지구온난화로 ‘악성 돌연변이’ 출현

과학기술

지구온난화로 ‘악성 돌연변이’ 출현
지구 온도 2~4°C 상승 시 생태 변이 모델 제시

2021.02.04 10:17 이강봉 객원기자

지구온난화가 이어지면서 자연환경 역시 빠르게 변화하고 있다. 특히 지구에 살고 있는 수많은 종(種) 생물체들이 그동안 살아왔던 생존 환경을 변화시키고 있는데 과학자들이 최근 새로운 사실을 밝혀내고 있다.

최근의 기온 상승이 변이를 일으키면서 생체 주성분인 단백질 기능에 악영향을 미치고, 일부 생물체 건강에 악영향을 미치고 있으며, 이런 현상이 확대될 경우 지구 생물체 전반에 악영향을 줄 수 있다는 논문이 발표돼 주목을 받고 있다.

지구온난화로 기온이 급격히 상승할 경우 생물의 악성 돌연변이가 급증하면서 생태계 전반에 심각한 해를 가할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 사진은 연구에 사용한 카우피 씨앗 딱정벌레. 씨앗 속에 알을 낳는다. ⓒMareike Koppik

온도 상승으로 인한 악성 돌연변이 예고

모든 생물종은 자신과 닮은 모습의 자손을 낳는다.

대부분 서로 비슷한 모양을 지니고 있지만 어떤 경우 원래 조상‧부모와 매우 다른 특이한 모습을 지닌 자손이 태어난다.

이를 변이(variation)라고 하는데 과학자들은 그동안 이 변이를 유전자적 요인에 의한 유전변이(genetic variation)와 환경적 요인에 의한 환경변이(environmental variation)로 구분해왔다. 두 가지 변이 중 어느 쪽에 더 많은 변이가 일어나는지에 따라 속성이 결정된다.

그러나 최근 온도 상승으로 인해 생태계가 급격히 변화하고 있는 가운데 ‘생태 변이(ecology variation)’가 어떻게 이루어지고 있는지에 대해서는 알려져 있지 않았다.

3일 과학논문사이트 ‘유레칼러트(EurekAlert)’에 따르면 스웨덴 웁살라 대학과 룬드 대학 공동 연구팀은 생태 변이가 어떻게 진행되고 있는지 파악하기 위해 새로운 방식을 시도했다. 효소운동이론(enzyme kinetic theory)을 적용해 기온 상승이 생물체 기본 조직인 단백질 안정성에 어떤 영향을 미치고 있는지 분석하는 방식이다.

이 실험에는 딱정벌레(beetles)와 함께 과거 실험 결과가 있어 비교 분석이 가능한 효모‧박테리아‧바이러스와 같은 단세포 생물, 애기장대, 초파리‧회충(Caenorhabditis elegans)과 다세포 생물들을 추가했다.

그리고 기온을 올리는 등 다양한 종류의 스트레스를 가한 후 이들 생물체들이 유전자를 통해 어떤 반응을 보이는지 살펴보고, 나빠진 환경 속에서 어떤 돌연변이가 발생하는지, 생태계에 악영향을 미칠 수 있는 표현을 어느 정도 하고 있는지 파악하는데 성공했다.

웁살라 대학의 생태 및 유전학자인 데이비드 버거(David Berger) 교수는 “특히 온도를 올린 상황에서 생물들은 새로운 변이가 발생했는데 온도가 높을수록 돌연변이로 인해 (생체 내에서) 더 큰 손상이 이루어지고 있다는 사실을 확인할 수 있었다.”고 말했다.

이는 돌연변이를 일으킨 개체가 그렇지 않은 개체보다 더 나쁜 상황에 처할 수 있다는 것을 말해주는 것이다. 또한 생체 변이에 있어 기후변화로 인한 ‘생태적’ 요인이 지구 생물체 전반에 큰 영향을 미치고 있다는 것을 생태 변이 예측 모델을 통해 처음 제시하고 있다.

생물 적응 방식 달라지면 생태계에 악영향

웁쌀라‧룬드대 논문은 최근 지구온난화에 따른 생태계 파괴에 대해 경각심을 불러일으키고 있다.

그동안 인류는 195개국이 참여한 파리 기후협약 등을 통해 지구 온난화를 산업화 이전 대비 1.5°C 상승선에서 제한하는데 많은 노력을 기울여왔다.

그러나 최근 들어 온도 상승의 지표가 되는 온실가스 배출은 도를 넘어서고 있는 중이다. 세계기상기구(WMO)는 지난해 말 지구 이산화탄소 농도가 ‘심리적 한계선’인 400ppm을 초과했다며, 세계의 관심을 촉구한 바 있다.

온도 역시 빠른 상승 추세를 이어가고 있다. 특히 2020년이 2016년과 함께 전 세계적으로 사상 가장 따뜻한 해였던 것으로 기록되고 있다.

유럽연합(EU)의 ‘코페르니쿠스기후변화서비스(C3S)’는 8일(현지시간) 전 세계적으로 2020년 기온이 조사 기준 기간(1981-2010년)보다 0.6℃ 높았고, 산업화 이전 시기(1850∼1900년) 대비 평균 1.25℃ 높았다고 밝혔다.

이 상태가 지속된다면 이번 세기 중에 1.5℃를 넘어 2.0℃ 상승선 역시 안심하지 못할 상황이다.

웁살라‧룬드대 연구진은 논문을 통해 “온도 상승이 2~4°C에 이르게 되면 열대 지역 생물종에서 새로운 돌연변이가 연이어 발생하게 되고, 생태계에 지금보다 더 해로운 영향을 미칠 수 있는 상황이 2배 이상 확대될 수 있다.”고 말했다.

버거 교수는 “기온 상승이 후손에게 유전되고 모든 새로운 세대에서 훨씬 더 심각한 상황이 발생할 수 있다.”고 말했다.

특히 버거 교수는 “생물체 자체적인 손상 효과(damaging effects)의 현저한 증가는 지구 전체적으로 유기체의 적응성을 저하시키고, 또한 지구 생태계 전반에 파급돼 수많은 생물 적응 유형에 모두 악영향을 미칠 수 있다.”며 지구온난화를 억제해 줄 것을 촉구했다.

한편 논문은 과학 저널 ‘영국왕립학회보 B(Proceedings of the Royal Society B)’ 3일 자에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Elevated temperature increases genome-wide selection on de novo mutations’이다.

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