박쥐 유전체와 화석 모조리 분석, 배트맨 조상은 6500만 년 전 유럽에서 기원한 듯

박쥐 유전체와 화석, 6500만 년 전 유럽에서 기원한 듯

by 세인트앤드루스 대학교

Bat1K 프로젝트 1단계가 완료되었다. 이 단계에는 현재 인정되는 21개 박쥐 과 각각에서 최소 한 종 이상을 대표하는 103개 염색체 수준 게놈 어셈블리 및 주석이 포함된다.

세인트앤드루스 대학교 새로운 연구는 박쥐 유전체와 화석을 종합적으로 분석한 최대 규모 연구로, 박쥐가 약 6500만 년 전 유럽에서 기원해 전 세계로 퍼져나갔을 가능성이 가장 높다는 것을 밝혀냈다.

이번 연구는 또한 비행과 마찬가지로 반향정위 능력echolocation이 박쥐 진화 초기 단계에 발달했음을 보여주며, 박쥐의 뛰어난 장수와 질병 저항력의 유전적 기반을 연구하는 데 중요한 토대를 마련했다.

이는 인간 건강에도 잠재적으로 중요한 의미를 지닐 수 있다.

 

미국산 안트로조스 팔리두스(Antrozous pallidus). 사진 제공: 엘리자베스 클레어

오늘(9월 23일 수요일) 네이처(Nature)에 발표된 이 연구는 64개국 137명 연구진이 참여한 Bat1K 컨소시엄의 국제 연구팀이 유전체와 화석 증거를 결합해 박쥐, 그리고 포유류의 비행 능력이 약 6500만 년 전 유럽에서 기원했을 가능성이 가장 높다는 것을 보여준다.

이번 연구 결과는 박쥐의 기원을 아시아, 아프리카 또는 북미로 추정한 기존 가설을 뒤집었다.

박쥐의 초기 후손들은 아프리카로 흩어져 유럽-아프리카 중심지를 형성했고, 이곳에서 박쥐는 아시아, 아메리카, 호주로 퍼져나갔다.

연구진은 현재까지 인정되는 21개 박쥐 과 모두를 대표하는 103종 박쥐 게놈을 분석해 역대 최대 규모 고품질 박쥐 게놈 컬렉션을 구축했다.

연구진은 최첨단 DNA 시퀀싱 및 계산 방법을 결합해 이러한 게놈을 생성하고 비교하며, 게놈에 포함된 유전자를 식별했다.

벨리즈에서 발견된 Artibeus intermedius. 사진 제공: Brock and Sherri Fenton

 

박쥐 진화 지도 작성

연구진은 전 세계에서 발견된 44종 화석 박쥐 게놈과 이 게놈들을 결합하여 세계에서 유일하게 날아다니는 포유류인 박쥐의 진화 역사를 재구성했다.

이 데이터 세트를 구축하기 위해서는 수십 년에 걸쳐 전 세계 박쥐에서 수집한 샘플이 필요했으며, 이에는 가장 외딴 지역에서 발견되는 희귀하고 특이한 박쥐 과 대표 표본도 포함되었다.

박쥐는 지구상에서 가장 특별한 포유류 중 하나다.

박쥐는 진정한 동력 비행이 가능한 유일한 포유류다.

대부분의 박쥐는 소리만을 이용해 칠흑 같은 어둠 속에서 방향을 찾고 사냥한다.

전 세계에 1,500종이 넘는 박쥐는 현존하는 포유류 5분의 1을 차지하며 식물의 수분, 씨앗 분산, 그리고 수많은 해충을 잡아먹는 등 건강한 생태계를 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

하지만 이러한 놀라운 생물학적 특성과 생태학적 중요성에도 불구하고, 과학자들은 박쥐 진화에 대한 가장 근본적인 질문들에 대한 답을 찾기 위해 수십 년 동안 고군분투했다.

박쥐는 어디에서 왔을까? 박쥐 과들은 어떻게 관련되어 있을까? 비행과 반향정위는 언제 나타났을까? 그리고 박쥐는 다른 포유류와 구별되는 독특한 특징들을 어떻게 진화시켰을까?

미국산 코리노리누스 타운센디이. 사진 제공: 브록 펜튼

진화 논쟁의 해결

이번 연구는 이러한 오랜 질문들에 대한 해답을 제시한다.

연구팀은 새로운 방법을 사용해 게놈과 화석을 분석하고 박쥐 진화 계통도를 수정하여 주요 박쥐 집단 간 관계에 대한 여러 오랜 논쟁을 해결했다.

세인트앤드루스 대학교 수석 저자이자 Bat1K 책임자인 소냐 버네스Sonja Vernes는 "박쥐는 끊임없이 우리를 놀라게 한다. 박쥐는 진화의 가장 위대한 실험 대상 중 하나다. Bat1K 수년간 국제 협력 결실인 이 특별한 유전체 자원은 마침내 박쥐의 놀라운 생물학적 특성이 어떻게 진화했는지 이해할 수 있게 해 준다"고 말했다.

또한, 많은 박쥐 종은 질병에 대한 놀라운 저항력을 보이며 크기에 비해 매우 긴 수명을 누린다.

이 연구를 위해 구축된 유전체 자원은 과학자들에게 이러한 특성 뒤에 숨은 유전자를 조사할 최초의 견고한 진화적 틀을 제공한다.

이 연구는 궁극적으로 인간의 노화, 면역 및 질병 저항력 연구에 도움이 될 수 있다.

스토니브룩 대학교 수석 저자인 릴리아나 M. 다발로스Liliana M. Dávalos는 "화석과 현존하는 종의 진화를 함께 모델링하는 데 사용한 접근 방식은 다른 방법으로는 불가능한 일을 해낼 수 있다. 즉, 유전체 데이터를 고려하면서 가장 오래된 화석 박쥐 집단을 식별하고 박쥐의 기원과 시기를 밝혀낼 수 있다"고 말했다.

박쥐 기원 부근의 반향정위Echolocation 

화석 증거는 또한 오랫동안 풀리지 않은 또 다른 수수께끼, 즉 박쥐가 언제 처음으로 반향정위를 진화시켰는지에 대한 중요한 단서를 제공한다.

화석 박쥐인 비엘라시아(Vielasia)가 박쥐 계통도의 가장 오래된 분기에 속한다는 사실은 반향정위 능력이 현대 박쥐의 다양화보다 앞선다는 것을 시사한다.

이 발견은 박쥐 생물학의 두 가지 핵심적인 특징인 반향정위와 동력 비행이 박쥐 집단의 기원과 가까운 시기에 확립되었음을 암시하며, 이후 6500만 년 동안 박쥐가 이룩한 놀라운 진화적 성공을 설명하는 데 도움을 준다.

연구팀은 또한 박쥐 조상의 게놈을 재구성함으로써 비행 능력을 지닌 최초의 포유류 게놈이 어떤 모습이었을지 보여주었다.

이를 통해 과학자들은 한 포유류 계통이 어떻게 동력 비행, 고도의 생체 음파 탐지, 탁월한 장수, 그리고 특이한 질병 저항성을 진화시켰는지에 대한 게놈 지도를 얻게 되었으며, 이는 박쥐를 넘어 다른 생물종에도 적용될 수 있는 이러한 특성의 유전적 기반을 추적하는 토대가 된다.


Publication details
Emma Teeling, Reference genomes and fossils revise bat family phylogeny and biogeography, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-11007-3. http://www.nature.com/articles/s41586-026-11007-3

Journal information: Nature