동물보호를 위해 유전적 다양성은 어떤 의미인가

과학핫이슈

동물보호를 위해 유전적 다양성은 어떤 의미인가
기능적 유전 변이의 다양성을 높여라

2021.12.15 09:00 한소정 객원기자

©게티이미지뱅크

세계 자연 보전 연맹(IUCN)은 2010년대에 매년 대략 47종의 생물이 멸종했다고 보고한 바 있다. 2019년 파리에서 열린 제7차 생물다양성 과학기구 총회 보고서는 현재 100만 여종의 생물들이 멸종 위기에 처한 것으로 분석하기도 했는데, 이는 현존하는 동식물 전체의 8분의 1가량이다. 때문에 생물종을 보호하기 위해 전 지구적으로 다양한 노력이 이루어지고 있다. 멸종 위기에 처한 다양한 생물종들을 보전해 생물다양성을 유지하려는 노력과, 이들의 유전체를 분석해 유전적 다양성을 보존하려는 노력도 그중 하나다.

그렇다면, 유전적 다양성은 무엇을 말하는 것일까? 최근 미국 국립과학원회보(PNAS)에 실린 논문은 그 의미를 설명하고 우리는 단순한 유전적 다양성을 높이기 위한 노력보다 종마다 생존과 번식을 위한 기능과 관련한 유전자들의 변이 다양성을 겨냥해 그 보존을 위해 노력하는 것이 더 효과적이라고 전했다.

유전적 다양성은 집단의 생존 능력을 높여

지난 수십 년간 유전체학이 발전하면서 여러 이론적, 실증적 증거들을 바탕으로 유전 변이의 다양성을 유지하는 것은 집단의 생존 능력을 높이는 것으로 예측할 수 있다. 생식과정에서 무작위의 돌연변이가 생기거나 다른 집단과의 혼혈을 통해 새로운 변이가 유입되는 일 등을 통해 한 집단 내에서의 유전 변이가 다양해지게 된다. 그렇게 되면 유전 변이의 다양성이 낮은 집단에 비해 변하는 환경에 적응하거나 새로운 질병이 유행할 때 전멸하지 않고 살아남을 확률이 높아지게 되는 것이다.

또한, 새로운 유전자의 유입 없이 집단 내 교배가 반복되면서 유전적 다양성이 낮아지고 생식능력이 쇠퇴하게 되는 ‘근친교배 약화 현상(inbreeding depression)’을 피하기 위해서도 유전적 다양성을 유지하는 일은 중요하다고 여겨졌다. 따라서 생물종 보호를 위한 유전학적 접근 방식은 대체로 유전체 상의 유전 변이 전반의 다양성을 높이는 데에 초점이 맞춰져 있었다.

©게티이미지뱅크

섬 여우들, 일부 유전자는 변이 다양성이 높아

그런데 이와 대치되는 몇몇 관찰들도 있었다. 이를테면, 채널제도(Channel Islands)의 섬 여우들의 경우인데, 북미대륙에 살던 회색 여우의 일부가 채널제도의 6개 섬에 흘러들어 가 왜소한 체구로 진화한 여우들이다. 여러 이웃 집단들과 자유롭게 교배하며 유전 변이를 교류할 수 있는 대륙의 여우들과 달리 제한된 환경에서 낮은 개체 수로 오랜 세월 번식해온 섬 여우들은 유전적 다양성이 매우 낮을 뿐 아니라 면역력이 낮은 등 그 기능적 영향도 관찰할 수 있다. 그런데 흥미롭게도, 이들의 유전체를 분석한 연구에 따르면 섬 여우의 유전체 다양성이 전반적으로 매우 낮은 데 비해 후각수용체를 비롯한 몇몇 유전자에서 유전적 다양성은 꽤 높았다.

개체수가 너무 낮아 필연적으로 근친교배가 이어져 온 섬 여우 집단이 생식능력의 쇠퇴로 이어져 멸종에 이르지 않는 것이 특정 유전자 변이의 다양성 때문일 수 있다는 해석이 가능한 것이다. 실제로 진화유전학에서 그간의 이론적, 실증적 증거를 보면 생물체에서 생기는 대부분의 유전적 돌연변이는 특별히 생존과 번식에 유리하지도 유해하지도 않은 ‘중립(neutral)’ 변이에 해당한다. 따라서 유전체 상의 변이의 다양성을 무조건 강조하는 것은 기능을 하지 않는 변이를 다양하게 유지하는 의미 없는 노력으로 귀결할 가능성이 있다.

그에 비해, 면역과 관련한 유전자를 포함해 특정 종의 생존과 번식에 기여하는 유전자의 변이는 유리하거나 해로운 기능적 영향을 미칠 가능성이 더 높고, 이러한 이른바 ‘기능적 유전 변이(functional genetic variant)’의 다양성을 유지하는 것이 멸종위기에 처한 종의 보호를 위해 우선시되어야 한다고 연구진은 설명한다.

(1952)