[표지로 읽는 과학] 쇠똥구리 가슴뿔과 날개는 기원이 같다

사이언스 제공

국제학술지 사이언스는 22일 머리와 어깨에 멋들어진 커다란 뿔을 단 쇠똥구리 한 마리 모습을 표지에 실었다. 사이언스는 이번호에서 쇠똥구리 가슴 윗부분에 난 커다란 뿔이 날개와 기원이 같다는 사실을 유전자 분석을 통해 알아낸 미국 과학자들의 연구 결과를 실었다.

쇠똥구리는 딱정벌레목 풍뎅이과 쇠똥구리아과에 속하는 곤충이다. 이름에서 알 수 있듯이 먹이인 소똥을 굴리는 재미난 습관을 가졌다. 물구나무를 서서 야생에 있는 소나 말, 사람의 똥을 집(땅속 굴)까지 구슬처럼 둥그렇게 굴리면서 간다.  

쇠똥구리는 다른 딱정벌레들과 비교해 몸이 편평한 편이며, 가슴과 배 사이에 깊이 파인 홈이 있다. 또 머리뿐 아니라 가슴 상단에도 커다란 뿔이 나 있다. 이 뿔의 크기는 예상 외로 커서 어떤 쇠똥구리는 몸길이의 절반만큼 커다란 뿔을 갖고 있기도 하다. 

연구를 통해 학계에서는 오래 전 쇠똥구리의 조상은 가슴뿔이 없었다는 사실을 알아냈다. 쇠똥구리가 진화하면서 가슴에 커다란 뿔을 갖게 된 셈이다. 하지만 이전까지는 어떻게 이 가슴뿔이 생기게 됐는지 알 수 없었다. 

미국 인디애나대 생물학과 아르민 목첵 교수와 용강 후 박사후연구원 연구팀은 쇠똥구리의 가슴뿔과 날개의 기원이 같다는 사실을 알아냈다. 발생과정 동안 가슴뿔이 형성될 때 어떤 유전자가 발현되는지 분석했더니, 날개를 만드는 초기 과정에서 발현되는 유전자들과 일치했다. 또 추가 실험에서 유전자 일부를 발현하지 못하도록 방해했더니, 뿔과 날개가 제대로 형성되지 않음을 확인했다. 

연구팀은 가슴과 배 사이에서 날개 조직이 반복적으로 형성되는 동안, 일부 형태가 변형돼 가슴 윗부분에서 뿔로 돋아났다고 분석했다. 이 연구 결과를 '사이언스' 22일자에 실었다. 

연구팀은 쇠똥구리뿐 아니라 장수풍뎅이와 거저리, 뿔매미, 방패벌레 등 뿔을 가진 곤충들이 비슷한 과정을 거쳐 뿔을 갖게 됐을 것으로 추정하고, 진화적인 관점에서 이런 뿔이 어떠한 이점을 주는지 추가 연구를 할 계획이다.

[이정아 기자 zzunga@donga.com]