Gun들지마의 Bioinformatics 생명정보학

이 글은 Smithsonian Smart News에 Jason Daley의 기사, "Cockroach genome shows why they are impossible to kill"를 번역 및 정리한 것입니다. 원문은 여기서 보실 수 있습니다.

바퀴는 특별한 존재입니다. 유충의 다리 몇 개를 잘라도, 다시 자라납니다. 카펫 위에 쿠키 조각이 떨어지면, 이 벌레들은 순식간에 나타나는 것 처럼 보입니다. 어떤 더러운 물질이나, 병원균, 세균에게 노출 되어도, 스스로 생산한 항생제가 그것들의 건강을 지켜줍니다. 무엇보다도, 그것들은 거의 모든 것을 먹을 수 있고, 어떠한 가혹한 환경에서도 살아남으며, 가장 강력한 살충제에도 코웃음을 쳐버립니다.

일견 초능력처럼 보이는 이러한 능력들은 도대체 어떻게 생긴 것일까요? NBC 뉴스의 Maggie Fox는 그 이유는 유전자에 있다는 최신 연구를 보도했습니다. 상하이에 위치한 중국 과학원의 연구자들은 미국 바퀴벌레 (Periplaneta amaericana)의 유전체를 시퀀싱하여서, 마치 맥가이버칼과 같은 다양한 유전자들이 이 곤충을 매우 적응력이 뛰어나게 만들어 준다고 밝혔습니다.

알고보니 바퀴는 엄청난 크기의 유전체를 가지고 있었습니다. 이제까지 연구된 곤충 중에서 메뚜기 다음으로 가장 큰 유전체 입니다. 미국 바퀴벌레의 유전자들은 (사실, 미국 바퀴벌레는 미국산이 아닙니다. 1625년에 아프리카에서 미국으로 건너왔다고 추정됩니다) 올해 초 유전체가 밝혀진 독일 바퀴벌레보다 흰개미의 유전자에 더 가깝다고 합니다. 사실 그건 놀라운 일이 아닙니다. 흰개미는 "사회적 바퀴"로 밝혀져 올해 초에 바퀴와 같은 바퀴목으로 옮겨졌으니까요.

GenomeWeb은 이 바퀴 유전체의 60 퍼센트가 반복되는 시퀀스 (repetitive elements)로 이루어져 있다고 보고했습니다. 그러나 유전체는 또한 21,336개의 유전자를 포함하며, 그 중 95 퍼센트는 실제 단백질을 발현한다고 합니다. 이 유전자의 많은 수는 바퀴가 도시 환경에서 살아남는 도구를 제공합니다. 예를 들어서, 바퀴는 주변 환경을 탐색하는 데에 도움을 주는 화학 수용체를 만드는 1,000개 이상의 유전자를 가지고 있습니다. 이 중, 우리 떨어뜨린 과자 부스러기를 탐지할 수 있게하는 후각 수용체 (olfactory receptor)는 154개이며, 이것은 다른 비슷한 벌레의 두배에 달하는 수입니다. 또한, 바퀴는 522개의 미각 수용체 (gustatory receptor)를 가지고 있으며 이중 많은 수는 쓴 맛을 감지하여, 잠재적으로 독성을 가지고 있는 음식을 견디게 도와줍니다. 이 벌레는 또한 살충제에 저항하고 극한의 환경에서도 살아남게하는 특정한 효소들도 만들어 냅니다.

Fox는 바퀴가 유충 단계에서, 재생 능력을 가지고 있다고도 보고했습니다. 이 특별한 능력때문에 중국에서 불리는 바퀴의 별명은 xiao qiang 으로, 이것은 작은 거인을 뜻한다고 연구자들은 Nature Communications에 게제된 그들의 논문에 게재된 그들의 논문에 저술했습니다. 주저자인 Sheng Li는 Steph Yin에게 뉴욕 타임즈에서 "그건 조그마한 해충이지만, 아주 강한 생명력을 가지고 있다"고 말했습니다.

이 연구는 다양한 응용이 가능할 것으로 보입니다. 예를 들어, 바퀴가 살충제에 어떻게 대처하는 지 알아낸다면, 더 나은 바퀴 제거 방법을 이끌어 낼 수 있습니다. 연구의 저자들은 "미국 바퀴벌레의 피해는 지구 온난화와 함께 더욱 심화 될 것이며, 우리 연구는 바퀴를 없애는 것과 동시에 이 곤충을 이용할 방법에 도움을 줄 것"이라고 말했습니다.

주저자인 Li는 또한 그의 연구팀이 바퀴의 잠재적인 회복 능력을 연구하기를 희망한다고 이야기 했습니다. 중국 전통 한방약에서는 그 회복력 때문에 바퀴벌레를 갈아서 다양한 치료 방법에 이용한다고 합니다. 연구팀은 특정한 능력을 가능케하는 "성장 인자"를 밝혀내길 원합니다. "우리는 사람들이 왜 바퀴를 "xiao qiang"이라고 부르는 지에 관한 비밀을 밝혀내었습니다. 이제 우리는 한방약의 비밀을 밝혀내길 바랍니다."라고 Li는 말했습니다.

최근 들어서, 과학자들은 바퀴에 관해 우리가 차라리 몰랐으면 했던 것들을 많이 밝혀내었습니다. 예를들어, 바퀴의 장내 미생물은 바퀴가 몰려들게하는 화학 물질을 바퀴 배설물에 주입한다고 밝혀졌습니다. 또다른 연구에서는 바퀴가 1980년대와 90년대에 해충 구제에 효과적이었던 설탕 기반 미끼를 피하도록 진화했다고 보고된 바 있습니다. 이 최신 연구는 항상 사람들에게 미움받지만 너무나도 끈질긴 바퀴에 대한 대항책 (혹은 바퀴의 유용한 사용법)을 연구하는 데 앞으로 많은 도움이 될 것 입니다.


*개인적으로 벌레, 특히 바퀴벌레는 끔찍히도 싫어하는 관계로 본문에 있던 사진은 좀더 귀여운 그림으로 대체하였습니다.

그림 출처: 1. 테라포마스 131화 2. clipart.me 3. https://www.tuttogreen.it/come-allontanare-gli-scarafaggi-in-modo-naturale/