미련 곰탱이? 북극곰이 따뜻해지는 기후에 적응하기 시작

by University of East Anglia

이미지 출처: Pixabay/CC0 Public Domain

새로운 연구에 따르면 기온 상승과 북극곰 DNA 변화 사이에 연관성이 있는 것으로 나타났으며, 이는 북극곰이 점점 더 어려워지는 환경에 적응하고 생존하는 데 도움이 될 수 있다.

이스트 앵글리아 대학교University of East Anglia (UEA) 과학자들이 수행한 이 연구는 그린란드 남동부에 서식하는 북극곰에서 열 스트레스heat-stress, 노화 및 신진대사와 관련된 일부 유전자가 다르게 작용하고 있음을 발견했으며, 이는 북극곰이 따뜻해지는 환경에 적응하고 있을 가능성을 시사한다.

이번 연구 결과는 이러한 유전자들이 다양한 북극곰 개체군이 변화하는 지역 기후와 먹이에 대응하여 어떻게 적응하거나 진화하는지에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.

연구진은 이러한 유전적 변화를 이해하는 것이 향후 보존 노력과 분석에 중요한 지침이 될 것이며, 이를 통해 북극곰이 온난화되는 세상에서 어떻게 생존할 수 있을지, 그리고 어떤 개체군이 가장 위험에 처해 있는지 파악할 수 있을 것이라고 말한다.

이러한 상황은 북극곰 3분의 2 이상이 2050년까지 멸종될 것으로 예측되고, 세기말에는 완전히 멸종될 것으로 예상되는 가운데 발생했다.

북극해는 수온 상승으로 인해 역대 최고치를 기록하며, 이로 인해 북극곰이 물범 사냥에 이용하는 중요한 해빙이 줄어들어 고립과 먹이 부족을 초래한다.

 

그린란드에 서식하는 여러 북극곰 개체군의 위치별 기온을 보여주는 지도. (이미지 제공: 앨리스 고든, 벤자민 릭스)

연구 방법

학술지 '모바일 DNA(Mobile DNA)'에 발표된 이 연구는 그린란드 북동부와 남동부 지역 북극곰 혈액 샘플을 분석하여, 다른 유전자의 작용에 영향을 미칠 수 있는 작고 이동성이 뛰어난 유전체 조각인 '점핑 유전자jumping genes' 활동과 두 지역 온도와의 관계, 그리고 그에 따른 유전자 발현 변화를 비교했다.

연구진은 그린란드 북동부 지역 온도가 더 낮고 변동성이 적은 반면, 남동부 지역은 온도 변동이 심하고 훨씬 따뜻하며 얼음이 적은 환경이라는 것을 발견했다.

이러한 환경은 북극곰 서식지에 많은 어려움과 변화를 야기했으며, 이는 미래에 북극곰이 겪을 것으로 예측되는 환경과 유사하다.

이번 연구 주 저자인 이스턴애미 대학교(UEA) 생물과학부 앨리스 고든Alice Godden 박사는 이번 연구 결과가 북극곰에게 "희망"을 제시하지만, 지구 온도 상승을 억제하기 위한 노력은 계속되어야 한다고 강조했다.

그녀는 "DNA는 모든 세포 안에 있는 설명서와 같아서 생물의 성장과 발달 방식을 알려준다"고 말했다.

"이 곰들의 활성 유전자를 지역 기후 데이터와 비교한 결과, 기온 상승이 그린란드 남동부 곰의 DNA 내에서 점핑 유전자의 활동을 급격하게 증가시키는 원인인 것으로 나타났습니다."

"본질적으로 이는 서로 다른 북극곰 집단이 각기 다른 속도로 DNA의 특정 부분을 변형시키고 있다는 것을 의미하며, 이러한 활동은 그들의 특정 환경 및 기후와 관련이 있는 것으로 보입니다."

"이 발견은 그린란드에서 가장 따뜻한 지역에 서식하는 북극곰들이 '점핑 유전자'를 이용하여 자신의 DNA를 빠르게 재구성하고 있다는 사실을 처음으로 보여준다는 점에서 중요합니다. 이는 해빙 감소에 맞서 생존하기 위한 필사적인 메커니즘일 수 있습니다." 

 

기후변화 시대 생존 방식을 고민하기 시작한 북극곰님.

북극곰 생존에 대한 시사점

고든 박사는 덧붙였다.

"다른 북극곰 종들이 멸종 위기에 처한 상황에서, 이 특정 북극곰들은 기후 변화에 빠르게 적응할 수 있는 유전적 청사진을 제공하며, 따라서 이들의 독특한 유전 코드는 보존 노력에 있어 매우 중요한 초점이 됩니다."

"하지만 안심해서는 안 됩니다. 이는 희망을 주지만 북극곰의 멸종 위험이 줄어들었다는 것을 의미하지는 않습니다. 우리는 여전히 지구 탄소 배출량을 줄이고 기온 상승 속도를 늦추기 위해 할 수 있는 모든 것을 해야 합니다."

시간이 흐르면서 인간 DNA 염기서열은 변화하고 진화할 수 있지만, 기후 온난화와 같은 환경적 스트레스는 이러한 과정을 가속화할 수 있다.

이번 연구는 야생 포유류 종에서 기온 상승과 DNA 변화 사이의 통계적으로 유의미한 연관성을 발견한 최초의 사례로 여겨진다.

또한 지방 대사와 관련된 DNA 유전자 발현 영역에서도 변화가 발견되었는데, 이는 먹이가 부족할 때 중요한 역할을 하며, 남동부 북극곰들이 북부 개체군의 주로 지방이 많은 물개 먹이와는 달리 따뜻한 지역에서 흔히 볼 수 있는 거친 식물성 식단에 서서히 적응하고 있음을 의미할 수 있다.

이전 연구 및 향후 연구 방향

"우리는 이러한 이동 유전자들이 활발하게 활동하는 여러 유전적 핫스팟을 확인했으며, 일부는 게놈의 단백질 코딩 영역에 위치해 있습니다. 이는 북극곰들이 해빙 서식지 감소에 적응하면서 급격하고 근본적인 유전적 변화를 겪고 있음을 시사합니다." 고든 박사 말이다.

이번 연구는 약 200년 전 분리된 그린란드 남동부 북극곰 개체군이 북동부 개체군과 유전적으로 다르다는 것을 밝혀낸 워싱턴 대학교의 이전 연구를 기반으로 한다.

고든 박사와 동료들은 해당 연구를 위해 수집된 성체 북극곰 17마리(북동부 12마리, 남동부 5마리)의 유전자 활동 데이터를 분석했다.

그들은 RNA 시퀀싱이라는 기술을 사용하여 메신저 역할을 하는 분자인 RNA 발현을 조사하고 어떤 유전자가 활성화해 있는지 보여주었다.

이를 통해 점핑 유전자의 행동을 포함하여 유전자 활동에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있었다.

고든 박사는 다음 단계는 전 세계에 약 20개 아개체군이 존재하는 다른 북극곰 개체군을 살펴보는 것이라고 말하며, "이번 연구를 통해 너무 늦기 전에 이 귀중하고 신비로운 종의 유전체를 분석해야 할 필요성이 절실하다는 점을 강조할 수 있기를 바란다"고 덧붙였다.

More information: Diverging transposon activity among polar bear sub-populations inhabiting different climate zones, Mobile DNA (2025). link.springer.com/article/10.1 … 6/s13100-025-00387-4 

Provided by University of East Anglia 


미련 곰탱이가 아닌가 보다.

 

한편 같은 연구성과를 전하는 라이브 사이언스 보도에서는 

Polar bears in southern Greenland are 'using jumping genes to rapidly rewrite their own DNA' to survive melting sea ice

곧, 남부 그린란드 북극곰들이 녹아내리는 해빙에 생존하기 위해 '점핑 유전자를 이용해 자신의 DNA를 빠르게 재구성'하고 있다는 타이틀을 내세우면서 

기온 상승은 일부 북극곰의 유전자 변이를 유발하여 변화하는 기후 조건에 적응하도록 돕는 것으로 보인다면서, 새로운 연구에 따르면 기온 스트레스가 남부 그린란드 북극곰의 유전자 변이를 촉발하고 있을 가능성이 있다고 덧붙였다.