[사이언스 데일리] 새로운 연구에서 자그마한 민물 갑각류인 다프니아 옵투사 (Daphnia obtusa, 물벼룩) 의 경우 눈이 큰 것은 생식에 상당한 이점이 된다는 것을 보였다. 이 연구는 지금까지 알려지지 않았던 눈의 소진화에 대한 확실한 자료를 제공해준다.

자그마한 민물 갑각류의 경우 눈이 큰 것은 번식에 상당한 이점이 된다고

(2015년 11월 21일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 사우스캐롤라이나 대학

다프니아 옵투사 (Daphnia obtusa Kurz, 물벼룩) 의 경우 눈이 큰 것은 번식에 상당한 이점이 된다고. Credit: University of South Carolina

진화생물학자가 보기에 눈은 오랫동안 매혹적인 수수께끼였다. 수많은 부분들이 아주 매끄럽게 전체를 위해 함께 움직여야 제대로 작동하기 때문이다. 색물학자들은 눈의 진화라는 질문을 서로 다른 종들, 혹은 대진화 연구를 통해 풀려고 노력해 왔으며 진화의 과정이 어떻게 개별적인 단계로 나뉘어 질 수 있는지, 그래서 빛을 감지하는 단순한 세포가 어떻게 적응을 통해 복잡하고 여러 요소로 구성된 눈으로 진화할 수 있는지를 보였다.

이와 대조적으로 개별 종 내에서 이런 과정이 어떻게 작동하는지에 대한 확실한 자료, 즉 눈의 진화에 대한 소진화적 접근은 이제 막 시작되었다. 생물학 교수인 제프 두디차가 이끈 연구팀은 최근 ‘진화생물학 저널 (Journal of Evolutionary Biology)’ 에 발표한 논문에서 특정 종의 경우 더 큰 눈이 번식에 상당한 이점을 가져다준다는 것을 보였다.

“또 한 가지 재미있는 점은 몸크기 변이의 효과를 측정할 수 있었으며 눈의 크기가 몸의 크기보다 더 큰 효과를 미쳤다는 것입니다.” 두디차의 말이다. “생태학과 진화에서는 모두들 몸크기가 번식의 성공과 관련되어있다는 것을 이해하고 있습니다. 더 큰 개체는 더 많은 후손을 남기며, 이것은 상당히 넓은 범위의 유기체에서 사실입니다. 따라서 모두가 알고 이해하고 있으면서 번식의 성공에 영향을 끼치는, 몸크기라는 요인이 있었는데, 우리는 이전에 아무도 들여다보지 않았던 눈의 크기가 더 큰 영향을 끼친다는 것을 보여주는 결과를 얻어낸 것입니다.

연구팀이 주목한 것은 자그마한 민물 갑각류인 다프니아 옵투사 (Daphnia obtusa Kurz, 물벼룩) 였다. 1-2 mm 정도 몸길이를 가지는 물벼룩은 한 가지 뚜렷한 특징이 아니면 발견하기 힘들다. 까만 눈은 몸에 비해서 상대적으로 큰 편이다.

“망막 조직을 포함하여 어떤 종류의 신경학적 조직이든 다른 종류의 조직에 비해 상대적으로 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 큰 눈을 유지하는 데는 비용이 많이 듭니다.” 두디차의 말이다. “또, 멕시칸 테트라 (blind cave fish) 는 예전에는 눈을 가지고 있었지만 빛이 없는 환경으로 옮겨간 후에 눈을 잃었는데, 눈을 유지하는 것이 값비싼 일이라는 이야기죠. 따라서, 눈을 가지는 데에 비용이 든다면 그로 인해 어떤 종류든 이득을 보고 있어야 합니다. 그 이득을 측정할 수 있는지가 궁금했습니다.”

대학원생인 크리스 브랜든과 학부연구생인 티샤 제임스를 포함한 연구팀은 사우스캐롤라이나 콩가리 국립공원의 한 연못에서 200 마리 이상의 암컷 물벼룩을 채집하고 눈의 지름과 한 배(clutch)의 크기, 즉 각 물벼룩이 지니고 있는 알의 수를 세어 보았다.

상관관계는 명확했다. 눈의 지름이 20 마이크로미터, 즉 평균에서 1 표준편차 만큼 증가하면 알의 갯수는 평균인 여섯 개에서 하나가 더 증가한다.

연구팀은 야생에서 눈 크기의 변이가 빛의 세기라든가 어릴 때 영양소의 접근가능성 등 다른 요인의 결과가 아니라는 것을 확실히 하기 위해 채집한 표본으로 추가 실험을 진행했다. 그 결과 유전적 변이가 눈의 크기 및 번식에서의 차이를 만들어내는 주 원인이라는 것을 보일 수 있었다.

이 연구를 통해 그동안 없었던 눈의 소진화에 대한 정량적 증거를 제공하고 있다고 두디차는 말한다.

“대진화적 접근은 우리가 살펴본 것과 비교했을 때 훨씬 더 큰 눈에서, 더 큰 비약적 차이를 보여줍니다.” 두디차의 말이다. “우리가 살펴본 질문은 ‘그런 비약적 차이를 연결해주는 아주 작은 단계들이 있을까?’ 하는 것이었죠. 그런 차이가 있다는 것을 알아냈습니다.”

참고문헌

C. S. Brandon, T. James, J. L. Dudycha. Selection on incremental variation of eye size in a wild population ofDaphnia. Journal of Evolutionary Biology, 2015; 28 (11): 2112 DOI: 10.1111/jeb.12711

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태그:눈의 진화, 물벼룩, 번식, 소진화