암컷이 많을수록 자손을 늘릴 수 있는데 '수컷과 암컷의 수'가 거의 같은 이유

인간을 포함한 유성생식을 하는 생물 중 일부는 수컷과 암컷의 비율이 거의 같은 것이 많이 존재합니다. 그러나 소수의 수컷만으로 많은 암컷과 번식이 가능하기 때문에 수컷은 그다지 많이 필요 없는 것처럼 생각할 수 있습니다. 돌연변이가 미치는 영향에 대해 유전학적으로 조사한 연구에서 '새끼를 낳지 못하는 수컷이 암컷의 수만큼 태어나는 이유'에 대한 해답이 나타났습니다.

Selection in males purges the mutation load on female fitness - Grieshop - 2021 - Evolution Letters - Wiley Online Library
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/evl3.239

Selection in males purges the mutation load on female fitness

Males help keep populations genetically healthy - Uppsala University, Sweden
https://www.uu.se/en/news/article/?id=17182

Males, sexual selection help keep populations genetically healthy - UPI.com
https://www.upi.com/Science_News/2021/06/28/canada-beetles-males-sexual-selection-genetic-health/8611624886692/

Males, sexual selection help keep populations genetically healthy

어느 생물의 암컷의 수가 줄어들면 태어나는 새끼의 수도 줄어들어 개체 수의 급감과 멸종으로 이어질 수 있습니다. 한편, 소수의 수컷이 암컷을 수정시키건 다수의 수컷이 암컷을 수정시키건 암컷이 낳는 자손의 수는 거의 변하지 않기 때문에 수컷이 육아에 관여하는 생물이 아닌 이상 수컷의 수와 자손은 그다지 관계없을 것입니다.

by Smithsonian 's National Zoo. https://www.flickr.com/photos/nationalzoo/5547361973/

이 의문에 대한 가설 중 하나가 '성도태가 중요한 역할을 한다'라는 것입니다만, 실증으로 이어지는 연구는 거의 없습니다. 그래서 캐나다 · 토론토대학의 진화생물학자인 칼 그리숍 씨 연구팀은 저장되어 팥 등에 번식하는 동부바구미(cowpea weevil)를 반복해서 번식시키는 실험을 실시했습니다.

이번 연구에서는 동부바구미의 근친계를 16계통 준비하였고 그 계통끼리 번식시킴으로써 돌연변이가 수컷과 암컷에 미치는 영향을 정량화하였습니다.

by Charles Fox. https://www.flickr.com/photos/11349606@N00/351790565/

이 실험결과, 동일한 계통끼리 교배를 하면 수컷과 암컷 모두 돌연변이의 영향을 받는 반면 자연계에서 발생하는 이계교배에서는 수컷만이 영향을 강하게 받는 것을 알 수 있었습니다.

연구팀에 따르면 이 연구결과는 '수컷의 성도태로 인해 돌연변이의 영향이 효율적으로 배제되는 것'을 의미한다는 것. 비슷한 현상은 인공적인 조작으로 인해 유발된 돌연변이가 확인되었습니다만, 교배 속에서 자연스럽게 발생한 돌연변이로 확인된 것은 이번이 처음이라고 합니다.

이 결과에 대해 그리 숍 씨는 "유해한 돌연변이는 수컷과 암컷의 번식에 영향을 미치는 반면, 암컷보다 수컷에 강하게 작용하는 선택작용에 의해 집단에서 효과적으로 제거되는 것을 알 수 있었다"고 말합니다.

논문의 공동저자인 웁살라대학의 데이비드 버거 씨는 "수컷은 암컷보다 자손 번영에 기여하지 않기 때문에 수컷의 생산은 종의 번식능력을 저하시킵니다. 그래서 왜 생물은 암컷만으로 이루어지는 무성생식이 아닌 수컷에 의한 유성생식을 선택했는지가 문제였습니다. 우리의 연구는 짝짓기 기회를 놓고 치열한 경쟁을 벌이는 수컷의 생산이 해로운 돌연변이의 신속한 제거를 가능하게 하고, 무성생식보다 높은 번식력과 건강한 유전자가 확보되었는지를 보여주었다"고 평가했습니다.