기생성 균류는 개미보다 1,800만 년 전에 출현

FAPESP 제공

개미ant (Atta 속genus)가 군집에 먹이로 사용한 균류 밭fungus garden 조각을 제거하고 있다. 곤충의 청소 행동은 사회적 면역 체계 역할을 한다. 출처: Quimi Vidaurre Montoya / IB-UNESP

 
이전에는 개미와 관련된 균류의 기생균parasite of fungi으로 여긴 균류 속genus of fungi은 실제로는 훨씬 더 복잡한 생태적 기능을 지녔을 수 있다.

커뮤니케이션 생물학Communications Biology 저널에 발표된 한 연구에 따르면, 이 균류 속은 오늘날 함께 서식하는 개미보다 1,800만 년 전에 출현했다는 증거가 있다.

이 결과는 아메리카 대륙 8개국에서 수집된 에스코봅시스속Escovopsis 309개 균주에 대한 분석을 기반으로 한다.

연구진은 이 종의 유전체 조각, 형태적 특징, 지리적 분포, 그리고 계통발생학(진화적 친족 관계와 유사)을 관찰함으로써 3,800만 년 전 잎꾼개미leafcutter ants와의 관계를 파악할 수 있었다. 에스코봅시스는 5,690만 년 전에 출현했다.

"우리의 주요 가설은 이들이 균류를 재배하는 개미 조상 집단과 함께 출현하여 3,800만 년 전에 현재의 잎꾼개미와 공존하기 시작했다는 것입니다. 또 다른 가능성은 이들이 초기 1,800만 년 동안 개미와의 관계와는 별개로, 예를 들어 잎을 식민지화하거나 유기물을 분해하는 등 다른 환경에서 살았을 가능성이 있다는 것입니다."

이 연구 제1저자인 키미 비다우레 몬토야Quimi Vidaurre Montoya 말이다.

비다우레 몬토야는 브라질 히우클라루에 있는 상파울루 주립대학교 생명과학연구소(IB-UNESP)에서 박사후 연구 일환으로 이 연구를 수행했다.

잎꾼개미Leafcutter ants (아티나 아족subtribe Attina)는 식용으로 균류를 재배한다.

2024년 사이언스에 발표된 이 연구팀 연구에 따르면, 이러한 상리공생 관계는 6,600만 년 전에 출현한 것으로 여겨진다.

40배 확대된 현미경 사진은 무성생식asexual reproduction에 더 효율적인 Escovopsis weberi(왼쪽) 종의 원통형 소포cylindrical vesicles를 지닌 분생포자경conidiophores과, 이 속의 공통 조상에 더 가깝지만 무성생식에는 효율이 낮은 Escovopsis papillata(오른쪽) 종의 구형 소포globular vesicles를 보여준다. 사진 제공: Quimi Vidaurre Montoya / IB-UNESP

"우리의 현재 연구는 개미가 재배하지 않지만 일부 농경 개미 종 군체에 존재하며 일부 품종을 죽일 수 있는 균류인 에스코봅시스Escovopsis에 관한 것입니다. 이 때문에 에스코봅시스는 '기생충'으로 묘사되지만, 실제로는 24종 중 개미가 재배하는 균류에 감염을 일으키는 것으로 알려진 종은 단 하나뿐입니다." 몬토야는 덧붙인다.

개미집에 대한 적응

저자들은 에스코봅시스가 진화적 시간에 걸쳐 형태학적 및 생리학적 적응을 겪었으며, 이는 생식 효율을 높이고 개미집anthills 내부 생활에 적응하기 위한 것으로 보인다고 지적한다.

이러한 변화는 주로 무성 생식asexual reproduction을 수행하는 구조인 분생포자conidia를 생성하는 소포vesicles에서 발생했다.

몬토야는 "소포vesicles는 공통 조상에 가까운 종에서는 구형이지만, 더 최근 종에서는 원통형으로 변한다. 이러한 변화는 개미 또는 공생 균류가 부과한 장벽에 대한 반응일 수 있다"고 말한다.

생리학적 자료에 따르면 속이 다양화함에 따라 생장 속도, 소낭vesicles 수, 그리고 분생포자conidia의 생성 및 생존력이 점차 증가했다.

원통형 소낭을 지닌 종은 구형 구조를 한 종보다 더 빨리 성장할 수 있다.

최근 종의 더 얇고 길쭉한 소낭은 구형 소낭을 가진 오래된 종보다 훨씬 더 생존력이 높은 분생포자를 생성한다.

"개미, 공생 균류, 그리고 에스코봅시스 사이에 공진화coevolution가 있었던 것으로 보입니다. 이들이 기생충으로 진화했는지, 아니면 잔해를 먹고 사는 기회주의자인지는 알 수 없습니다. 시스템 전체가 붕괴될 때 남은 것을 먹을 수 있습니다. 하지만 문헌의 일부 가정처럼 특수한 독성을 가진 숙주라면, 평형 상태 여부와 관계없이 시스템을 파괴할 것입니다." 몬토야는 덧붙인다.

잘 알려지지 않은 균류

이 연구는 몬토야의 박사 과정 중에 시작된 에스코봅시스 속에 대한 광범위한 연구의 파생물이다.

그는 또한 미국 에모리 대학교에서 인턴십을 마쳤다.

당시 몬토야는 이 균류의 가장 큰 두 가지 현존 컬렉션, 즉 IB-UNESP 컬렉션과 몬토야의 해외 지도교수인 니콜 마리 헤라르도Nicole Marie Gerardo 교수가 관리하는 에모리 컬렉션을 분석했다.

이러한 노력의 첫 번째 결과 중 하나는 이전에 에스코봅시스(Escovopsis)로 분류된 두 개의 새로운 속屬에 대한 기술이었다.

이 연구에서 발견된 다른 두 속은 아직 기술 단계에 있다.

몬토야와 IB-UNESP 교수이자 생물다양성 역학 및 기후 변화 연구 센터 연구원인 앙드레 로드리게스André Rodrigues는 13종 새로운 에스코봅시스 종에 대한 기술도 주도했으며, 10종이 추가로 기술 단계에 있다.

몬토야는 "이 균류들은 생리학적, 생태학적 관점에서 아직 잘 이해되지 않았다. 따라서 이들을 모두 기생충으로 간주하기에는 시기상조다. 우리 연구에 따르면, 이들은 다른 기능을 하며 군집 내에서 비교적 조화롭게 살 수 있다"고 생각한다.

연구자에 따르면, 개미가 배양한 균류에 감염을 일으키는 것으로 입증된 종은 에스코봅시스 베베리(Escovopsis weberi)뿐이다. 그의 연구팀을 비롯한 여러 연구팀 실험 결과, 여러 균주가 이 곤충이 있는 환경에서 균류를 죽이지 못했다.

기생성 주장claim of parasitism을 뒷받침하는 시험관 실험vitro experiments은 감염된 균류가 보호를 위해 개미에 의존한다는 사실을 무시한다.

따라서 개미가 없는 상리공생 균류mutualistic fungi와 사회적 면역 체계 역할을 하는 위생 행동에 대한 에스코봅시스의 영향을 평가하는 것은 의미가 없다.

"일부 더 독성이 강한 균류는 개미 군집에 접종되자마자 즉시 제거된다. 그러나 에스코봅시스를 이용한 실험에서는 개미가 이를 크게 중요하게 여기지 않는다"고 이 연구원은 말한다.


More information: Quimi Vidaurre Montoya et al, Digging into the evolutionary history of the fungus-growing-ant symbiont, Escovopsis (Hypocreaceae), Communications Biology (2025). DOI: 10.1038/s42003-025-08654-z

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베르나르 베르베르도 아닌 김태식인 내가 왜 이걸 손댔을까?

패러사이트라는 말이 보여 그냥 달라들어서 낭패를 봤다.