[표지로 읽는 과학] 계절마다 성별 바꾸는 호두나무의 비밀

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이번 주 국제학술지 '사이언스' 표지에는 견과류인 호두가 등장했다. 자웅동체인 호두과 나무들은 계절마다 암꽃과 수꽃을 다르게 피워 유성생식을 하지만 각 나무마다 암꽃과 수꽃을 피우는 순서가 다른 이유는 밝혀진 바 없다.

그레이엄 쿱 미국 데이비스 캘리포니아대(UC데이비스) 진화생태학과 교수팀은 호두나무들이 서로 다른 성별의 꽃을 피우는 원리가 인간이나 동물의 성별 결정 방식과 비슷하다는 사실을 발견하고 연구결과를 2일(현지시간) 사이언스에 공개했다.

꽃이 피는 식물은 자가 수분을 피하기 위해 암술과 수술을 구조적으로 구분하거나 '수컷 식물'과 '암컷 식물'을 구분하기도 한다. 자가수분은 유전적 다양성을 줄여 장기적으로 종 생존에 불리하다.

호두나무, 히코리나무 등 호두과 나무는 꽃을 피울 때 암수 중 한 가지 성별의 꽃을 정해 번갈아 피운다. 야생에서 호두나무들이 피우는 꽃의 암수 비율은 거의 1:1에 가깝지만 호두나무가 어떤 원리로 특정 성별의 꽃을 먼저 피우는지는 정확히 알려지지 않았다.

연구팀은 UC데이비스의 호두 육종 프로그램 데이터를 활용하고 북부 캘리포니아 검은호두나무(학명 Juglans hindsii) 개화를 추적 조사했다. 수꽃이 먼저 피는 그룹과 암꽃이 먼저 피는 그룹을 구분해 유전체 서열을 분석했다.

분석 결과 호두나무의 개화 순서를 결정하는 2개의 유전자 변이가 발견됐다. 해당 변이는 9종 이상의 호두과 나무에서 거의 4000만년 넘게 안정적으로 유지된 것으로 나타났다.

연구팀은 "인간의 성염색체가 작동하는 방식과 유사하게 두 개화 유형이 50:50으로 균형을 이룬다"며 "동물의 일반적인 성별 결정 방식과 유사하다"고 설명했다.

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]