북미 들소 바이슨bison 게놈 해독, 보존 노력에 더욱 박차

by 마이크 페냐Mike Peña, 캘리포니아 대학교 산타크루즈University of California - Santa Cruz
 

캐나다 앨버타Alberta 주 엘크 아일랜드 국립공원Elk Island National Park 길가에서 풀을 뜯고 있는 평원 들소plains bison. 사진 제공: 앨리스 윌

캘리포니아 대학교 산타크루즈 고대 DNA 연구진이 고유전체학paleogenomics을 이용해 한때 멸종 위기에 처한 또 다른 상징적인 종인 북미 들소North American bison 복원을 위한 유전적 로드맵을 만들었다.

8월 6일자 사이언스 저널 표지에 실린 이 연구 결과는 북미 대륙에서 가장 큰 육상 포유류인 들소가 수천 킬로미터에 걸쳐 유전적으로 연결되어 있었고, 최근 수천 년 사이에 지역 아종regional subspecies이 출현했다는 이야기를 들려준다.

들소는 수천 년 동안 수천만 마리에 달한 개체 수가 20세기 초 인간 활동으로 인해 수백 마리로 급감했다.

현재 수십만 마리로 추정되는 개체 수 회복은 보존 성공 사례로 간주된다.

하지만 수십 년 동안 지속된 관리 방식, 즉 살아남은 들소들을 작고 고립된 무리에 가두고 때로는 농업 실험을 위해 소와 교배시키는 등의 행위는 들소의 과거 진화 역사를 가려버렸다.

이러한 정보가 부족하기 때문에, 보존론자들은 유전자 일치 교배genome-matched breeding를 통해 들소 개체군을 복원하는 데 필요한 정보를 얻지 못하고 있다.

UC 산타크루즈 고유전체학 연구소 공동 소장이자 이번 연구 책임 저자인 베스 샤피로Beth Shapiro는 "들소는 보존 성공 사례로 꼽히지만, 지금까지 관리자들은 20세기 개체군 붕괴와 관리 이전의 '건강한' 들소 다양성이 어떤 모습이었는지에 대한 유전적 기준점을 가지고 있지 않았다"고 말했다.

"이번 연구는 개체군 붕괴 이전의 고대 DNA를 이용하여 그 기준점을 구축했으며, 고대 DNA를 활용하여 현재의 관리 결정을 내리는 데 도움을 주는 훌륭한 사례입니다."

지난 10년 동안 이 고유전체학 연구소Paleogenomics Lab는 다이어 늑대dire wolves, 털매머드woolly mammoths, 검치호랑이saber-toothed cats, 동굴곰cave bears과 같은 고대 종에 대한 새로운 정보를 밝혀냈다.

들소 다양성 이해하기

이번 연구를 위해 연구팀은 2만 년이 넘는 기간에 걸친 들소 유전체 데이터셋을 구축했다.

연구팀은 160마리 새로운 들소(개체군 붕괴 이전에 산 115마리와 최근 100년 이내에 산 45마리)의 유전체를 분석했다.

그리고 이 데이터를 기존에 발표된 52개 현대 유전체 데이터와 결합했다.

고대 유전체는 마지막 빙하기 이후 아메리카 들소 개체군의 역사를 보여준다. 출처: Science (2026). DOI: 10.1126/science.aee4205

 
이번 연구는 고유전체학 연구실에서 2024년에 박사 학위를 받은 요나스 오펜하이머Jonas Oppenheimer와 샤피로가 이끌었으며, 캐나다 국립공원 관리청Prks Canada, 앨버타 대학교University of Alberta, 그리고 북미 전역 여러 연구 기관 및 토지 관리 단체와 협력했다.

북미 들소의 두 주요 아종은 각기 다른 지역 서식지에 적응하면서 전체적인 크기, 체형, 털 색깔에서 차이를 보인다.

역사적으로 캐나다 북부와 알래스카 숲에 서식한 우드 바이슨wood bison은 머리 바로 뒤쪽에 가파른 혹이 있고, 털은 덜 두드러지며, 작고 뾰족한 수염을 지닌다.

원래 캐나다에서 멕시코 북부까지 펼쳐진 초원, 대평원, 강 계곡을 누빈 평원 바이슨plains bison은 혹이 조금 더 뒤쪽에 위치하고, 털이 더 두껍고, 일반적으로 더 가볍다.

성체 수컷 우드 바이슨은 1톤이 넘는 무게가 나가기 때문에 더 큰 아종이다.

개체 수컷의무게는 1톤을 넘을 수 있다.

개체 수컷 개체 수 감소의 유산

20세기 초 바이슨이 직면한 위협은 실로 심각했다.

사냥, 새로운 질병의 발생, 서식지 파괴, 그리고 미국 정부의 박멸 정책이 그 예다.

개체 수 복원을 위한 초기 시도조차도 종의 생존을 보장하는 가장 유익한 형질의 유전적 흐름을 심각하게 교란시켰다.

이러한 초기 보존 조치에는 바이슨을 고립된 무리에 가두는 것이 포함되었는데, 이는 한때 유전적으로 연결되어 있던 종의 개체군 분열을 초래했다.

또한, 모든 현대 우드 바이슨 무리는 평원 바이슨의 유전자를 일정 비율 보유하는데, 이는 캐나다 정부가 약 7,000마리 평원 바이슨을 우드 버팔로 국립공원Wood Buffalo National Park으로 이주시킨 데서 직접적으로 비롯됐다.

캐나다 중북부에 위치한 이 공원은 당시 약 1,500마리 마지막 우드 바이슨 개체군이 서식한 곳이었다.

이번 연구는 현대 우드 바이슨의 평원 바이슨 유전자 비율이 무리마다 7%에서 64%까지 다양하다는 것을 밝혀냈으며, 이는 향후 보존 정책 결정을 위한 유전체학적 지침을 제공한다.

우드 바이슨은 캐나다의 멸종위기종 보호법Species at Risk Act에 따라 "멸종위기종threatened"으로 지정되어 있는데, 이는 주로 개체 수 제한으로 인한 유전적 다양성 손실 가능성 때문이다.

공동 저자이자 캐나다 국립공원 관리청 바이슨 생태학자인 그렉 윌슨Greg Wilson은 "이번 연구는 우드 바이슨과 평원 바이슨이 상당히 다른 종이며, 1920년대에 발생한 유전자 유입 사건에도 불구하고 앞으로도 별도로 관리해야 한다는 것을 보여준다"고 말했다.
 
소의 혈통에 대한 오해

20세기 동안 개인 목장 관리자들이 소와의 교배를 시도하면서 들소 복원을 위한 유전체적 청사진이 흐려졌다.

이러한 시도는 대체로 성공적이지 못했지만, 오늘날 대부분의 들소가 소의 혈통을 가지고 있다는 잘못된 믿음을 심어주었다.

연구팀은 최초로 고대, 그러니깐 소가 도입되기 이전의 들소를 깨끗한 유전적 기준선으로 사용해 현대 들소의 약 3분의 1에서만 소의 혈통을 발견했다.

샤피로 박사는 소의 혈통이 존재하더라도 전체 유전체 2% 미만에 불과하며, 약 20세대 전의 짧은 교배 시기에만 유래했다고 밝혔다.

문화적, 생태적 연결 복원

연구진은 논문에서 북미, 특히 원주민들에게 들소가 갖는 중요한 문화적 역할을 강조한다.
 
그들은 들소와 인간 사이의 이러한 관계를 복원하는 것이 개체 수 복원만큼이나 중요하며, 고유전체학이 이러한 깊은 사회생태학적 연결고리를 이해하는 또 다른 방법을 제공할 수 있다고 주장한다.

앨버타주 북부에 위치한 원주민 자치 정부인 아타바스카 치페위안Athabasca Chipewyan의 권리 및 토지 담당 이사인 로리 사이프리엔Lori Cyprien은 "들소에 대한 엄청난" 존중이 바로 우리 부족이 들소 통합 유전체 프로젝트와 같은 연구를 지원하는 이유라고 말했다.
 
사이프리엔은 "우리 부족과 들소의 관계는 신성하다"며, "이는 우리의 유산, 전통적인 땅, 그리고 원주민 권리와 조약 권리의 핵심"이라고 강조했다.

궁극적으로 이 연구는 고립된 들소 무리를 하나의 기능적인 메타개체군으로 다시 연결하는 유전체적 경로를 제시한다.

이는 19세기 개체 수 감소 이전 수천 년 동안 들소들이 누린 연결성을 현대적으로 복원하는 것과 같은 의미를 지닌다.

"고대 DNA 연구는 미국의 가장 상징적인 보존 성공 사례 중 하나에 대한 이야기를 다시 쓰고 있다"고 UC 산타크루즈 생태학 및 진화생물학 교수인 샤피로는 말했다.

"이 연구는 19세기 개체 수 감소가 들소 유전체에 실제로 어떤 영향을 미쳤는지, 그리고 유전체 정보를 바탕으로 한 더욱 현명한 미래 방향은 어떤 모습일 수 있는지를 보여줍니다."


Publication details
Jonas Oppenheimer et al, Paleogenomic insight into the collapse, recovery, and management of American bison, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aee4205 

Journal information: Science