인간을 포함한 동물의 행동에는 각각 개성이 존재하고 있는데 언제부터 행동의 개성이 발생해 발달해 나가는지에 대해서는 불분명한 점이 많이 남아 있습니다. 그래서 유전적으로 동일한 복제어의 행동을 출생 직후부터 추적한 실험을 실시한 결과에서 행동의 개성은 '생후 1일째'부터 존재한다는 사실을 알게 되었습니다.
The emergence and development of behavioral individuality in clonal fish | Nature Communications
https://doi.org/10.1038/s41467-022-34113-y
The emergence and development of behavioral individuality in clonal fish - Nature Communications
You’re unique just like everyone else. But when does such individuality appear? Laskowski et al. find that clonal fish show unique behavioral patterns on their first day of life, and these patterns predict their behavior up to at least 10 weeks later.
www.nature.com
일반적으로 행동의 개성은 유전자나 사회적 환경과 같은 조건의 차이에 근거해 생긴다고 생각되고 있습니다. 그런데 무성생식으로 번식하는 것으로 알려진 Amazon molly를 이용한 2017년의 연구에서는 유전자가 같은 개체를 고도로 표준화한 환경에서 사육했음에도 불구하고 생후 7주째에 행동의 개성이 확인된 것으로 보고되었습니다.
다음은 개성이 나타나는 3개의 패턴을 간단한 그림으로 나타낸 것으로 왼쪽이 '출생 시점에서 개성이 존재하는 패턴', 중간이 '출생 후 서서히 개성이 나타나는 패턴', 오른쪽이 '특정 시점에서 갑자기 개성이 나타나는 패턴'입니다.
거기서 라이프니츠 담수생태학·내수면 어업연구소의 연구팀은 유전적으로 동일한 Amazon molly를 출생 직후부터 동일 환경에 분리해 고성능의 추적시스템을 이용해 행동을 추적하는 실험을 실시했습니다.
실험에서는 같은 유전자를 가진 출생 직후의 물고기를 빛이나 온도 조건, 음식, 사회적 밀도 등의 환경을 동일하게 갖춘 수조에 수용했습니다. 그리고 싱글보드 컴퓨터의 Raspberry Pi와 카메라를 사용하여 구축한 자동기록 시스템을 사용하여 수용 직후부터 생후 10주째까지 물고기 사진을 정기적으로 촬영했습니다.
사진촬영은 물고기가 행동하고 있는 1일 11시간에 3초 간격으로 이루어지며 일일 촬영 매수는 1만 3200장에 달하고 실험 기간 중에 촬영된 총 매수는 1마리당 90만 장을 넘었다고 합니다. 이미지 데이터는 하루마다 타임랩스 동영상화되어 커스텀 추적 소프트웨어로 수조 내의 위치좌표를 추출해 유영속도의 중앙값이나 활동경향이라는 행동의 개성을 추적했다고 합니다.
실험결과 Amazon molly의 행동적 개성은 생후 1일째부터 일관되게 존재했고 개성의 차이는 모체나 몸의 크기 등에 의해 설명할 수 있는 것이 아닌 것으로 확인되었습니다. 또 생후 10주째에 걸쳐서 점차 개성이 강화되어 갔을 무렵 발달 초기의 개성은 발달 후기의 개성과 유의하고 강력한 양의 상관관계가 있는 것으로 연구팀은 보았습니다.
아래의 그래프는 데이터로부터 추측된 특정 개체의 유영속도가 시간경과에 따라 어떻게 변화되는지를 보여줍니다. 출생 직후부터 수영이 빨라진 개체는 그 후의 단계에서 더욱 유영속도가 빨라지는 반먼 느렸던 개체는 그 후도 느려 발달 초기의 개성이 그 후에도 유지, 강화되는 경향이 보여집니다.
유전적으로 동일한 개체에서 출생 직후부터 개성의 차이가 생기는 점에 대해 연구팀은 '어머니의 DNA 메틸화나 호르몬과 같은 모체내 환경의 차이'라는 가설이나 '분자적·신경학적·생리학적 마커의 확률적 변동의 결과”라는 가설을 꼽습니다. 이러한 차이로 인한 개체 차이는 환경에 대한 종으로서의 적응성을 증가시켜 유전적으로 동일한 Amazon molly의 생존 확률을 높일 수 있다는 것.
연구팀은 “행동적 개성은 동물집단의 기본적인 특징으로 우리의 연구는 유전적, 환경적 차이가 없을 때 이러한 개체간 차이가 어떻게 변화하고 발달하는지에 대한 귀무모델을 제공하는 것입니다. 개성은 유전자나 경험의 차이, 특정 생태학적 조건에 의해 발생하는 것으로 여겨지지만 우리의 연구는 출생 전의 보다 미묘한 과정이 행동적 개성을 창출하는데 있어서 기본적인 역할을 할 수 있다는 것을 보여주는 것으로 개체는 태어나면서 독특하지만 평생에 걸친 행동의 변화를 부정하는 것은 아니다"라고 설명했습니다.
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