시클리드 물고기에 내재되어 있는 적응형 유전체 공학.

미디어위원회
2020-04-27

시클리드 물고기에 내재되어 있는 적응형 유전체 공학. 

(Cichlid Fish Research Highlights Adaptive Genome Engineering)

by Jeffrey P. Tomkins, Ph.D. 


        시클리드 물고기(Cichlid fish)는 다양한 호수와 강 환경에 적응할 수 있는 독특한 능력을 갖고 있다. 따라서 이 물고기는 다양화(diversification) 연구를 위한 최고의 생물학적 모델이 되어왔다. 또한, 그들은 독특한 특성의 놀라운 치장을 하고 있다. 이는 창조과학자에게 특별히 흥미로운데, 생물이 내부의 공학 시스템을 이용하여, 어떻게 자신의 환경에 적응하여, 생존할 수 있는 특성을 만들어내는지를 설명해줄 수 있기 때문이다.[1] 새로운 연구는 유전체 내에 일종의 내부 적응 공학(internal adaptive engineering)에 대한 창조론자들의 예측을 확인시켜주고 있었다.[2]

식물과 동물의 많은 특성들은 그 뒤에 있는 유전적 토대가 매우 복잡하고, 대규모의 연결망으로 이루어진, 유전자들 및 경로들(pathways)의 다양한 상호작용에 의해서 제어되고 있기 때문에, 연구하기가 쉽지 않다. 그래서 어떤 특정 유전자가 무슨 일을 하는지를 밝히는 것은 매우 어렵다. 그러나 시클리드 물고기의 몇 가지 특성은 더 큰 효과를 가진 비교적 적은 수의 유전자와 관련되어 있어서, 유전학적 연구에 적합하다.[3~5] 이 가운데 쉽게 연구되는 분야는 채색(색소 침착, pigmentation), 턱 발달의 일부 측면, 시각 시스템의 다양한 적응능력과 관련된 것이다.

이 새로운 연구에서 연구자들은 현저하게 다른 특성을 가진 시클리드 물고기 사이를 교차 교배한 다음에, 자손에게서 유전적 차이를 분석했다.[2] 더 구체적으로, 연구팀은 시클리드 물고기의 시각 시스템의 적응 특성과 관련되어 있는, 물고기 염색체의 특정 위치와 관련된 유전자 발현을 분석했다. 연구자들은 제어 영역 또는 주요 유전자 내의 4개의 위치가 DNA의 삽입(insertions) 또는 결실(deletions)에 의해 변경되었음을 발견했다. 이러한 변경된 영역은 차별적인 유전자 발현을 통해 물고기의 시감도(spectral sensitivity, 분광감도)를 조정하는데 관여하는 원추세포 옵신(cone opsin) 유전자와 관련이 있었다.[6] 여러 호수와 강의 환경들은 다양한 선명도와 스펙트럼 조건을 갖고 있기 때문에, 이러한 적응은 먹이를 찾거나 먹히지 않도록 하는 데에 중요한 열쇠이다. 

그러나 이 프로젝트에서 가장 놀라운 발견은 유전자의 삽입 및 결실이 점핑유전자(transposable element, 전이인자)라 불리는, 이동 가능한 유전적 특성에 의해서 매개되고 있는 것이 밝혀진 것이다. 이 특성은 교배(hybridization)에 의해 활성화되는 것으로 밝혀졌으며, 물고기 개체군이 현재의 환경조건에 적응할 수 있도록, 빠른 적응형 광학적 특성(optic traits)을 생성하는 능력을 제공하는 것으로 보였다. 다시 말해, 변경은 무작위적으로 일어나는 것이 아니라, 적응을 용이하게 하도록, 유전적 표적화 및 변경 시스템이 계획적으로 일어나고 있었다는 것이다. 뿐만 아니라, 변경이 일어나는 가장 중요한 부위가 시각시스템을 미세하게 조정하고 있는, 시신경 유전자 내의 특정 위치에 있다는 것이다. 이 유전자 부위에서 일어나는 어떤 무작위적 돌연변이(random mutation)도 물고기의 시력에 치명적일 것이다.

불행하게도 이러한 고도로 정교하고 복잡한 적응시스템을 이해하기 위한 연구는, 이러한 것들이 무작위적인 자연적 과정에 의해서 우연히 생겨났을 것이라는 진화론적 전제(前提)에 의해서 방해받고 있었다. 연구자들이 설계와 목적을 발견하기 위해서 살아있는 생물체를 연구한다면, 얼마나 많은 발전이 이루어질지 생각해보라. 많은 세속적 과학자들이 갖고 있는 자연주의적 선입견은 실패를 계속 하고 있지만, 이와 같은 연구에서 빛을 발하고 있는, 내재된 생물공학의 초고도 복잡성은 창조주의 지혜와 능력이 얼마나 크고 놀라운지를 계속해서 보여주고 있는 것이다. 


References

1. Guliuzza, R. J., and P. B. Gaskill. 2018. Continuous environmental tracking: An engineering framework to understand adaptation and diversification. In Proceedings of the Eighth International Conference on Creationism, ed. J. H. Whitmore. Pittsburgh, PA: Creation Science Fellowship, 158-184.

2. Carleton , K.L. et al. 2020. Movement of transposable elements contributes to cichlid diversity. bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.02.26.961987.

3. Conith, M. R. et al. 2018. Genetic and developmental origins of a unique foraging adaptation in a Lake Malawi cichlid genus. Proceedings of National Academy of Sciences USA. 115(27): 7063-7068.

4. Kratochwil, C. F. et al. 2018. Agouti-related peptide 2 facilitates convergent evolution of stripe patterns across cichlid fish radiations. Science. 362 (6413): 457-460.

5. Malinsky, M. et al. 2018. Whole-genome sequences of Malawi cichlids reveal multiple radiations interconnected by gene flow. Nature Ecology Evolution. 2 (12): 1940-1955.

6. Parry, J. W. et al. 2005. Mix and match color vision: tuning spectral sensitivity by differential opsin gene expression in Lake Malawi cichlids. Current Biology. 15(19): 1734-9.

*Dr. Tomkins is Life Sciences Director at the Institute for Creation Research and earned his doctorate in genetics from Clemson University.


*참조 : 후추나방에서 밝혀진 새로운 사실 : 생물의 색깔 변화는 설계되어 있었다.

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점핑 유전자의 새로운 기능 : DNA 폴딩 패턴의 안정화에 도움을 주고 있었다.

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식물의 후성유전체 연구는 진화론을 부정한다 : 유전암호의 변경 없이 환경에 적응하는 식물

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열대어 시클리드의 채색은 창조를 확증한다. 

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시클리드 물고기와 진화 

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도마뱀의 색깔 변화는 사전에 구축되어 있었다. : 1주일 만에 일어나는 변화는 진화론적 설명을 거부한다.

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후성유전학에 대한 새로운 소식들

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출처 : ICR, 2020. 3. 10.

주소 : https://www.icr.org/article/cichlid-research-genome-engineering/

번역 : 미디어위원회



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