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[와우! 과학] 충직한 일벌, 가짜 여왕벌로 만드는 유전자 발견 

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벌, 개미, 흰개미 같은 사회적 곤충은 군집의 중심인 여왕과 이 여왕의 자손이면서 군집을 위해 모든 것을 희생하는 충직한 일꾼으로 이뤄져 있다. 아무런 이기심 없이 군집을 위해 자신을 희생하는 완벽한 이타적 행동은 인간은 따라 할 수 없는 사회적 곤충만의 특징이다. 비록 아직도 모르는 부분이 많지만, 과학자들은 어떻게 이런 일이 가능한지 오랜 시간 연구해 하나씩 그 비밀이 밝히고 있다.

독일 마르틴 루터 할레-비텐베르크대학의 데니스 아머와 에크카르트 스톨레가 이끄는 연구팀은 벌의 이타적 행동을 설명할 수 있는 유전자를 발견했다. 남아프리카 케이프 꿀벌 (South African Cape honey bee, Apis mellifera capensis)은 매우 독특한 질병을 지니고 있는데, 바로 꿀벌이 가짜 여왕벌로 바뀌는 것이다. 텔리토키 증후군(thelytoky syndrome)이라는 이 독특한 질병은 평범한 일벌에게 예고없이 찾아온다.

텔리토키 증후군이 생긴 일벌은 자신의 본분을 잊고 알을 낳는 가짜 여왕으로 진화한다. 가짜 여왕이 낳은 알에서 태어난 애벌레와 일벌은 본래 있던 벌 군집의 자원을 이용해서 세력을 키워 본래 여왕과 경쟁하게 된다. 일종의 역모인 셈인데, 문제는 다른 일벌과 같은 개체라 군집에서 이들을 구분해서 몰아내기 어렵다는 것이다. 결국 최악의 경우 모든 것을 빼앗긴 여왕벌이 교체될 수 있다. 다만 여왕이 죽거나 하는 경우 오히려 이것이 군집을 유지할 수 있는 방편이 되기도 한다. 물론 텔리토키 증후군은 매우 드물게 나타난다. 모든 꿀벌이 여왕벌이 되겠다고 꿀은 안 모으고 알만 낳는다면 군집이 유지될 수 없기 때문이다.

연구팀은 이 벌의 1번 염색체에서 'LOC409096'이라는 유전자가 텔리토키 증후군에서 가장 중요한 역할을 한다는 사실을 발견하고 이를 Thelytoky(Th) 유전자라는 좀 더 쉬운 이름으로 바꿀 것을 제안했다. 이 유전자는 아직 알려지지 않은 경로를 담당하는 수용체를 만드는 유전자로 아마도 이 경로가 일벌의 생식력을 억제하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 보인다.



하지만 텔리토키 유전자가 모든 궁금증을 해결하는 것은 아니다. 일벌의 생식력을 억제하는 메커니즘은 생각보다 매우 복잡하며 종에 따른 차이도 적지 않은 것으로 보인다. 텔리토키 증후군 역시 모든 꿀벌에서 볼 수 있는 것이 아니라 케이프 꿀벌의 아종에서만 관찰된다. 더불어 유전 질환이지만 가짜 여왕이 낳은 일벌은 스스로 알을 낳지 않고 가짜 여왕에 충성하는 등 여러 가지 해석하기 힘든 특징을 지니고 있다. 여기에는 유전자 이외에 여왕이 분비하는 페로몬 등 여러 가지 다른 요소가 관여하는 것으로 보인다. 사회적 곤충의 이타적 행동과 고도의 사회성을 조절하는 유전자에 대한 연구는 아직 시작단계다. 아마도 이 유전자들에 과학자들이 오랜 세월 알아내고자 했던 비밀이 담겨 있을 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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