발달 단계에서 성염색체에 의해 성별이 결정되는 포유류나 조류와 다르게 파충류와 어류는 주변 환경의 온도에 따라 성별이 결정된다.

호주 시드니의 가반연구소와 캔버라대학 공동연구팀이 파충류와 어류의 성별은 RNA 편집으로 결정된다는 연구결과를 발표했다.

이번 연구 결과로 수십 년간 과학계의 연구과제였던 온도와 성별 연관성이 밝혀져 주목받고 있다.

턱수염 도마뱀의 특별함

포유류들은 XX, XY 성염색체에 의해 수컷(XY)과 암컷(XX)으로 성별이 결정되는 반면, 파충류는 배아 단계에서 특정 온도에 따라 수컷과 암컷으로 성별이 결정된다.

호주 턱수염 도마뱀은 애완용이나 동물원에서 인기가 많은데, 온도에 따른 성 결정을 연구하는 데에도 적합한 종으로 과학자들도 선호한다.

턱수염 도마뱀의 수컷은 동종의 ZZ 성염색체를 가졌으며, 암컷은 이종의 ZW 성염색체를 가지고 있다. 이 현상은 포유류에서 암컷이 동종의 XX 성염색체를 가지고 있고, 수컷이 이종의 XY 성염색체를 가진 것과 반대되는 것이다.

또한, 높은 온도가 염색체의 성별 결정 시스템을 차단하는 독특한 구조로 온도와 성 변환에 대한 연구에 적합하다.

수컷 턱수염 도마뱀의 성전환

호주 연구팀은 턱수염 도마뱀의 알을 32도의 부화기에 두고 관찰했다.

연구결과 턱수염 도마뱀은 보통 성염색체에 의해 성별이 결정되지만 32도 이상의 온도에 알이 노출될 경우 암컷이 나올 확률이 높아지며, 36도 환경에서는 수컷 성염색체를 가진 도마뱀 모두가 100% 암컷으로 부화하는 것을 확인했다.

또한, 정상적인 수컷 ZZm(male) 도마뱀과 성전환한 암컷 ZZf(female) 도마뱀을 교미시키면 오직 수컷(ZZ)만 태어나는 것을 추가로 확인했다.

연구팀은 "이런 유전적 변화는 W 염색체의 완전한 소실에 의한 것"이라 설명했다.

연구팀은 총 8종의 파충류를 관찰했는데 이 중 수컷 턱수염 도마뱀은 높은 온도에 노출되면 암컷으로 성 전환되는 유일한 파충류였다.

턱수염 도마뱀의 성 전환 매커니즘

호주 연구팀은 추가 연구로 어른 도마뱀의 여러 조직에서 RNA를 추출해 비교 분석했다.

성전환 ZZf 암컷 도마뱀과 ZWf 정상 암컷 도마뱀을 비교 했을 때, 뇌 조직에서 17개의 유전자에 대한 독특한 RNA를 발견했다.

가장 주목할 점은 환경스트레스 유전자인 POMC(Pro-opimelanocortin)이 극단적 온도 변화로 327배 활성화됐다는 것이다. 성전환 ZZf 도마뱀은 수컷 같은 행동과 외형을 가졌지만 마치 암컷의 모습으로 변화하는 것을 확인했다.

연구진은 성 역류가 있는 악어와 거북이에서 유사한 인트론 유지성 JARID2와 JMJD3 유전자 도표를 발견했다.이 유전자는 파충류의 성 역전을 조절하는 분자 "스위치"가 될 수있는 가장 매력적인 후보 물질이된다.

파충류 연구 결과로 호주 연구팀은 "지구 온난화가 파충류의 성비를 바꿀 것이며 이에 따라 도마뱀의 개체수 유지에 심각한 위협이 될 것"이라고 경고했다.

하지만 기술 발전에 따라 다가오는 미래에는 파충류의 성비를 조작할 수 있을 것이라 예상했다.