개 DNA에 존재하는 야생 늑대 유전자를 밝혀내다

by Audrey T. Lin, Logan Kistler, The Conversation

 

조지아 트빌리시의 길거리 개(또는 방목 개). 출처: Alexkom000/Wikimedia Commons, CC BY

개는 인간이 가축화한 최초의 종이었으며, 수천 년 동안 인간 생활 일부였다. 가축화한 종은 인간과 함께 살도록 진화한 식물과 동물로, 우리가 먹는 거의 모든 음식과 수많은 다른 혜택을 제공한다.

개는 보호, 사냥 지원, 반려견, 이동 수단, 심지어 담요를 짜는 데 필요한 털까지 제공한다.

개는 회색 늑대에서 진화했지만, 과학자들은 개가 정확히 어디서, 언제, 얼마나 자주 가축화되었는지 논쟁을 벌인다. 

고대 DNA 증거에 따르면 두 집단이 결국 섞이기 전에 동유라시아와 서유라시아에서 가축화가 두 번 일어났다.

이렇게 섞인 개체군이 오늘날 살아있는 모든 개의 조상이었다.

수백 마리 현대 및 고대 개에서 채취한 DNA에 대한 분자 시계 분석 결과, 이들이 가축화하기는 약 20,000년에서 22,000년 전, 즉 거대한 빙하가 유라시아와 북아메리카 대부분을 덮은 시기로 나타났다.

고고학 기록에서 최초로 확인된 개는 독일 본-오버카셀Bonn-Oberkassel에서 발견된 14,000년 된 새끼 개다. 하지만 뼈만으로는 초기 가축견인지 야생 늑대인지 구분하기 어려울 수 있다. 

개와 늑대는 공통된 역사를 공유했음에도 과학자들은 오랫동안 이 두 종이 교배해 잡종 후손을 낳는 경우가 드물었다고 생각했다.

가축 식물과 동물을 연구하는 진화생물학자이자 분자인류학자로서, 우리는 개와 늑대 잡종이 실제로 그렇게 드물었는지에 대한 새로운 시각을 제시하고자 했다. 

야생에서의 이종교배interbreeding는 거의 없었다

개는 현대 늑대의 후손이 아니다. 오히려 오늘날 살아있는 개와 늑대는 모두 털매머드와 동굴곰과 함께 산 고대 늑대 개체군에서 유래했다.

대부분의 가축화한 종에서 인간과 함께 사는 동물과 야생 동물 사이에는 명확하고 기록된 유전자 흐름 패턴이 종종 존재한다.

야생 동물과 가축 서식지가 겹치는 곳에서는 서로 교배하여 잡종 자손을 생산할 수 있다. 이 경우, 야생 동물 유전자가 가축 개체군의 유전적 변이에 접목된다.

예를 들어, 돼지는 1만 년 전 근동 지역에서 가축화했다. 그러나 초기 농부들이 돼지를 유럽으로 데려오면서 지역 야생 멧돼지와 너무 자주 교배되어 근동 지역 DNA가 거의 모두 대체되었다.

멸종 위기에 처한 야생 아나톨리아와 키프로스 무플론Anatolian and Cypriot mouflon에서도 유사한 패턴을 볼 수 있는데, 연구자들은 이 두 종 유전체에서 가축 양 DNA 비율이 높다는 사실을 발견했다.

야생 동물과 가축이 오랜 시간 동안 교배하고 유전 물질을 공유했다는 증거를 발견하기는 흔한 일이다.

늑대와 개가 이러한 전형적인 패턴을 보이지 않는다는 것은 놀라운 일이다. 왜냐하면 두 종은 서식지가 겹치고 자유롭게 교배할 수 있기 때문이다.

하지만 개와 늑대는 행동이 완전히 다르다. 늑대는 보통 가족 무리를 중심으로 구성되는 반면, 개는 인간에게 의존한다. 

교배가 실제로 일어나는 경우는 서식지 침범이나 사냥과 같은 인간 활동으로 무리 역학이 교란되어 암컷 늑대가 스스로 독립해 수컷 개와 교배할 될 때다.

사람들은 20세기에 의도적으로 몇몇 "늑대개" 잡종을 번식시켰지만, 이것들은 예외로 간주된다.

작지만 검출 가능한 늑대 조상

우리는 가축화 이후 개와 늑대 사이에 실제로 얼마나 많은 유전자 흐름이 있었는지 조사하기 위해, 방대한 공개 데이터 세트를 활용하여 이전에 발표된 2,693개 유전체를 분석했다.

여기에는 약 10만 년에 걸친 146마리 고대 개와 늑대가 포함되었다. 또한 골든 리트리버golden retrievers, 치와와, 말라뮤트malamutes, 바센지basenjis, 그리고 기타 잘 알려진 품종을 포함한 1,872마리 현대 개와 코카서스 오브차카Caucasian ovcharka, 스웨디시 발훈트Swedish vallhund와 같은 전 세계의 희귀 품종도 살펴보았다. 

마지막으로, 약 300마리 "마을 개village dogs" 유전체를 포함했다. 이들은 애완동물이 아니라 인간의 환경과 긴밀하게 연관되어 살아가는 자유 생활 동물이다.

우리는 미토콘드리아 유전체를 통해 모계 혈통을, Y 염색체를 통해 부계 혈통을 살펴봄으로써 이 모든 개과 동물의 진화 역사를 추적했다.

우리는 매우 민감한 계산 방법을 사용하여 개와 늑대의 핵 유전체nuclear genomes, 즉 세포 핵cells' nuclei에 포함된 유전 물질을 탐구했다. 

대부분의 개 유전체에서 야생 늑대 유전자 존재를 발견했고, 야생 늑대 유전체 약 절반에서 개 유전자 존재를 발견했다.

늑대 유전자의 존재는 작았지만, 개 염색체에 거의 감지할 수 없을 정도로 작은 연속적인 늑대 DNA 덩어리 형태로 존재했습.

우리 표본에 포함된 견종견 약 3분의 2는 평균적으로 약 800세대 전에 이루어진 교배를 통해 늑대 유전자를 지녔다.

우리의 결과는 썰매견이나 가축을 보호하는 대형 경비견과 같은 대형 작업견이 일반적으로 늑대 혈통이 더 많음을 보여주었지만, 이러한 패턴이 보편적이지는 않다.

세인트 버나드St. Bernard와 같은 일부 대형견은 늑대 DNA가 전혀 없지만, 소형 치와와는 유전체 0.2% 수준에서 검출 가능한 늑대 혈통을 유지한다. 테리어Terriers와 후각 하운드scent hounds는 일반적으로 늑대 유전자 스펙트럼의 하위권에 속한다.

우리가 검사한 모든 마을견 유전체에 늑대 DNA 조각이 있다는 사실에 놀랐다.

왜 이런 일이 일어났을까? 마을 개는 전 세계 개 약 절반을 차지하는 자유 생활 동물이다.

마을 개는 짧은 수명과 높은 영아 사망률로 힘든 삶을 살아갈 수 있다. 마을 개는 광견병rabies이나 개 디스템퍼canine distemper와 같은 병원성 질병과도 관련이 있어 공중 보건 문제로 대두된다.

마을 개 유전체에서 발견된 늑대 DNA에는 예상보다 훨씬 많은 확률로 후각 수용체와 관련된 유전자가 포함되어 있었다.

늑대 유전자 영향을 받은 후각 능력이 자유 생활을 하는 개들이 혹독하고 불안정한 환경에서 생존하는 데 도움이 되었을 것으로 추정된다.

개와 늑대의 교배

개는 늑대에서 진화했기 때문에 모든 개의 DNA는 원래 늑대 DNA다. 따라서 개 유전체에 있는 작은 늑대 DNA 조각에 대해 이야기할 때, 우리는 지난 2만 년 동안 존재한 원래 늑대 유전자 풀을 의미하는 것이 아니라, 훨씬 후에 개와 늑대가 계속해서 교배했다는 증거를 의미한다.

각 종 부모에게서 태어난 늑대-개 잡종은 50%는 개 DNA, 50%는 늑대 DNA를 보유하게 된다.

만약 그 잡종이 개와 교배하여 살아남았다면, 그 자손은 25%는 늑대 DNA를 보유하게 되고, 이런 식으로 작은 늑대 DNA 조각만 남게 될 것이다.

이 상황은 인간 유전체 상황과 비슷하다. 네안데르탈인과 인류는 약 50만 년 전에 공통 조상을 공유했다.

그러나 네안데르탈인과 우리 종인 호모 사피엔스는 네안데르탈인이 사라지기 직전인 불과 수천 세대 전에도 유라시아에서 서로 겹치고 교배했다.

과학자들은 대부분의 개에게서 늑대 유전자를 발견하는 것과 같은 방식으로 대부분의 현생 인간에게서 네안데르탈인 DNA의 작은 조각들을 발견할 수 있다.

이 연구는 개와 늑대의 교잡이 드물다는 기존의 통념을 새롭게 한다. 두 종 간 상호작용에는 눈에 띄는 유전적 흔적이 존재한다. 

자유 방목하는 개와의 교잡은 이베리아 늑대, 이탈리아 늑대, 히말라야 늑대를 포함한 멸종 위기에 처한 늑대의 보존 노력에 위협으로 간주된다.

그러나 개와 늑대의 교잡이 늑대가 점점 더 인간에 의해 형성되는 환경에 적응하면서 유전적 이점을 제공할 수 있다는 증거도 있다.

개는 인간의 반려자로 진화했지만, 늑대는 그들의 유전적 생명줄 역할을 했다.

개는 혹독한 기후에서 살아남거나, 거리에서 먹이를 찾거나, 가축을 지키는 등의 진화적 어려움에 직면했을 때, 진화적 생존 도구의 일부로 늑대 혈통을 활용할 수 있었던 것으로 보인다. 

Provided by The Conversation 

 

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