인간을 포함한 많은 동물은 생물학적으로 수컷과 암컷이라는 2가지의 성별을 가지고 있다고 여기지만, 4가지의 성별을 가진 새도 존재하는 등 자연계의 성별은 다양한데 새로운 연구에서는 북반구에서 일반적으로 서식하는 버섯이 무려 '1만 7000개 이상의 성별'을 가지고 있을 가능성을 보였습니다.
Large-scale fungal strain sequencing unravels the molecular diversity in mating loci maintained by long-term balancing selection | PLOS Genetics
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010097
Large-scale fungal strain sequencing unravels the molecular diversity in mating loci maintained by long-term balancing selection
Author summary Fungi have complex mating systems, and basidiomycete fungi can encode thousands of mating types. Individuals with the same mating type cannot mate. This sexual system has evolved to facilitate sexual mating with offspring from different pare
journals.plos.org
This Fungus Has More Than 17,000 Sexes | The Scientist Magazine®
https://www.the-scientist.com/news-opinion/this-fungus-has-more-than-17-000-sexes-69930
This Fungus Has More Than 17,000 Sexes
Advances in sequencing technologies have finally allowed researchers to zero in on the genetic diversity underlying the incredible mating system of shelf fungi.
www.the-scientist.com
자연계에 존재하는 성별은 수컷과 암컷이라는 2종류뿐만 아니고 특히 버섯이나 곰팡이 등의 진균류에는 수천~수만의 생물학적 성별이 있다는 가설도 존재하는 등 매우 작은 곰팡이의 성별을 조사하는 것은 매우 어려웠기 때문에 진위는 밝혀지지 않았습니다. 그러나 최근에는 미생물의 DNA 시퀀싱 기술이 급속히 진보해 이런 종류의 연구가 실행 가능해지고 있다는 것.
그래서 노르웨이에 위치한 오슬로대학의 연구팀은 북반구의 시원한 지역에서 일반적으로 보이는 Trichaptum속이라는 버섯을 대상으로 얼마나 성별이 존재하는지를 확인하는 실험을 실시했습니다. Trichaptum속은 나무나 통나무를 따라 판상으로 자라는 버섯의 일종이며 실험실에서 생육하는 것이 비교적 용이하기 때문에 선택되었다고 합니다. 오슬로대학의 곰팡이생물학자인 Inger Skrede 씨는 "Trichaptum속은 화려한 버섯이 아니다"라고 말합니다.
연구팀은 Trichaptum속의 3종의 버섯에 대해서 전세계로부터 180개의 샘플을 수집하고 각 균주로부터 포자를 채취해 한천 플레이트상에서 배양했습니다. 몇 주 정도 성장한 후 DNA를 분석하여 다른 표본에서 성장한 포자와 쌍을 만들어 교배할 수 있는지 조사했습니다.
과거의 연구로부터 버섯의 성별이 'MATA'와 'MATB'라는 2가지의 게놈영역에서 제어되고 있다는 사실이 알려져 있는데, 이들 영역에 많은 대립유전자를 갖고 있다는 것이 시사되고 있었다고 합니다. 연구팀은 MATA와 MATB 중 어느 부분이 성결정에 중요한지를 정확하게 파악하고 두 영역에서 관련 돌연변이의 수를 조사했습니다. 그 결과 Trichaptum속에는 무려 1만 7550개의 대립유전자의 조합이 있어 같은 수만큼 성별도 존재할 가능성이 있는 것으로 판명되었습니다.
도대체 왜 버섯에 이렇게 많은 성별이 존재하는지는 불분명하지만 논문의 공동저자인 오슬로대학의 유전학자 David Peris 씨는 "버섯의 특정의 장소에 머물고 번식한다는 라이프 스타일과 관계가 있을지도 모른다"고 추정했습니다.
예를 들어 버섯의 성별이 수컷과 암컷만인 경우 같은 포자가 방출되어 인접한 포자가 같은 성별일 가능성이 높아져 교배할 수 없는 가능성이 높아집니다. 그 때문에 성별이 많이 있을수록 인접한 포자와 교배할 수 있는 확률이 높아져 종이 살아남는데 유리하게 된다는 것. 또 같은 버섯에서 방출되는 포자의 유전적 다양성이 있어서 근친교배에 의한 단점도 피하기 쉬워지는 것 외에도 다양한 대립유전자가 있는 편이 환경의 변화에 적합하기 쉬워집니다.
이번 연구에 관여하고 있지 않은 네덜란드의 바게닝겐대학의 진화생물학자인 Duur Aanen 씨는 "이렇게 극단적인 다양성을 가지는 메리트는 무엇인가?"라는 큰 의문이 남아 있다며 “대립유전자가 100개 있는 것만으로도 상당한 환경에 적합한데 101번째 대립유전자의 장점은 무엇일까?”라고 질문했습니다.
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