[핵잼 사이언스] 무려 25만 년 동안 처녀?…짝짓기 없이 번식하는 호주 메뚜기

암수 짝짓기를 통한 번식은 자연의 섭리지만, 짝짓기가 어려울 때 혼자서도 어떻게든 후손을 남기는 동식물이 적지 않다. 곤충 가운데서도 생각보다 많은 종이 빠르게 증식할 수 있는 환경이나 수컷을 만날 수 없는 환경일 때 처녀생식(Parthenogenesis)을 통해 개체 수를 늘린다. 수정되지 않은 알이 스스로 부화해 어미와 똑같은 유전자를 지닌 딸들이 태어나는 것이다.

과학자들은 이렇게 처녀 생식이 가능한데도 굳이 짝짓기를 통해 새끼를 낳는 이유에 대해서 연구해왔다. 사실 짝을 찾는 과정 자체가 험난할 뿐 아니라 짝짓기를 통해 후손을 남길 경우 유전자의 1/2만 전달하게 된다.

이론적으로 생각하면 상당한 손해임에도 불구하고 수많은 동식물이 무성 생식 대신 유성 생식을 선택한 이유에 대해서 지금까지 여러가지 가설이 제시됐다. 가장 그럴듯한 주장은 유전자를 혼합해 매우 다양성을 확보한다는 것이다. 그렇게 하면 환경 변화에 대응하기 쉬울 뿐 아니라 세균이나 바이러스 같은 병원체가 침입하기 어려워진다. 유전자가 다른 개체들은 집마다 다른 열쇠를 지닌 것처럼 면역 반응이 조금씩 다르기 때문이다.

하지만 최근 호주에서 보고된 독특한 처녀 생식 사례는 이 가설에 도전하고 있다. '와라마바 비르고'(Warramaba virgo)는 호주 넓은 지역에서 볼 수 있는 평범한 녹색 메뚜기이다.

그러나 이들의 유전자를 분석한 호주 과학자들은 예상치 못한 사실을 확인했다. 바로 모든 개체의 유전자가 거의 같은 암컷이라는 사실이다. 다시 말해 종 전체가 처녀 생식을 통해 짝짓기 없이 번식한다는 이야기다.

연구팀은 유전자 분석을 통해 모든 와라마바 비르고 개체가 25만 년 전 우연히 이종 교배를 통해 태어난 암컷 한 마리에서 기원했다는 사실을 확인했다. 우연히 와라마바속 메뚜기 2종(W. flavolineata와 W. whitei)이 이종 교배를 통해 암컷 새끼를 얻었는데, 놀랍게도 이 개체가 수컷 없이 스스로 번식한 것이다.

연구팀은 실험실에서 두 종의 메뚜기를 교배해 그 새끼로부터 약간의 알을 얻었지만, 실제 새끼로 부화하지는 못했다. 노새처럼 후손을 남길 수 없는 2세만 나온 것이다. 따라서 25만 년 전 생식력을 지닌 와라마바 비르고 암컷은 정말 우연히 나타난 돌연변이였던 것으로 생각된다.

아무튼 이렇게 무성 생식으로 번식하는 메뚜기가 25만 년 동안 멸종하지 않고 현재 부모 종 이상으로 번성을 누리고 있다는 사실은 성의 진화를 연구해온 과학자들에게 상당히 당황스러운 일이다. 와라마바 비르고는 전염병에 시달리지도 않을 뿐 아니라 기후 변화와 인간의 상륙으로 수많은 호주 토종 동식물이 사라지는 동안에도 꿋꿋하게 살아남았다.

과학자들은 이 미스터리한 처녀 메뚜기의 성공 비결을 연구하고 있다. 아마도 비결 중 하나는 모든 개체가 짝짓기 없이도 알을 낳을 수 있어 암컷이 절반인 경쟁 메뚜기보다 두 배 이상 많은 알을 낳을 수 있기 때문으로 보인다. 하지만 이 방식이 유리한 점만 있다면 모든 메뚜기가 다 암컷으로 진화했을 것이다. 그렇지 않았다는 것은 뭔가 우리가 모르는 다른 이야기가 있음을 시사한다. 그게 무엇인지 알아내기 위해 과학자들은 계속해서 연구를 진행할 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com