유전자를 통해 곤충의 정신을 조종하는 기생충

기생충이 빌린 유전자로 곤충의 정신을 조종할 수 있다는 연구 결과가 나와 시선이 모아지고 있습니다. 이 벌레는 숙주가 익사하도록 유도할 때 수백 개의 곤충 유전자를 활성화하는 것으로 나타났습니다. 과학자들은 다 자란 말털 벌레를 그 예시로 들었습니다. 연구에 참여한 한 과학자는 "길고 국수처럼 생긴 말털 벌레는 이름에서 알 수 있듯이 꿈틀거리는 말털과 모양이 비슷하다. 그들은 물속에서 살고 번식하지만, 새끼는 다른 동물의 몸 안에서만 자란다"라고 설명했습니다. 이어 "자신도 모르는 사이에 기생충이 혈관 안에서 성장을 마치면, 기생충은 숙주가 익사하여 수명을 완료하도록 설득한다. 우리는 이 기생충이 숙주를 어떻게 치명적으로 조작할 수 있는지 오랫동안 의문을 품어 왔다"라고 이야기했습니다.

 

학술지에 발표된 새로운 연구에서 과학자들은 "말총 벌레가 사마귀의 움직임을 가로챌 수 있는 수백 개의 유전자를 보유하고 있으며, 이 유전자를 불운한 숙주로부터 직접 획득했을 수도 있다"라고 주장했습니다. 파리-사클레 대학의 진화생물학자인 클레망 길베르는 "이번 연구에는 참여하지 않았지만, 결과는 놀랍다"라고 말했습니다. 길베르는 "기생충이 많은 사마귀의 유전자를 뛰어넘었다는 것이 사실로 밝혀진다면 이는 두 종 사이에 보고된 수평 전달 유전자의 수 중 단연 최고다"라고 평가했습니다.

 

기생충이 숙주의 정신을 죽음까지 조종하는 현상은 규슈 대학과 리켄 생물시스템 역학 연구 센터의 진화생물학자인 미시나 타페이에게 흥미를 야기했습니다. 미시나는 "육상 곤충이 우리 눈앞에서 물속으로 뛰어드는 소름 끼치는 광경이 100년 넘게 전 세계적으로 목격됐다"라며 입을 뗐습니다. 기생충의 유전적 기초를 조사하기 위해 교토 대학 생태 연구 센터의 생태학자인 사토 다쿠야와 팀을 이룬 미시나와 팀은 선충류와 관련된 기생 동물 그룹인 말총이나 고르디안 벌레에 초점을 맞췄습니다. 많은 종들은 여러 숙주와 관련된 복잡한 생활 패턴을 갖고 있으며, 일반적으로 담수에 사는 종은 성충으로 성장하기 위해 그 길을 찾아야 합니다.

 

코르도데스라고 알려진 기생충은 주로 사마귀를 감염시키고, 손바닥 크기 곤충의 복부 내부에서 거의 1m 길이까지 자랄 수 있습니다. 이 벌레가 어떻게 숙주를 조종하고 몸을 물에 던지게 하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없으며 미시나는 이에 대해 "그 메커니즘은 완전한 미스터리"라고 이야기했습니다. 기생충이 어떻게든 사마귀의 뇌를 통제하고 있다는 사실을 알아낸 연구팀은 곤충이 익사하기 전, 도중, 그리고 익사한 이후 두 벌레의 뇌를 분석해 전령 리보핵산(유전자가 활성화될 때 단백질 생성 지침을 전달하는 분자)의 서열을 파악했습니다.

 

그들은 숙주를 조작하는 동안 발현이 증가된 기생충 유전자 3,100개 이상을 발견했고, 놀랍게도 이 벌레 유전자 중 1,400개 이상이 그들이 기생한 바로 그 사마귀의 유전자와 밀접하게 일치했습니다. 이는 이 유전자 세트가 어떻게든 수평적 유전자 전달을 통해 숙주의 게놈에서 기생충의 게놈으로 이동했음을 보여줍니다. 너무 많아 깜짝 놀랐다는 미시나는 "처음에는 결과를 믿을 수 없었고 혹시 실수가 있었는지 다시 살펴보았다"라고 회상했습니다. 이러한 수평적 유전자 교환은 일종의 미스터리로, 과학계에서는 점핑 유전자라고 불리는 바이러스와 몇 가지 다른 메커니즘이 관련되어 있다고 추측했습니다.

 

그러나 이전에 기록된 이동 사례에서는 종간 이동에 대한 단서가 모호해졌습니다. 일부 전송이 기생충에서 오래전 발생한 것으로 본 과학자들은 "이로 인해 기생충과 사마귀의 서열이 서로 5% 이상 분기될 수 있다"라고 설명을 보탰습니다. 한 과학자는 "그러나 다른 것들은 거의 또는 완전히 동일했는데, 이는 이러한 유전자 전달이 비교적 최근에 이루어졌음을 시사한다"라고 부연했습니다.

 

브리티시 컬럼비아 대학교에서 숙주-기생충 상호작용을 연구하는 박사후 연구원인 제프 도허티는 "결과가 유망하다"라고 이번 연구를 평가했지만, 연구자들은 아직 또 다른 가능성을 배제하지 않았습니다. 관련 논문의 저자들은 사마귀 조직이 벌레 샘플을 오염시킴으로써 서열이 생성될 가능성도 있다고 봤습니다. 그러나 미시나는 최대 3일 동안 물속에 혼자 있었던 성체 벌레에서 사마귀와 유사한 RNA를 발견했다고 지적, 이는 그러한 오염 물질 리보핵산이 일반적으로 지속되는 것보다 더 긴 기간입니다. 이들은 또 오염 시나리오에서는 많은 전령 리보핵산 서열 간의 차이가 의미가 없다는 점을 꼬집었습니다.

 

도허티는 "벌레가 사마귀의 유전자를 빼앗았다고 해도 그들이 사마귀의 행동을 조종하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지는 불분명하다"라고 짚었습니다. 도허티는 "벌레의 단백질은 숙주의 단백질을 모방하여 벌레가 사마귀의 몸을 장악하고 필요에 맞는 행동 프로그램을 활성화할 수 있다. 단백질 모방은 여기서 퍼즐의 일부일 뿐"이라고 말했습니다. 그러면서 "우리는 아직 길고 구불구불한 길의 시작점에 있다"라고 덧붙였습니다.

 

잠재적으로 전달될 수 있는 유전자의 수에 놀라움을 표한 길베르는 "저자들은 오염을 반증하기 위해 더 많은 일을 할 수도 있다"라며 말을 얹었습니다. 길베르는 "과거에도 마찬가지로 풍부한 양도에 대한 놀라운 주장이 궁극적으로 불신을 받았다"라고 전례를 제시했습니다. 길베르는 "미시나의 팀은 기생충과 사마귀 모두의 전체 게놈 서열을 분석하기 위해 노력하고 있다. 이것은 오염 문제를 해결하는 데 도움이 되고 전송 방향 및 시기에 관한 질문에 답변을 제공할 것"이라 전망했습니다.