일부 갑각류는 실크를 만드는 방법을 진화시켰다

과학계에 따르면 일부 갑각류는 실크를 만드는 방법을 진화시켰으며, 그 능력을 얻거나 잃음으로써 양각류라는 한 그룹의 다양성이 크게 증가했습니다. 수천 년 동안 사람들은 거미의 강하고 부드러운 거미줄의 복잡함에 감탄했고, 누에가 뽑아낸 실크의 고급스러운 부드러움을 소중히 여겼습니다. 벌이나 파리와 같은 몇몇 다른 곤충 종 역시 실크를 만들지만, 다양한 종류의 갑각류도 다양하고 귀중한 단백질 섬유를 만든다는 사실을 아는 사람은 생물학자 사이에서도 거의 없습니다. 양각류라고 불리는 수십 마리의 갑각류로부터 유전 물질을 수집하고 분석하기 위해 협력한 두 명의 대학원생은 그중 일부가 실크를 만드는 것을 발견, "덜 알려진 실크 생산자들이 자신들의 몫을 얻을 때가 왔다"라고 생각했습니다. 학생 중 한 명인 플로리다 자연사 박물관의 브리트니 커밍스는 이 그룹이 소위 수렴 진화의 예인 독립적으로 여러 번 실크를 개발했음을 보여주는 가계도를 모았고, 다른 한 명인 산타바바라 캘리포니아 대학의 시에나 맥킴은 적어도 하나의 양서류 종이 누에와 동일한 유전자 중 일부를 가지고 이 섬유를 생산한다는 사실을 발견했습니다.

 

통합 및 비교 생물학 협회 연례 회의에서 두 사람은 특정 양서류가 실크를 만드는 능력을 잃은 후 이상한 신체 계획이나 부속물을 개발했음을 시사하는 데이터를 포함해 자신들의 발견을 보고했습니다. 윌리엄&메리 대학의 무척추 동물학자 조나단 앨런은 "이번 연구에는 참여하지 않았지만, 이 연구는 실크가 다양한 목적을 위해 진화했으며 아마도 생활 방식과 체형의 다양성을 주도할 수 있음을 시사한다"라고 의의를 밝혔습니다. 앨런은 "그 이후의 실크 생산 중단은 훨씬 더 기괴한 변화를 가져왔습니다"라고 덧붙였습니다. 맥킴은 회의에서 "어느 갑각류가 실크를 생산하는지 결정하기 위해 100년 이상 전의 과학 문헌을 참고했습니다"라며 입을 뗐습니다. 맥킴은 "실크가 갑각류에서 적어도 6번 진화했을 가능성이 높습니다"라며 "양각류, 도편류(씨앗새우), 그리고 염수와 담수에 모두 서식하는 작은 새우 같은 생물인 타나이드류에서 각각 두 가지 기원이 있습니다"라고 보고했습니다. 맥킴의 강연에 참석한 일부 실크 생물학자들은 놀라움을 감추지 못했습니다. 거미줄을 연구하는 애크런 대학교 박사후 연구원 앤젤라 앨리시아-세라노는 "갑각류가 실크를 만들 수 있다는 사실을 몰랐습니다"라며 놀랐습니다.

 

실제로 생물학자들 사이에서도 양각류는 간과되거나 더 나쁘게는 이상하게 생긴 새우로 잘못 인식되는 경향이 있습니다. 양각류는 콩 모양이지만 일반적으로 체리보다 크지 않으며 바다, 강, 호수 및 연못에 풍부하여 물고기, 기타 무척추 동물, 심지어 고래의 주요 먹이가 됩니다. 현재까지 맥킴과 커밍스는 형태학적으로 가장 다양한 양각류인 코로피오이드에 초점을 맞춰왔으며, 이상한 모양의 코로피오이드는 커밍스가 양각류의 실크를 연구하게 된 이유가 됐습니다. 약 20년 전, 다른 연구자들은 "코로피오이드 다양성이 21개 과, 진화된 실크 분비선, 긴 더듬이 및 잡는 다리를 포함하는 계통군 구성원으로 발생했습니다"라고 제안했습니다. 맥킴과 함께 커밍스는 브리티시 컬럼비아에서 남부 캘리포니아 및 남미에 걸쳐 양각류를 수집했고 자신에게 배송된 대서양, 카리브해, 남극 해안 지역에서 보존된 표본을 조사했습니다. 생물들은 다양한 목적으로 실크를 만들었습니다. 몇몇 사람들은 그것을 모래 알갱이와 똥을 묶는 데 사용했으며 때로는 진흙 속에 부드러운 보호관을 만들거나 음식을 모으기 위해 물을 펌핑하는 단단한 관을 만들기 위해 사용하기도 했습니다. 예를 들어 성게와 양각류 모두를 보호하는 성게의 가시 끝에는 비단 같은 '막대'가 만들어져 먹이를 잡기 위해 더듬이를 뻗을 때 지지대 역할을 수행, 그리고 일부는 실크로 이동식 인클로저를 만들고 실크 튜브 내부에서 몸을 헤엄치며 더듬이를 퍼덕여 돌아다닙니다.

 

7개의 코로피오이드 과를 대표하는 갓 잡은 양각류 종으로부터 유전 물질을 수집한 두 사람은 9종의 활성 유전자 목록을 작성했습니다. 커밍스는 회의에서 "이러한 초기 데이터는 양각류 진화에 대한 몇 가지 놀라운 힌트를 제공했습니다"라고 전했습니다. 연구자들은 모든 실크 튜브 제작자가 함께 그룹화되고 더 이상 실크를 만들지 않는 모든 종은 양각류 가계도의 다른 가지에 속한다고 가정했습니다. 커밍스의 예비 분석에 따르면 실크 생산은 여러 번 진화했으며 여러 번 손실되었을 수도 있습니다. 양각류 중 최초의 실크 생산자는 부드러운 관을 만드는 종이었고, 이들 중 일부는 실크를 만드는 능력을 상실하고 대신 튜브 없이 바위, 조개껍데기, 기타 표면에 매달려 평생을 보냈습니다. 커밍스는 "그러다가 어느 시점에서 실크 생산이 다시 진화했지만 이 종들은 단단한 관을 만들어 더 빠르게 흐르는 물에서 살 수 있습니다 그리고 가장 최근에 이들 종 중 일부는 비단을 만드는 능력을 이 빠른 물에서 자유롭게 생활하고 달라붙는 삶을 위해 다시 교환했습니다"라고 설명을 보탰습니다. 이와 관련해 앨런은 "그녀가 말하고자 했던 이야기는 처음에 보였던 것만큼 단순하지 않았습니다"라고 말을 얹었습니다.

 

과학계에서는 갑각류 실크에 대한 더 깊은 분석이 언젠가는 실용적으로 적용될 수 있을 것이라 봤습니다. 이미 연구자들은 조직 재생을 위한 봉합사 및 발판으로 생의학 및 공학적 용도로 거미줄을 활용했으며, 그 특성을 연구함으로써 똑같이 강한 합성 물질을 만드는 방법을 배우고 있습니다. 앨리시아-세라노는 "양각류는 해양 환경에 서식하므로 실크에는 바닷물에서도 기능할 수 있는 독특한 뭔가가 있습니다. 우리는 그 재료를 사용하여 우리 자신을 위한 재료를 만들 수 있을 것입니다"라고 이야기했습니다. 맥킴은 실크 생산자에게만 초점을 맞춘 뒤 실크를 만드는 한두 세트의 다리에 있는 활성 유전자를 실크 분비선이 없는 많은 쌍과 비교했습니다. 맥킴은 "실크를 만드는 양각류 다리의 두 가지 활성 유전자가 누에에서 발견됩니다"라고 보고, "이번 발견은 그들이 나방과 매우 유사한 유전자를 사용하고 있다고 믿게 만듭니다"라고 발언했습니다. 공통 조상까지 거슬러 올라갈 가능성이 거의 없다고 본 맥킴은 "그 유사한 유전자가 왜, 그리고 어떻게 생겨났는가가 나를 밤잠 못 들게 합니다"라고 덧붙였습니다.