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- 칠성장어(Lampreys)는 3억 6천만년 전 선사 시대부터 존재, 살아 있는 화석
- 칠성장어의 신경 능선에서 pou5의 발현이 사라져
- pou5는 머리와 턱 골격의 발달에 중요

고통스러운 키스
칠성장어는 특이한 생활 방식을 가지고 있으며 유전적으로도 특별하다.

날카로운 이빨로 가득한 이 큰 입을 알고 싶은 사람은 아무도 없을 것이다. 다행스럽게도 이와 같은 피를 빨아먹는 칠성장어는 수영하는 사람을 표적으로 삼는 경우가 거의 없으며 큰 물고기를 표적으로 삼는 경우가 훨씬 더 많다. 특별한 것은 턱이 없는 척추동물의 생활방식뿐만 아니라 그들의 DNA도 특별하다. 

▲ 칠성장어는 호기심을 불러 일으키는 수생 동물이다. © T. Lawrence, Great Lakes Fishery Commission

칠성장어는 여러 가지 면에서 호기심이 많다. 예를 들어, 물고기처럼 보이지만 전혀 물고기가 아니다. 물고기와는 달리 칠성장어는 턱이 없으며 날카로운 각질로 가득 찬 둥근 입에만 있다. 그들은 이것을 사용하여 먹이 (보통 큰 물고기, 드물게 목욕하는 경우)에 붙어 살 조각을 갈아서 피를 빨아들인다.

크고 건강한 물고기는 대개 그러한 공격에서 살아남는다. 남은 것은 특징적인 원형 몸통뿐이다. 칠성장어 공격은 더 작고 약화된 물고기에게만 치명적이다. 이름에서 알 수 있듯이 칠성장어는 실제로 눈이 9개가 아니라 2개다. 그러나 코가 열려 있고 몸 옆면에 일곱 개의 둥근 아가미 틈이 있어서 언뜻 보기에 이 동물은 눈이 많은 것처럼 보인다.

원시 유산

칠성장어(Lampreys)는 선사 시대부터 존재했다. 그들은 3억 6천만 년 전, 심지어 공룡 이전에도 창조된 이후 거의 변하지 않은 살아있는 화석이다. 이 선사 시대 유산은 초기 척추동물의 세계와 모든 척추동물의 공통 조상이 어떤 모습이었을지에 대한 비교할 수 없는 통찰력을 제공하기 때문에 과학에 매우 가치가 있다.

Northwestern University의 Carole LaBonne은 “Lampreys는 우리의 기원을 이해하는 열쇠가 될 수 있다”며 “진화 생물학에서 어떤 특성이 어디서 왔는지 이해하고 싶다면 5억 년 동안 독립적으로 진화한 더 복잡한 척추동물을 기대할 수 없다. 연구하고 있는 종의 가장 원시적인 버전을 되돌아보아야 하며, 이는 무악 척추동물의 마지막 살아있는 사례인 먹장어와 칠성장어로 돌아가게 한다”고 설명했다.

'턱이 없어진 이유' 가능성 확인

LaBonne과 그녀의 동료들은 이제 칠성장어의 고대 특성을 활용해 두 가지 중요한 줄기세포인 배아 줄기세포와 신경 능선 세포의 기원에 대해 더 자세히 알아냈다. 둘 다 척추동물의 체내에서 다양한 세포 유형으로 발전할 수 있다.

놀랍게도 연구자들은 분석 과정에서 칠성장어와 턱뼈 척추동물의 줄기세포 성향 ​​사이에 많은 유전적 유사성을 발견했다. 그러나 중요한 차이점도 있었다. "만능성을 제어하는 ​​대부분 유전자는 칠성장어의 신경 능선에서 발현되지만 이러한 핵심 유전자 중 하나인 pou5의 발현은 이 세포에서 사라졌다"고 제1저자인 Joshua York은 설명했다.
이것은 연구원들이 설명하는 것처럼 칠성장어에 턱이 없는 이유를 설명할 수 있다. 왜냐하면 pou5는 머리와 턱 골격의 발달에 중요하기 때문이다.

참고: Nature Ecology & Evolution, 2024; doi: 10.1038/s41559-024-02476-8)
출처: Northwestern University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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