[사이언스 데일리] 기생충-숙주 관계에서 겉모습의 변화가 일어난 이유와 어떻게 기생충이 수백만 년에 걸쳐 숙주에게 더 공격적이면서도 동시에 숙주를 보호하는 역할도 하게 되었는지를 한 연구에서 살펴보았다.

(2015년 10월 29일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 신시내티 대학

고대의 벌레 모양 기생충 때문에 몸의 일부에 구멍이 나거나 부풀어 오른 바다나리 화석. Credit: Carlton Brett

화석에서 기생충이 발견되는 경우는 드물다. 우리가 몸서리치는 경험을 하듯이 기생충은 대개 골격이 아니라 피부나 연조직에 들러붙기 때문이다. 하지만 신시내티의 고생물학자들이 이끈 연구에서는 해양 동물에 기생하는 두 종류의 고대 기생충 때문에 만들어진 화석을 발견했을 뿐 아니라 수백만 년에 걸쳐 기생충과 숙주가 어떻게 진화해 왔는지도 밝혀냈다. 신시내티 대학의 석학교수인 칼튼 브렛은 11월 1일에서 4일까지 메릴랜드 주의 볼티모어에서 열리며 신시내티 대학의 학자들은 물론 전세계에서 7,000 명 이상의 지질학자들이 모여드는 미국지질학회의 연례회의에서 자신의 연구결과를 발표하할 예정이다.

두 가지 연구결과는 모두 현생 해백합을 포함하는 해양동물인 바다나리와 기생충 사이의 상호작용과 관련된 발견이다. 연구대상이 된 바다나리는 몸통과 줄기가 있고 단단한 껍질로 덮인 해양 동물이며 불가사리, 성게 및 연잎성게 등과 함께 분류되는 극피동물이다. 이 바다나리들은 수억 년 전 신시내티 인근을 포함하여 바다 밑바닥에 살았다.

가시가 있는 기생달팽이

첫번째 발견은 바다나리에 달라붙는 복족류, 혹은 달팽이와 관련된 것이다. 이 달팽이는 바다나리의 배설물 출구 위에 자리잡고 기생생활을 했다. 달팽이는 힘들이지 않고 바다나리의 배설물은 먹이로 삼았다. 따라서 처음에는 둘 중 어느 동물도 피해를 보지 않은 채 실루리아기 동안에는 소위 공생관계를 이어갔다. 미시건 대학의 지구환경과학과 교수인 토마스 보밀러와 신시내티 대학 졸업생이자 현재 브리검 영 대학 아이다호의 지질학 교수인 포레스트 간의 선행연구에 의하면 시간이 지나면서 달팽이가 점차 공격적으로 변했고 혀를 드릴처럼 이용해 바다나리의 몸 속에서 곧바로 먹이를 얻어내 해로운 기생동물이 되었다.

신시내티 대학의 연구를 통해 한 번 더 꼬인 이야기가 드러났다. 이 동물들이 데본기 — 3억 6천만 년에서 4억 2천만 년 전 — 을 거치며 진화하자 어떤 바다나리 종류에는 달팽이가 더 빈번하게 발견되기 시작했고, 달팽이의 영향을 받는 바다나리, 그리고 달팽이의 몸에서는 가시가 나타나기 시작했다. 브렛은 특정 바다나리 — 약 10 종 — 만이 달팽이의 숙주 역할을 했으며 이들 바다나리의 대부분이 몸에 큰 가시를 가지게 되었다는 것을 지적했다. 숙주가 아닌 40 종의 바다나리에서는 잘 발달된 가시를 가지고 있는 종이 없기 때문에 달팽이의 숙주가 된 바다나리들만이 가시를 가지게 되었던 것으로 보인다. “가시가 생겨난 것과 데본기에 포식성 어류가 많아진 것이 관련이 있다고 보고 있습니다.” 브렛의 말이다. “데본기에는 상어와 같은 혁신적인 유영성 포식자들이 나타나 바다 밑바닥보다 위쪽에서 헤엄치며 단단한 껍질을 가진 먹이들을 잡아먹었습니다. 현재 살아있는 종류들을 보면 바다나리는 그다지 맛이 없었겠지만 복족류는 이들 대형 포식자들에게 맛있는 ‘달팽이 요리’ 였을 겁니다. 이런 의미에서 달팽이의 숙주 역할을 하는 바다나리가 포식자들에게 ‘목표물’ 이 되었을 테고, 바다나리와 거기 달라붙어 있는 달팽이 모두에게 해로운 결과를 가져왔습니다.” 브렛은 두 종 모두 대형 포식자를 물리치기 위한 적응을 해야했기 때문에 먹이가 되는 것을 피하기 위해 둘 다 뾰족뾰족한 가시를 가지게 되었을 것이라고 보고 있다.

가장 오랜 기간에 걸친 기생충-숙주 상호작용

브렛의 말에 따르면, 두번째 발견은 가장 오랜 기간에 걸친 기생충-숙주 관계로 기생충은 화석으로 남아있지 않다. 기생충의 활동은 오르도비스기 중기에서 쥐라기 중기까지, 약 3억 년 동안 이어졌다. 일부 바다나리 종은 개체군의 50 퍼센트까지 이 기생충으로부터 피해를 받았다. 이 기생충은 벌레같은 형태였던 것으로 보이는데 숙주가 되는 바다나리의 몸을 파고 들어서 구멍이나 부풀어 오른 부위가 흔적으로 남게 된다. “어떤 바다나리 종에서는 몸 전체의 최대 40퍼센트까지 기생충이 뚫은 구멍으로 뒤덮여 있었습니다.” 브렛의 말이다.

“우리가 발견한 흥미로운 점 중 하나는 앞서 설명한 달팽이가 기생하는 바다나리들에서는 구멍이나 부풀어오른 부분이 발견되지 않았고, 그 반대도 마찬가지라는 것입니다.” 브렛이 이야기를 계속했다. “제 생각에는, 이야기가 한 번 더 꼬이면서 달팽이가 실제로는 자신들의 숙주에 벌레 같은 기생충이 침입하는 것을 막아줌으로써 바다나리를 도와주는 관계가 되었을 수 있다고 생각합니다만, 이에 대해서는 연구가 더 필요합니다.”

브렛은 이번 발견으로 알려진 것 중 가장 길게 지속된 두 가지 기생 관계, 2억 년에서 3억 년 이상 함께 살았던 동물들의 관계를 보고한 것이라고 말한다. “이 기생동물은 숙주를 죽일 정도로 해로운 것은 아니었지만 ‘생태학적 교착상태’ 에서, 커다란 생물학적 위기를 거치면서도 숙주와의 관계를 지속했습니다. 하지만 결국은 두 그룹 모두 멸종하고 말았습니다.” 브렛의 말이다.

브렛은 바다나리 개체군이 오랜 기간에 걸쳐 기생충으로부터 어떤 영향을 받았는지, 예를 들면 바다나리의 발육이 저해되었는지를 추가로 연구하는데 관심이 있다고 한다.

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