DNA 메타바코딩으로 해양과 산림 동물 식별한다
수정일 2018년 07월 16일 월요일
등록일 2018년 07월 16일 월요일
▲과학자의 손 위에 있는 아기 거북이(출처=123RF)

DNA 메타바코딩(Metabarcoding)이란 새로운 유전자 분석 방법으로, 이 방법을 사용하면 사람의 눈으로 단 한 번도 본 적이 없는 동물의 존재를 확인할 수 있다. 스페인 바르셀로나에 있는 해양연구소의 하비에르 델 캄포 연구팀은 마테바코딩을 사용해 MAME 1이라고 그들이 이름붙인 새로운 해양 동물 그룹을 발견했다. 또한 레바논에 있는 세인트조셉대학 연구진은 삼나무 숲에서 동물을 식별하는 데 DNA 바코딩을 사용하도록 교육받았다.

메타코딩과 eDNA

환경 DNA(eDNA)는 삶의 세 영역과 바이러스를 포함해 환경에 존재하는 DNA로 정의되지만 여기서 살아있는 동물 내에 존재하는 DNA는 제외된다. 비공식적으로 eDNA라는 개념이 가장 빈번하게 사용되는 분야는 생태 DNA(ecological DNA) 분야다. eDNA의 소스 내에는 토양, 해수, 공기 등이 포함된다.

eDNA는 피부, 털, 점액, 생식 세포, 배설물 등 동물의 몸 밖으로 나오는 물질 내에 존재한다. eDNA를 분석하려면 메타유전자라고 알려진 처리량이 높은 시퀀싱을 이용해야 한다. 메타게놈은 환경 시료 내에 존재하는 모든 DNA를 집합적으로 가리킨다.

DNA 바코딩은 미리 결정된 짧은 DNA 서열을 사용해 특정 생물 종을 정확히 식별하는 방법이다. 가장 일반적인 DNA 바코드 영역은 미토콘드리아 유전자 사이토크롬 산화 효소 I(MT-CO1)의 658개 염기쌍 부분이지만 물론 다른 DNA 영역이 사용되기도 한다. 메타바코딩은 단일 DNA 바코딩 표본에서 여러 가지 유기체를 식별하는 방법을 뜻한다.

바다 메타바코딩

▲바다에 나타난 혹등고래 꼬리(출처=123RF)

해양은 광대한 넓이를 자랑한다. 그런데 희귀 동물들의 숫자는 매우 적다. 그래서 연구진은 희귀 해양 동물을 알아내기 위해 메타바코딩 기술을 적용했다. eDNA를 사용하면 유기체 내에 있는 적은 양의 DNA도 감지된다.

동물 분류학자를 위한 저널 주탁사(Zootaxa)를 창설한 치창 장에 따르면 알려진 동물 종은 150만 종이 넘는다. 또 현미경으로 봐야만 확인할 수 있는 동물 종은 1,000만 종에 이른다.

수많은 과학자들이 여태까지 동물 종에 대한 연구를 진행했지만, 추정에 의하면 85%의 동물 종은 아직 발견되지 않았다. 그리고 과학자들은 이렇게 아직 발견되지 않은 동물들 중 상당 수가 바다에 살고 있을 것이라고 생각한다.

메타바코딩으로 새로운 멍게 종 발견

하비에르 델 캄포 연구팀은 메타바코딩 기법을 사용해 유럽 연안 지역의 다세포 동물 다양성을 평가했고 그 결과는 사이언티픽 리포트 저널에 실렸다.

연구진은 유럽 전역에 걸쳐 오슬로, 로스코프, 블라네스, 나폴리, 바르나 등에서 수집한 샘플을 이용했고 이 연구에 사용된 DNA 바코드는 리보솜 소단위체(18S rRNA)의 V4 영역이었다.

이들은 젠뱅크(GenBank) 데이터 베이스에서 1만 9,364개 다세포 동물 18S rRNA 서열을 검색해 해양 샘플을 분류하는 기준을 만들었다. 그 중 5%의 서열 동일성 스코어가 기준이 된 서열의 90% 미만인 것으로 확인됐는데, 이것은 아직 확인되지 않은 동물 종이 해양에 존재한다는 것을 암시한다.

새로운 동물 종일 가능성이 있는 동물 군은 반추동물, 선충류, 판형동물 등이다. 또 갑각류도 배제할 수 없다. 연구진은 바다 가장 깊은 곳의 샘플에서는 70%의 서열이 97% 미만으로 확인됐으므로 미확인 동물이 확실히 존재할 것이라고 말했다.

연구진이 MAME 1이라고 임시 이름을 붙인 동물은 멍게의 친척이다. 이 미스터리한 동물은 아직 실제로 밝혀지지는 않았고 존재한다는 사실이 밝혀진 것 뿐이지만 연구진은 MAME 1의 위치를 표시하는 지도를 발간할 계획이다.

숲 메타바코딩

바다뿐만 아니라 레바논의 삼나무숲에서도 메타바코딩이 진행되고 있다. 미국 스미소니언 보존생물연구소의 보전유전체센터 연구진은 레바논 베이루트에 와서 세인트조셉대학 학생들에게 바코드 처리 방법을 가르쳤다.

이들의 목표는 메타바코딩으로 숲 속 식물 씨앗이 퍼지도록 돕는 동물 종을 식별하는 것이다. 이것은 숲을 보존하는 데 사용될 지식이다. 이들은 바코드 기법으로 늑대, 담비, 멧돼지, 토끼 등을 식별했다.

이들 연구진은 고대 DNA 기법을 배우기 위해 워싱턴으로 유학을 떠날 계획이다.

[researchpaper 리서치페이퍼=심현영 기자]