가장 기괴한 동물에서 기원의 해답 찾았다

[금요 포커스] 오리너구리는 포유류, 조류, 파충류의 혼합물

호주 뉴사우스웨일스 2대 총독이던 영국의 해군 장교 존 헌터는 1798년에 이상한 동물을 발견한 후 간단한 스케치와 함께 그 털 가죽을 본국으로 보냈다. 그러자 이 동물을 본 영국의 학자들은 존 헌터가 사기를 치고 있다고 생각했다.

이듬해 그 동물의 표본이 런던 자연사박물관에 도착하자 동물학자들은 서로 다른 여러 동물의 부위를 뒤섞어 놓은 조작품으로 생각했다. 따라서 일부 학자들은 실밥이 없는지 확인하기 위해 모피를 잡아당겨 보기도 했다.

오리너구리는 지금도 지구상에서 가장 희한한 동물이자 가장 이상한 포유류로 간주될 만큼 여러 가지 기괴한 특징을 지니고 있다. ⓒ게티이미지뱅크

그 동물은 바로 호주 동부와 태즈메이니아의 고유종인 오리너구리였다. 당시 과학자들이 오리너구리의 실제 표본을 조작품으로 여긴 데는 이유가 있었다. 오리너구리는 지금도 지구상에서 가장 희한한 동물이자 가장 이상한 포유류로 간주될 만큼 여러 가지 기괴한 특징을 지니고 있기 때문이다.

새끼에게 젖을 먹이는 오리너구리는 살아 있는 새끼 대신 알을 낳는다. 그런데 유두가 없어서 수유 시에는 복부에 있는 유방에서 젖을 분비한다. 마치 몸에서 땀을 흘리는 것처럼 젖을 먹이는 셈이다.

생김새는 비버나 두더지처럼 생겼지만 오리 부리 같은 주둥이에다 발에는 물갈퀴가 발달되어 있다. 이 물갈퀴는 물속에서 헤엄을 잘 치게 해주지만, 뭍으로 올라오면 지표면을 잘 걷을 수 있도록 알맞게 접힌다. 수륙양용의 다목적 신체 구조를 지닌 것이다.

10개의 성염색체를 지닌 유일한 동물

수컷의 경우 포유류 중에서는 매우 드물게 뒷발의 며느리발톱에서 독을 분비한다. 인간에게 극심한 통증을 야기하는 이 독은 개 같은 작은 동물을 죽일 수 있을 만큼 충분히 강하다. 또한 오리너구리는 대부분의 포유류와는 달리 이빨이 없다.

오리처럼 독특하게 생긴 부리에는 생체 전류를 감지할 수 있는 전기 센서가 있어서 진흙투성이의 강바닥에서도 먹이를 수월하게 찾을 수 있다. 더구나 2개의 성염색체를 지닌 지구상의 다른 모든 포유류와는 달리 5개의 Y염색체와 5개의 X염색체 등 총 10개의 성염색체를 지니고 있다.

그런데 덴마크 코펜하겐대학이 이끄는 국제 연구팀이 오리너구리의 고유한 게놈 지도를 만들어 이같이 기괴한 특징의 기원에 대한 해답을 찾아냈다. 이 연구를 이끈 궈지에 장(Guojie Zhang) 교수는 “오리너구리의 게놈을 해독하는 것은 인간을 포함한 포유류가 어떻게 진화했는지에 대한 이해를 향상시키는 데 중요하다”고 밝혔다.

덴마크 코펜하겐대학의 생물학자인 궈지에 장 교수. ⓒzhanggjlab.org

국제학술지 ‘네이처’ 최신호에 게재된 그 연구 결과에 의하면, 오리너구리가 포유류임에도 알을 낳는 이유는 바로 비텔로제닌(vitellogenin)이라는 유전자 덕분이다. 닭의 경우 계란 노른자 생산에 중요한 역할을 하는 비텔로제닌 유전자 세 가지를 모두 지니고 있다.

하지만 인간은 진화 과정에서 그 세 가지 유전자를 모두 잃었다. 그런데 오리너구리의 경우 약 1억 3000만 년 전에 2개의 비텔로제닌 유전자를 잃었음에도 불구하고 여전히 나머지 하나의 유전자를 지니고 있기에 계속해서 알을 낳을 수 있는 것으로 밝혀졌다.

치아 발달 책임지는 유전자 잃어

인간을 비롯한 모든 포유류에서 비텔로제닌 유전자는 카제인(casein) 유전자로 대체되었는데, 이 유전자는 젖의 주요 성분인 카제인 단백질의 생산을 담당한다. 새로운 연구에 의하면 오리너구리 역시 카제인 유전자를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.

이에 대해 연구진은 “현존하는 모든 포유류가 생산하는 젖은 쥐라기 시대의 초기 공룡들과 함께 1억 7000만 년 이상 전에 살았던 공통의 조상으로부터 파생된 동일한 유전자를 통해 개발되었음을 의미한다”고 주장했다.

오리너구리는 배뇨 및 배변, 성 생식 등을 하나의 구멍으로 해결하는 단공류에 속한다. 단공류의 가장 가까운 조상들은 이빨이 있지만, 오리너구리는 이빨이 없는 대신 음식을 으깨는 데 사용하는 2개의 뿔판만 있을 뿐이다. 새로운 연구에 의하면 오리너구리는 약 1억 2000만 년 전에 치아의 발달을 책임지는 8개의 유전자 중 4개를 잃은 것으로 밝혀졌다.

오리너구리의 또 다른 특징은 10개의 성염색체를 가진 유일한 동물이라는 점이다. 이번에 만들어진 거의 완전한 게놈 지도 덕분에 연구진은 단공류의 조상에서 이 10개의 성염색체가 고리 형태로 조직되어 후에 많은 X 및 Y염색체 조각으로 나눠졌다고 제안할 수 있게 되었다.

또한 이 게놈 지도는 대부분의 단공류 성염색체가 인간보다 닭과 더 많은 공통점을 가지고 있음을 알려준다. 이는 포유류와 조류 사이의 진화적인 연결고리를 보여주는 증거가 될 수 있다.

오리너구리는 포유류에 속하지만 유전적으로는 포유류와 조류, 파충류의 혼합물이라고 결론을 내린 궈지에 장 교수는 이 기괴한 동물이 현대의 다양한 환경에 성공적으로 적응할 수 있었던 것은 공통 조상들의 원래 모습을 많이 보존했기 때문이라고 밝혔다.

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