21세기의 종 보존은 진화 유도

목차

 

 

  2019년 호주 연방정부가 토종 야생동물을 보호하기 위해 '야생 고양이와의 전쟁'을 선포했었습니다. 당시 호주에 없던 길 고양이가 유입되자 포유류 20종이 멸종위기에 처해졌습니다. 보다못한 정부는 어쩔 수 없이 고양이를 생태계 교란종으로 규정하고 살처분한다고 발표하였습니다. 종 복원(reintroduction biology) 박사인 캐서린 모세비(Katherine Moseby)는 이제 토종 동물들이 고양이와 공존하는 방식으로 환경을 조성하여 종을 진화 시켜야 한다고 보고있습니다. 현재 여러 연구 기관에서는 '인위적인 않게' 종 보존 또는 진화 실험을 전세계적으로 이뤄지고 있습니다.  

 

냥이

  캐서린 모세비는 호주 국립공원과 토착 동물 보호구역에서 고양이를 제거하는 데 15년이라는 세월을 보냈습니다. 그러다 몇몇 고양이를 이 지역에 방사하기로 결정했습니다. 그녀는 나름 급직적이면서 논리적인 의견을 피력했습니다. 멸종 위기종인 호주 토종 동물들이 고양이로부터 살아남기 위해서는 고양이들을 피하도록 훈련하고 진화되어야 한다는 것입니다. 사실상 호주는 외래종 고양이의 서식지가 되어 있어, 토종 동물과의 공존은 사실상 불가피하다고 보고있습니다. 

 이 때까지 고양이를 살처분하는 방법에 집중되어 왔다고 캐서린 모세비가 토로했습니다. 이에 포식자가 아닌 피식자의 관점에서 바라봐야 한다고 지적했습니다. 호주는 절대로 외래종 고양이들을 잡을 수 없을 것입니다. 궁극적으로는 외래종 고양이와의 공존이 토종 동물들이 번식할 수 있는 길이라고 주장합니다. 

 토종 포유류에 포식자의 위협을 가해 행동의 진화를 가져오는 것

 호주가 '고양이와의 전쟁'을 선포하고 야생고양이를 무려 6백만 마리를 살처분 했습니다. 그와 동시에 야생 고양이들은 8억 마리의 호주 포유류 동물들을 죽이는 것으로 추정됩니다.

 지난 몇 년 동안, 모세비 연구팀은 두 마리의 멸종위기에 처한 포유류에 대해 실험을 해왔습니다: 긴 코를 가진 작은 토끼처럼 보이는 큰 빌비(Greater Bilby)와 다람쥐처럼 생긴 얼굴, 마른 뒷다리, 긴 꼬리를 가진 부디로도 알려진 굴을 파고 있는 부디(Boodie)입니다. 그들은 방목장에 소량의 고양이를 방사하여 실험했습니다. 이는 토종 포유류에 포식자의 위협을 주어 행동적인 변화와 함께 진화를 유도하는 실험입니다. 여기서 동물들이 죽게 상황에 처하지 않는게 중요합니다. 

 모세비는 "진화가 매우 짧은 시간, 특히 강력한 선택이 있을 때 일어날 수 있다는 것을 보여주는 많은 증거가 있습니다,"라고 말합니다.

 

큰 빌비

 물론 호주의 고양이와 여우는 이미 여러 토종 동물들에게 강압적이고 선택적인 압력을 가한지 오래 지났습니다. 하지만 만 포식자의 압력이 너무 강해 몇몇은 멸종위기에 처해져 있습니다. 호주는 멸종위기종 포유류가 많은 나라중 하나입니다. 큰 빌비의 사촌격인 작은 빌비는 20세기 중반에 멸종되었습니다. 초승달꼬리왈라비, 사막 반디쿠트, 맥케이 토끼왈라비 호수는 비슷한 시기에 사라졌습니다. 모든 것이 포식자들에 의한 멸종되었다고 추정됩니다. 한 때 더 큰 빌비는 호주에 흔한 동물이었으나, 오늘날 전체 개체수는 10000이하로 추정됩니다. 굴을 파고 있는 내기는 이 나라에서 가장 흔한 동물 중 하나였습니다. 지금은 섬과 아리드 리커버리 같은 보호구역에 서식하는 멸종위 종입니다.

모세비, 오랜 시간이 주어진다면 포식자 적응 능력이 발현되어 진화 되었을 것

 피식자가 고양이와 여우같은 포식자에게 치명적인 요소는 엄청 불어난 개체 수 입니다.유럽의 토끼들은 1859년에 호주로 수입되었습니다. 그들은 너무 빠르게 증식하고 퍼져서 몇십년 안에 개체수가 수 억에 달했습니다. 토끼는 토종 포유동물과 경쟁했을 뿐만 아니라 고양이와 여우의 수도 비슷하게 폭발할 수 있게 했습니다. 포식자들은 멸종할 때까지 토종 포유류를 사냥할 수 있고 여전히 잘 지내고 있습니다.
 "보통, 만약 여러분이 포식자와 먹이 관계를 가지고 있다면, 먹이는 서로 의지하기 때문에 멸종되지 않습니다,"라고 모세비는 말합니다. 사실대로, "고양이와 여우는 점점 더 풍부해졌습니다." 작은 빌비와 사막 반디쿠트와 같은 생물들은 "모든 것이 매우 빠르게 일어났기 때문에 진화할 기회가 없었다"고 합니다.
 모세비의 연구에는 피식자가 포식자로부터 충분한 적응 시간이 주어진다면 종들이 진화 될것으로 바라보고 있습니다.

 

 모세비 연구팀은 한 실험에서, 5마리의 고양이를 수백 마리의 더 큰 담쟁이덩굴에 풀어주고 2년 동안 그곳에 남겨두었습니다. 그리고 나서 생존한 일부 빌리와 포식자가 없는 풀도크에서 빌리를 잡았고 그들의 꼬리에 무선 송신기를 부착했습니다. 무선 태그가 붙은 두 무리의 빌비는 더 많은 고양이와 함께 다른 잡목장으로 옮겨졌습니다. 40일 이후, 풀도크에 잡은 빌비는 4분의 1만 여전히 생존했습니다. 그에 비해 포식자 노출된 빌비는 3분의 2가량 생존했다고 밝혔습니다. 이는 고양이에게 노출되었던 빌리들이 더 나은 생존 기술을 가지고 있다는 것을 보여주었습니다. 하지만 2년동안 생존한 빌리가 선택적으로 살아남은 것이지, 고양이로부터 진화된 것인지는 아직 밝히지 못했습니다. 

 한편, 18개월 동안 고양이에게 노출되었던 부디는 포식자로부터 경계심을 갖게 될 행동의 변화를 암시적으로 보여줬습니다. 예를 들어, 그들은 점진적으로 소외되었던 음식에 접근했습니다. 그러나 이러한 변화가 무엇을 의미하는지 단번에 깨우치기는 어려웠습니다.
 "메커니즘은 존재하지만, 얼마나 빨리 일어날 수 있을까 하는 의문이 있습니다." 모세비가 말합니다. "사람들은 제게 '아, 이 일은 100년이 걸릴 수도 있습니다.'라고 말합니다. 그리고 저는 '네, 100년이 걸릴 수도 있어요. 또 뭐 하는 거예요?' 제가 살아서 볼 수 없을지도 모르지만, 그렇다고 해서 할 가치가 없다는 뜻은 아닙니다."

모 세비는 "제 생각으로는 현존하는 가장 혁신적인 종 보존 과학자입니다"라고 여러 연구 논문을 함께 쓴 캘리포니아 대학의 생태 진화 생물학 교수 다니엘 블럼스타인은 말합니다. "그녀는 정말 창의적이에요."
 모세비는 더 이상 종들의 변화로부터 보호하기에 충분하지 않다는 전제로부터 진행되는 점점 더 많은 보존 프로젝트 중 하나입니다. 인간은 종의 변화를 돕기 위해 개입해야 할 것입니다.

 타운즈빌 시 인근 호주 해양과학연구소 국립해상시 시뮬레이터에서 북쪽으로 1,000마일(1,600km) 이상 떨어진 아리드 복구에서, 연구원들이 더 따뜻한 온도에서 살아남을 수 있는 산호를 생산하기 위해 노력하고 있습니다. 이 노력은 그레이트 배리어 리프의 중앙 부분에서 산호를 건너는 것입니다. 물이 더 차가운 곳에서는 북쪽에서 온 산호를 건너는 것입니다. 그런 다음 이러한 십자가의 자손은 Sea Simulator의 실험실에서 열 스트레스를 받습니다.

 이 실험은 산호들 중 일부는 부모 중 어느 쪽보다 더 높은 온도를 견딜 수 있다는 것을 증명해 줄 것입니다. 이러한 노력의 일환으로, 연구원들은 더 단단한 품종을 선택하기 위한 시도로, 열 스트레스에 대한 산호 기호 세대들을 실험하고 있습니다. (심비오디늄 속의 작은 해조류인 심비오디늄은 산호초를 만드는 데 필요한 많은 양의 음식을 산호에 제공합니다.) 이 접근 방식은 "지원적 진화(asisted evolution)"라고 불립니다.

 담낭비나 벳통처럼, 산호는 이미 강한 선택압력을 받고 있습니다. 바다가 따뜻해짐에 따라, 열을 견딜 수 없는 해양은 죽어가는 반면, 지속할 수 있는 해양은 죽어가고 있습니다. (호주 산호초 연구소의 최근 보고서에 따르면, 지난 30년 동안 그레이트 배리어 리프는 주로 기후 변화로 인해 산호 개체수의 절반을 잃었습니다.) 많은 과학자들은 인간이 진화의 과정에서 산호를 정말로 "보조"할 수 있다는 것에 회의적입니다. 그들은 매년 산란하는 동안, 산호가 수백만 개의 십자가에서 수백만 마리의 새끼를 낳는다는 것에 주목하고 있습니다. 이러한 조합의 생산물 중 일부가 특히 강하다면, 그들은 더 많은 산호를 생산하고 스스로 진화하게 될 것입니다.

21세기 종의 보존의 방향

 자연 시스템을 보존하기 위해 유전자 편집(gene editing)을 이용한다는 생각은 어느 관점에서 보자면 미친 것처럼 보입니다. 실험실에서 창조된 생물보다 더 자연스럽지 않은 것은 무엇일까요?
 한편, 이 과정이 성공한다면, 암초의 다양성을 보존하지는 못할 것이지만, 그 반대의 결과를 낳을 수도 있습니다: 소수의 적응력이 뛰어난 종들에 의해 지배되는 암초. "제 주된 반론 중 하나는 그것이 득보다는 해를 끼칠 가능성이 더 많다는 것입니다,"라고 제임스 쿡 대학의 생태학자인 Andrew Baird는 주장했습니다.

 그리고 규모의 문제가 있습니다. 더 높은 기온을 견딜 수 있는 몇몇 산호초들은 이탈리아 크기만한 그레이트 배리어 리프를 다시 채우지 못하는 것입니다. 이를 극복하기 위해서는 훨씬 더 급진적인 형태의 개입이 필요할 것입니다. 유전자 편집 기술인 크리스퍼가 등장하면서, 이것들도 이제 실현할 수 있게 되었습니다. 예를 들어, 더 나은 내열성과 관련된 유전자가 확인될 수 있다면, 산호는 적어도 이론적으로는 그것들을 운반하기 위해 유전자 편집이 될 수 있습니다. "유전자 드라이브(gene drive)"이라고 알려진 것을 사용하여 잠재적으로 그들은 그 특성을 자손에게 전달하기 위해 편집될 수 있습니다. (유전자 드라이브는 특정 유전자가 인구를 통해 퍼질 수 있도록 유전자의 정상적인 규칙을 무시하는 유전자 편집의 한 형태입니다.)

 이미 여러 그룹이 보존을 위해 유전자 드라이브를 사용할 가능성을 조사하고 있습니다. 침습적 설치류의 유전자 생체 제어 (GBIRD)는 쥐와 쥐의 외딴 섬을 제거하기 위한 유전자 드라이브의 사용을 연구하고 있습니다. (이 단체는 노스 캐롤라이나 주립 대학교, 호주의 영연방 과학 산업 연구 기구, 뉴질랜드의 생물 유산을 포함하는 단체들로 구성된 컨소시엄입니다.) 뉴질랜드의 과학자들은 침입적인 말벌들을 근절하기 위해 유전자 드라이브를 연구하고 있고, 미시간 주립 대학의 과학자들은 오대호에서 침입적인 바다 램프들을 통제하기 위해 유전자 드라이브의 가능성을 조사하고 있습니다. 호주에서는 야생 고양이를 줄이거나 없애기 위해 유전자 드라이브를 사용할 수 있다는 제안이 제기되었습니다. 비록 이 모든 유전자가 보존을 위한 프로젝트는 매우 초기 단계에 있지만, 적어도 몇 년 후에는 그 중 일부는 실행 가능하다는 것이 입증될 것으로 보입니다.

 자연과 인간이 만든 야생과 합성 사이의 경계선이 점점 모호해지고 있는 이 시기에, 동물들을 보호하거나 그들로부터 다른 종들을 보호하기 위한 유전자 편집은 점점 더 매력적이 될 수 있습니다. 이미, 뉴욕 시러큐스에 있는 SUNY 환경 과학 및 임업 대학의 연구원들은 밤빛에 저항하는 유전자 변형 미국 밤나무를 생산했습니다. 이 곰팡이 병원체는 20세기 초에 북아메리카의 거의 모든 밤나무를 죽였습니다. (수정된 트리에 밀에서 빌린 핵심 유전자가 포함되어 있습니다.) 이 트리는 연방정부의 승인을 받기 위해 제출되었으며, 내년쯤 결정이 날 것으로 예상됩니다.

 

밤

"지원적 진화"에 대해서는 용어가 명명되기 훨씬 전에 이미 진행되고 있었다고 주장할 수 있습니다. 예를 들어, 미국 밤나무 재단은 전통적인 번식 방법을 통해 빛에 강한 밤나무를 만들기 위해 수십 년 동안 일해왔습니다. 이 나무들은 잡종일 것입니다 – 미국 밤과 중국 밤을 교차시킨 – 그래서 그들 역시, 비록 밀접하게 연관되어 있지만, 두 종의 유전자를 포함하고 있을 것입니다.

보존 컨설턴트인 Kent Redford와 캠브리지의 보존 및 개발 교수인 Bill Adams가 이 책을 곧 출간할 책인 Strange Natures에 썼듯이, "보존은 '자연적'인 것을 보호해야 한다는 생각은 이해할 수 있습니다." 하지만, "자연스러운 것과 인위적인 것의 구별은 더 이상 사람들과 비인간적인 삶에 대해 생각하는 건전한 지침을 제공하지 않습니다."