아버지는 두 마리 있긴하지만, 어머니는 없다. 그런 암컷 꿀벌이 발견된 것이다. 자연계에서 관찰 된 최초의 사례...
대부분의 생물은 같은 종류라도 개체에 성별이라는 구별이 존재하지만, 하나의 개체 중 수컷의 특징과 암컷의 특징을 가지는 부분이 혼재되어 있는 것도 존재한다.
이것은 자웅 모자이크라고되어 있지만, 꿀벌의 경우 1~2%의 확률로 자웅 모자이크가 존재하고 있다.
- 꿀벌의 성별을 결정하는 반 배수성 결정 시스템
벌과 개미의 암컷은, 부모 각각으로부터 염색체를 1세트 계승한 수정란으로부터 태어나고, 수컷의 경우는 미 수정란에서 태어났다. 따라서 꿀벌의 경우, 암컷(여왕벌, 일벌)은 32개의 염색체를 가지고 있지만, 남성은 절반의 16개 밖에 없다.
인간처럼 성별이 성 염색체에 의해 결정되는 것이 아니라, 이러한 염색체의 수에 따라 결정되는 방법의 수를 반 배수성 결정 시스템이라고 한다.
이 반 배수성 결정 체계때문에, 말벌 류의 동료는 암컷을 클론과 수컷 복제 등 다양한 생물학적 현상이 생긴다.
자웅 모자이크도 이에 따른 것이다. 말벌의 동료는 수컷과 암컷 모두의 특징을 겸비한 개체가 존재하기 때문이다. 덧붙여서 수컷과 암컷의 생식기를 겸비한 자웅 동체와는 다르다.
꿀벌의 자웅 모자이크는 일반적으로, 이배체 접합자(수정란)와 두 번째 정자에서 발생한 한 배체 수컷 조직의 결합에서 생긴다.
생존에 필요한 최소한의 게놈을 몇 세트가 있는지를 배수성한다. 예를 들어 한 배체는 1세트(16개)이므로, 꿀벌은 수컷이 된다.
이것은 꿀벌이 다수정하기 위해 생긴다. 즉, 난자에 여러 정자가 들어가서, 최초의 집단과 접합하여 세포 분열을 시작 할 수있기 때문에 일어난다.
- 자웅 모자이크의 말벌의 검사에서 발견 한 것
그러나 꿀벌이 자웅 모자이크를 생성하는 원인은 무엇일까? 돌연변이에 의해 탄생 할 가능성도 있지만, 그 구조나 이유는 아직 잘 알려져 있지않다.
이것이 호주 시드니 대학의 사라 아미도 씨 등이 이번 연구에서 규명하려고 한 의문이다.
연구 대상으로 한 것은, 이전에 다른 연구자가 모은 자웅 모자이크 꿀벌이다. 그것은 암컷의 몸에 암컷보다 훨씬 큰 수컷의 눈이라는 양성의 특징을 겸비한 이상한 개체였다.
연구팀은, 하나의 둥지에서 탄생 한 자웅 모자이크의 것으로 추정되는 말벌 11마리를 해부하고, 성별을 확인하기 위해 각 조직의 형태를 조사.
또한 어미와 아버지를 특정하기 위해, 마이크로 위성 (DNA 염기 배열에서 같은 배열이 반복되는 부분)을 이용한 유전학적 방법으로 분석을 실시하였다.
그 결과, 이러한 이상한 개체는 수컷 기관과 암컷의 기관이 무작위로 섞여있는 것을 발견.
5마리는 보통의 난소가 있고, 3마리에는 암컷 일벌 보다는 여왕벌 같은 큰 난소가 있었다.
나머지 3마리는 수컷의 고환을 가지고 있었지만, 그 중 2마리는 부분적인 것으로, 완전히 정상적인 수컷 생식기를 가진 자웅 모자이크는 1마리 뿐이었다.
- 아버지가 2마리로, 어머니는 없는 벌
유전자 분석으로는, 자웅 모자이크 말벌 11마리 중 9마리는 아버지가 2마리 또는 3마리있는 것으로 밝혀졌다.(그중에는 아버지 3마리, 어머니 1마리 등 4마리의 부모를 가진 개체도 있었다)
다음 그림은 11마리의 암수 모자이크 천벌의 암수 구성과 유전자 구성을 나타낸 것이다.
빨강이 암컷이고, 파란색은 수컷의 조직을 나타낸다. 또한 구름 같은 풍선은 각 벌의 성선으로, 정자 마크는 아버지(총 14마리), 왕관 마크는 어머니를 나타낸다(아버지와 어머니의 개체는 색으로 표시된다)
놀랍게도 암컷(난소를 가진 개체)의 1마리는 아버지가 2마리로, 어머니가 없었다. 이러한 꿀벌이 확인 된 것은 처음있는 일로, 정자끼리 결합하여 탄생 한 경우에만 있을 수밖에 없는 현상이라고 한다.
이 발견은 꿀벌의 생식이 매우 유연하다거나, 식민지 수준으로 완전히 새로운 사회 구조가 존재할 가능성을 부각.
또한 성별과 동물의 게놈이 융합하는 것으로 말할 수 있고, 실로 드물고 아직 잘 모르는 현상의 이해를 넓히는 계기가 될 것이다.
- 자웅 모자이크는 꿀벌에게 이익이 있는가?
과연 이 이상한 자웅 모자이크 현상은 꿀벌에게 진화상의 이점이 있는것일까?
아미도 씨는 이에 대해 "그것은 아니다"라고 말하고 있다. 그녀에 따르면, 자웅 모자이크는 유전자의 실수로 생각되어진다라고.
하나의 둥지에서 대량으로 자웅 모자이크가 발견 된 경우, 그것은 여왕 벌이 변이를 가지고 있다고 추측된다.
하지만, 꿀벌의 친척 인 개미의 경우, 자웅 모자이크로 진화상의 혜택을 받고 있을지도 모른다. 이에 따라 동종 이형의 일개미의 진화를 제촉하고 있을 가능성이 시사되고 있기 때문이다.
그러나 꿀벌의 경우, 일벌은 1종류 밖에 없기 때문에 이런 일은 있을 수 없다.
덧붙여서, 자웅 모자이크는 이외에도 나비 등의 곤충, 갑각류, 조류에서 확인되고 있다. 그러나 그 발단이 되는 유전자 변이가 확인 된 것은 없다.
"알려진 사례 외에도 아직 알려지지 않은 상상조차 할 수없는 것같은 희귀 사회 시스템이 존재할 가능성이 높다"고 아미도 교수는 적고있다.
아직 생물계는 놀라움과 신비에 가득차 있는 것 같다.
이 논문은 "The royal society"에 게재되었다.