[표지로 읽는 과학] 장미 가시, 유전자 교정으로 없앨 수 있나

사이언스 제공

이번 주 국제학술지 ‘사이언스’ 표지에는 토마토 및 가지의 가까운 친척에 해당하는 식물 종인 ‘말레볼런스(Malevolence)’의 사진이 실렸다. 

말레볼런스는 브라질이 원산지인 식물로 뾰족뾰족한 표피 돌출부를 가지고 있다. 날카로운 가시 덕분에 방어 능력이 뛰어나다. 식물을 먹이 삼는 초식동물을 물리적으로 방어할 수 있다. 

재커리 B. 립먼 미국 콜드스프링 하버연구소 생물과학과 교수 연구팀이 2일 사이언스에 발표한 논문에 따르면 가시로 뒤덮인 식물인 말레볼런스 계통이 가진 공통적인 유전적 기반이 확인됐다. 해당 유전자를 표적 삼으면 가시가 형성되는 정도를 조절할 수 있다는 것이다. 

식물의 가시는 진화생물학의 고전적인 논쟁거리 중 하나다. 식물의 가시가 유사한 유전적 프로그램에 의해 형성된 것인지, 유전자는 상이하지만 환경의 영향으로 동일한 형질을 갖게 된 것인지에 대한 논쟁이다. 

연구팀은 말레볼런스 계통을 분석해 공통적인 유전적 기반을 확인했다. 식물생장호르몬인 ‘시토키닌’ 생합성의 기초가 되는 효소인 LOG 계열의 유전자를 확인했고 이 유전자를 파괴하면 여러 말레볼런스 계통에서 가시가 사라진다는 점을 발견한 것이다. 

‘크리스퍼 유전자가위’ 기술을 이용해 유전자를 교정하는 실험을 진행하고 이를 확인했다. LOG 계열의 유전자를 삭제하는 교정을 했을 때 가시의 크기가 줄어들거나 사라진다는 점을 확인했다. 

가시로 대표되는 가장 상징적인 식물은 장미인데 아름다운 외형과 달리 가시로 인해 관상 목적으로 기르거나 꽃다발 등으로 만들기 불편한 점이 있다. 연구팀은 이번 연구가 가시를 제거하는 데 힌트를 제공했다고 밝혔다. 

연구팀은 “가시 제거를 위한 유전자 교정의 표적이 되는 부분을 발견했다”며 “장미와 같은 식물을 관상용으로 기르거나 식품 등으로 활용할 때 가시를 효과적으로 제거할 수 있는 길이 열릴 것을 보인다”고 설명했다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]