초파리 360종 유전체 서열 규명...대규모 분류로 진화 단서 찾아

초파리 360종의 계통이 분류됐다. 게티이미지뱅크 제공.

생물학, 유전학, 의학 등에서 중요한 실험 모델로 쓰이고 있는 초파리 수백 종의 유전체 서열이 확인됐다. 유전체 서열은 생물의 유전체에 존재하는 모든 DNA 염기서열로 생물의 유전 정보를 담고 있다. 

버나드 킴 미국 스탠퍼드대 생물학과 박사후연구원 연구팀은 100종이 넘는 초파리 유전체를 서열화해 총 300종이 넘는 초파리의 진화적 계통을 분류하고 연구결과를 18일 국제학술지 ‘플로스(PLOS) 바이올로지’에 공개했다.   

초파리는 생물학 분야의 전형적인 실험 모델로 유전체 서열화에 성공한 최초의 동물종 중 하나다. 초파리는 다른 동물보다 유전체가 간단해 분석하기 수월하다. 특정 유전자를 수정하거나 제거하는 등 유전자 변형을 일으키기도 용이해 유전자 기능을 확인하는 연구에도 많이 쓰인다. 생애주기가 짧고 번식력이 뛰어나다는 점도 오랫동안 실험 모델로 쓰인 이유다. 

초파리에 속하는 종도 4400종이 넘어 진화 패턴과 과정에 대한 통찰력을 제공할 수 있다. 하지만 이 중 일부 종만 유전체 서열이 밝혀진 상태다. 서열화가 이뤄진 초파리는 대부분 실험실 환경에서 동종 번식을 통해 형성된 종이기 때문에 매우 제한된 범위 내의 종에 대해서만 유전체가 파악됐다.

연구팀은 초파리 계통을 보다 체계적으로 분류하기 위해 야생 초파리, 박물관에 보존된 초파리 표본, 실험실에서 사육한 초파리 등 다양한 범위에서 초파리 179종의 유전체를 서열화했다. 전통적인 ‘쇼트-리드 시퀀싱‘과 최신의 ’롱-리드 시퀀싱‘ 기술을 결합한 하이브리드 시퀀싱 접근법으로 저비용 고품질로 유전체 서열화를 진행할 수 있었다. 

선행 연구를 통해 확보된 초파리 유전체 염기서열 데이터와 이번에 새롭게 확인한 데이터를 합쳐 연구팀은 총 360종의 계통 분류를 진행했다. 이는 초파리의 진화에 대한 이해를 크게 높일 것으로 기대된다. 

포유류처럼 훨씬 큰 유기체에서도 대규모 염기서열 분석이 이뤄지고 있다. 이번 연구는 초파리처럼 작은 유기체의 경우 박물관에서 최대 20년간 보관된 표본에서조차 염기서열 분석이 가능하다는 점을 확인시켰다.  

연구팀은 “이제 한 실험실의 연구 예산만으로도 수백 또는 수천 종의 유전체를 파악하는 것이 가능해졌다”며 “이런 수준의 대규모 계통 분류는 전례 없는 수준의 미세한 분류로 다양한 동물종의 진화 과정에 대한 이해를 크게 향상시키는 기반이 될 것”이라고 설명했다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]