온 엽록체 기능을 유지하는데 필요한 적절한 조류 유전자들을 자신의 유전체 내로 집어넣었다고 믿고 있었다.
 
초기 연구는 데이터들이 자주 충돌되고 결정적이지 않았지만, 민달팽이 유전체 내에 조류 DNA가 존재함을 보여주는 것 같았다.[1] 문제는 과학자들이 조류로 오염된 DNA를 추출하기 위해서 항상 민달팽이 조직을 사용했다는 것이었다.

한 새로운 연구에서, 과학자들은 조류와 접촉한 적이 결코 없는, 바다 민달팽이의 알로부터 오염되지 않은 DNA를 추출했다. 철저한 DNA 시퀀싱 과정을 거친 후, 과학자들은 민달팽이와 조류는 어떠한 유전자도 공유하지 않는다는 결론을 내렸다. 따라서 민달팽이는 수평 유전자 전달을 통해서 어떠한 조류의 유전자도 획득하지 못했다는 것이었다.[2]

일부 과학자들은 생물들의 진화를 가능하게 만든 것은, 광합성을 하는 바다 민달팽이에서와 같이 수평 유전자 전달이 복잡한 다세포 생물들 사이에서 대규모로 발생했기 때문이라고 믿고 있다. 사실, 어떤 생물에서는 발견되지만 다른 생물에는 없는(고아 유전자, orphan genes) 특별한 유전자들이 발견되는 현상의 대부분은 수평 유전자 전달로 설명된다고 믿고 있다. 가장 최근의 이 바다 민달팽이 연구에서 볼 수 있듯이, 이러한 아이디어는 아직 입증되지 못하고 있는 것이다.[3, 4]
 
이제 진화론적 설명인 수평 유전자 전달이 완전히 실패했다면, 실제로 무슨 일이 일어나고 있는 것일까? 과학자들은 성체 바다 민달팽이를 실험했고, 그들의 시스템 내에서 엽록체를 작동시키는데 필요한 유전자가 암호화된 조류 DNA를 발견했다. 그리고 그 유전자들은 염색체 밖에 존재하는 염색체외 원형 DNAs(extra chromosomal circular DNAs, eccDNAs)에 거주한다고 그들은 결론 내렸다. 놀랍게도, eccDNAs는 한 생물체(가령 조류와 같은)의 유전체 밖에서 접합되고, 안정적인 원형으로 형성된다. 사실, 다른 종류의 eccDNAs는 생물 스펙트럼을 가로 지르며(심지어 인간에서도) 발견된다![5]

그것은 창조주께서 엽록체가 바다 민달팽이에게 제공되도록 조류(algae)를 설계하셨고, 또한 다른 살아있는 시스템들을 작동시키기 위해 그 유전자를 포함하는 조류 eccDNAs를 설계하셨던 것은 아닐까? 이 시나리오에 의하면, 엽록체와 eccDNAs는 둘 다 동시에 조류에서 추출될 것이다. 그리고 새로운 유전체 데이터는 이것이 가능성 있는 사건임을 가리킨다. 결국 바다 민달팽이는 다른 생물의 유전자들을 훔쳐서 진화하지 않았다. 오히려 조류와 같이 살아가도록 공동 설계된 경이로운 공학적 시스템을 보여주고 있는 것이다.



References
1. Pierce, S. K. et al. 2012. Transcriptomic evidence for the Expression of Horizontally Transferred Algal Nuclear Genes in the Photosynthetic Sea Slug, Elysia chlorotica. Molecular Biology and Evolution. 29 (6): 1545-1556.
2. Bhattacharya, D. et al. 2013. Genome Analysis of Elysia chlorotica Egg DNA Provides No Evidence for Horizontal Gene Transfer into the Germ Line of this Kleptoplastic Mollusc. Molecular Biology and Evolution. 30 (8): 1843-1852.
3. Tomkins, J. 2013Newly Discovered 'Orphan Genes' Defy Evolution. Creation Science Update. Posted on icr.org August 26, 2013, accessed October 25, 2013.
4. Tomkins, J. 2012. Are Rotifers Gene Stealers or Uniquely Engineered? Creation Science Update. Posted on icr.org December 3, 2012, accessed October 25, 2013.
5. Shibata, Y. et al. 2012. Extrachromosomal MicroDNAs and Chromosomal Microdeletions in Normal Tissues. Science. 336 (6077): 82-86.

* Dr. Tomkins is Research Associate at the Institute for Creation Research and received his Ph.D. in genetics from Clemson University.



번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.icr.org/article/7829/

출처 - ICR News, 2013. 11. 6.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5786

참고 : 5535|5728|5667|5702|5099|5635|5580|5474|5454|4874|5164|5510|5731|5806|5991|6138



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