독을 가지고 있는 곤충이나 물고기에서 종의 다양성이 증가하기 쉽다는 연구결과

지구상의 생물은 다른 생물을 해치는 '독'을 가지고 있는 종이 많이 존재하고 친밀한 존재로는 꿀벌이나 개구리, 복어 등이 대표적입니다. 이번에 새롭게 영국 스완지대학의 연구팀이 발표한 논문은 '독을 가지고 있는 곤충이나 물고기에서 종의 다양성이 증가하는 속도가 빠르다'는 연구결과가 보고되었습니다.

Radiating pain: venom has contributed to the diversification of the largest radiations of vertebrate and invertebrate animals | BMC Ecology and Evolution | Full Text
https://bmcecolevol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12862-021-01880-z

Radiating pain: venom has contributed to the diversification of the largest radiations of vertebrate and invertebrate animals -

Venom has contributed to the species diversity of insects and fishes, new study reveals
https://phys.org/news/2021-08-venom-contributed-species-diversity-insects.html

Venom has contributed to the species diversity of insects and fishes, new study reveals

곤충과 어류는 동물계에서 가장 종류가 풍부한 그룹인 것으로 알려져 있으며, 지금까지 100만 종 이상이 확인된 곤충은 무척추동물의 4분의 3을 차지하고 3만 1269종이 확인된 어류는 척추동물의 약 절반을 차지하고 있습니다. 또 곤충과 어류는 독을 가진 종류가 많은 데, 곤충은 886과 중 145과(약 16%)에 포함된 종, 어류는 459과 중 46과(약 10%)에 포함된 종이 다양한 독을 가지고 있다는 것.

생물학자들은 이전부터 생물다양성을 촉진하는 요인에 대해 조사해왔지만, 곤충 및 어류에서 널리 볼 수 있는 '독'이 다양성을 촉진하는지에 대해서는 충분한 연구가 되어오지 않았다고 합니다. 그래서 스완지대학의 연구팀은 곤충과 어류의 종의 다양성에 '독의 유무'가 미친 영향에 대해 조사했습니다.

연구팀은 먼저 생물종간의 분기연대를 확인 · 비교할 수 있는 웹사이트 'TimeTree'의 데이터를 기준으로 각 과의 계통발생과 과가 존속하는 기간에 대해 조사했습니다. 그리고 각 과에 포함된 종은 독을 가지고 있었는지 여부와 과의 종의 다양성에 관한 데이터를 수집하고 분석을 실시했습니다.

분석 결과, 독을 가지고 있는 과의 종의 다양성은 독을 가지고 있지 않은 과에 비해 2배 이상 크다는 것을 발견했습니다. 곤충에서는 독을 가지고 있지 않은 과의 종류의 중앙값은 107종이었던 반면 독을 가지고 과의 종의 중앙값은 277종이었습니다. 한 어류는 독을 가지고 있지 않은 과의 중앙값은 18종, 독을 가지고 있는 과의 중앙값은 40종이었다고 합니다.

과에 포함된 종의 다양성은 '과가 존속한 기간'과 '과 자체의 다양화율'에 각각 영향을 받고 있었지만, 양자를 비교하면 '과 자체의 다양화율'의 효과가 상당히 컸다는 것. 이 결과는 '독을 포함한 과에서는 다양화율이 높기 때문에 종의 다양성이 풍부하게 될 것'이라는 것을 시사합니다.

다음의 그래프는 '독을 가지고 과의 다양화율'(빨간색)과 '독을 가지고 있지 않은 과의 다양화율'(검정색)을 보여줍니다. 독을 가지고 과가 약 2배 가까이 다양화율이 높은 것을 알 수 있습니다.

곤충과 어류의 독의 발생에 대해 분석한 결과, 곤충의 진화과정에서 적어도 28회 정도 독이 독립적으로 진화했으며, 어류는 19~20회 정도 독립적으로 진화했다는 결과가 나왔습니다. 이 결과는 과거에 행해진 연구결과와도 거의 일치한다고 합니다.

또 곤충은 독이 진화의 역사에서 비교적 균등하게 발생한 반면 어류의 독의 기원은 주로 백악기 후기 와 에오세에 집중되어 있었다는 것. 논문의 대표저자인 스완지대학의 케빈 아버클 박사는 이 집중에 대해 백악기 후기에는 수중의 최상위 포식자였던 모사사우루스의 다양성이 피크에 도달했고 시신세에서는 고래의 다양성이 피크에 도달함에 따라 이러한 포식자에 의한 압력이 독의 진화를 촉진했을 것이라고 추측합니다.

아버클 박사는 "우리의 결과는 무척추동물과 척추동물에서 각각 가장 많은 종을 가진 곤충과 어류의 다양성을 형성하는데 독이 역할을 했다는 증거를 제공합니다. 독은 종의 다양성을 촉진하는 유일한 요소는 아니지만, 우리가 오늘날 마주하는 곤충이나 어류의 놀라운 다양성을 낳는 데 지금까지 인식되지 않았던 중요한 역할을 해왔다는 것을 보여준다"고 설명합니다.