꿀벌의 사회성 유전자, 인간 사회성과도 연결된다

초소형 바코드가 부착된 서양 꿀벌. Dr. Zachary Huang 제공.

꿀벌의 사교 행동을 조절하는 유전자가 인간의 사회성과도 연결돼 있다는 연구 결과가 나왔다. 사회성이 단순히 각 종이 독립적으로 진화시킨 행동이 아니라는 것이다. 

이안 트라니엘로 미국 어바나-샴페인 일리노이대 신경과학과 교수 연구팀은 꿀벌과 인간이 사회적 행동을 뒷받침하는 유전자 일부를 공유하고 있다는 연구 결과를 국제학술지 '플로스 생물학(PLOS Biology)'에 16일(현지시간) 발표했다.

연구팀은 서양 꿀벌(Apis mellifera) 357마리를 대상으로 사회적 행동을 추적했다. 꿀벌에 각각 초소형 바코드를 부착한 뒤 유리벽으로 된 관찰 벌통 안에서 꿀벌들이 어떻게 상호작용하는지를 자동으로 기록했다. 

분석 과정은 크게 세 단계로 이루어졌다. 먼저, 전장 유전체 분석(WGS)을 통해 꿀벌의 DNA 전체를 해독하고 개체별 유전적 변이를 파악했다. 이어 뇌 전사체 분석을 통해 각 꿀벌의 뇌에서 어떤 유전자가 얼마나 발현되는지를 측정했다. 마지막으로 자동 추적 시스템으로 기록된 사회적 행동 데이터와 유전적 특징을 결합해 행동과 유전자 사이의 상관성을 확인함으로써 사회성의 분자적 기반을 규명했다. 

특히 꿀벌 집단 내에서 가장 대표적인 사회적 행동 중 하나로 꼽히는 ‘트로팔락시스(trophallaxis)’를 집중적으로 분석했다. 트로팔락시스는 '영양 교환' 또는 '먹이 나눔'을 하는 행동을 말하는데 꿀벌이 서로 음식을 주고받는 사회적 행동을 가리킨다. 

관찰 결과 일부 꿀벌은 동료들과 활발히 먹이를 나누는 반면 다른 개체는 그렇지 않은 경향을 보였다. 

DNA와 행동 데이터 등을 심층 분석한 결과에서는 총 18개의 유전적 변이가 꿀벌의 트로팔락시스와 연관된 것으로 확인됐다. 특히 사회적 교류가 적은 꿀벌 개체에서 단백질 뉴로리긴-2(neuroligin-2)와 NMDA 수용체2(nmdar2) 유전자와 관련된 변이가 두드러졌다. 이 두 단백질은 사람의 자폐 스펙트럼 장애와 관련된 것으로 알려진 유전자와 매우 유사한 서열을 갖고 있다.

연구팀은 "사회성 부족을 보인 꿀벌들이 인간의 자폐증과 관련된 유전자와 비슷한 유전자 발현 패턴을 보인다는 것은 사회성이라는 복잡한 특성이 종을 초월하여 공통된 분자적 뿌리를 가지고 있다는 강력한 증거"라고 설명했다.

또 다른 꿀벌과 더 자주 상호작용하는 개체일수록 뇌에서 900개 이상의 유전자가 더 활발히 발현되는 것으로 나타난 것이다. 사회적 행동이 단순히 ‘행동 패턴’에 그치는 것이 아니라 분자적 차원에서 뇌의 유전자 발현과 깊이 연결돼 있다는 게 연구팀의 설명이다. 

연구팀은 "이번 연구는 단순히 꿀벌의 사회적 행동을 이해하는 데 그치지 않고 인간의 사회적 행동과 사회성 결핍과 자폐 등 관련 질환을 이해하는 데에도 중요한 단서를 제공할 수 있다"고 말했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1371/journal.pbio.3003367
 

[정지영 기자 jjy2011@donga.com]