[표지로 읽는 과학] 유전자 2배로 늘려 몸집 키운 효모

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이번 주 국제학술지 '네이처' 표지에는 다세포 효모인 눈송이효모(학명 Saccharomyces cerevisiae)가 실렸다. 일반적으로 생물의 유전정보가 담긴 염색체는 한 쌍을 이룬 2배체다. 전체 게놈 복제(WGD)는 세포의 염색체가 한 벌 더 늘어나 4배체가 되는 현상이다. WGD는 눈송이효모를 포함한 여러 생물종에서 발견되는 특성으로 알려졌지만 WGD가 어떤 이점을 주는지는 명확하지 않다.

윌리엄 랫클리프 미국 조지아공과대 생명과학부 교수팀은 눈송이효모에서 WGD로 늘어난 4배체 특성이 세포 크기를 키우는 데 유리하다는 사실을 밝혀내고 연구결과를 5일(현지시간) 네이처에 공개했다.

연구팀은 눈송이효묘의 장기 진화 실험을 통해 4배체가 발생하고 유지되는 모습을 관찰했다. 실험을 시작한 이후 50일도 되지 않아 4배체 개체가 발생했고 4배체 집단 10개는 950일간 5000세대 가까이 지속됐다.

생물물리학적 모델링 등을 통해 분석한 결과 4배체는 더 크고 긴 세포를 만들었다. 눈송이효모가 배양된 환경은 몸집이 클수록 생존에 유리하다. 4배체가 효모의 몸집을 키우는 데 이점이 있다는 것이다. 4배체가 가진 이점 덕분에 다시 2배체로 돌아가지 않고 유지됐다는 설명이다. 반대로 크기가 작아져야 생존에 유리한 상황을 만들자 눈송이효모는 4배체 집단이 만들어져도 다시 2배체로 돌아가려는 경향을 보였다. 

유전자가 더 많으면 변이가 일어날 수 있는 확률도 높아지기 때문에 WGD가 장기적으로도 생물체에 도움이 될 수 있다는 분석도 있다.

연구팀은 "WGD는 처음에 즉각적인 이득을 줄 수 있고 유지되면서 유전자 변이가 추가로 일어날 수 있는 가능성을 열어 장기적으로 진화적 혁신을 촉진할 수 있다"고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41586-025-08689-6

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]