한·미 연구진이 4만세대 동안 진화한 생명체의 유전체 염기서열을 비교 분석하고 유전체 진화 경로를 규명해 생명 진화 연구의 신기원을 마련했다.
이번 연구 결과 환경 조건이 일정하게 유지되는 조건이더라도 유전체 변이 속도와 적응도 간의 관계는 일정하지 않다는 사실이 처음으로 밝혀졌다.
한국생명공학연구원(원장 박영훈) 바이오시스템연구본부 김지현 박사팀은 교과부 21C 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업(단장 오태광)의 지원을 받아 실험실 환경에서 대장균을 4만세대까지 증식해 이같은 연구 결과를 도출했다.
연구 결과는 세계 최고 권위의 학술저널인 ‘네이처(Nature)’ 10월18일자(현지시각) 온라인판에 발표됐다. 특히 즉각적이고 파급효과가 큰 연구 결과를 보고하는 형식인 ‘아티클(Article)’ 논문으로 게재돼 그 성과가 더욱 주목받았다.
생명체의 진화는 장기간에 걸쳐 점진적으로 일어나는 현상으로 그 과정을 직접 관찰하는 것은 불가능하다. 하지만 실험실에서 빠른 속도로 증식하는 미생물인 대장균을 사용하면 여러 세대에 거쳐 일어나는 진화 과정의 실시간 추적이 가능하다.
이번 연구는 4만세대까지 배양한 대장균을 대상으로 공동 연구자인 미 미시간주립대 렌스키 연구팀과 프랑스 조셉푸리에대 슈나이더 교수팀이 공동으로 장기간 배양에 의한 진화 실험과 세대별 적응도 분석을 수행했다. 김지현 박사팀은 대용량 유전체 염기서열 해독을 통한 돌연변이 서열의 분석 연구를 담당했다.
진화 과정 중에 있는 생명체의 유전체 염기서열을 고정밀도로 해독하여 약 20년에 걸친 장기간의 진화실험에 따른 유전체 변이 양상을 수만세대 동안이나 추적한 것은 이번 연구가 처음이다. 이 연구 결과 환경 조건이 일정하게 유지되는 조건이더라도 유전체의 변이 속도와 적응도 간의 관계는 일정하지 않다는 사실이 처음으로 밝혀졌다.
김지현 박사는 이번 연구결과에 대해 “연구팀에서 10년 가까이 중점적으로 진행해 온 연구가 다윈 탄생 200주년 및 ‘종의 기원’ 출판 150주년이 되는 올해를 맞아 결실을 맺었다는 점이 매우 의미 있다”고 말했다.
김유경기자 yukyung@etnews.co.kr
