근친교배를 장기간 계속하면 반대로 종(種)의 번영으로 바뀌는 「유전자의 정화(유전적 역설)」가 일어날까⁈

근친교배를 장기간 계속하면 반대로 종(種)의 번영으로 바뀌는 「유전자의 정화(유전적 역설)」가 일어날까⁈

혈연자끼리 자손을 만드는 '근친교배'는 대부분의 사회에서 금기시되고 있습니다.
그러나 일부 사람들, 특히 왕족들은 과거 자신의 고귀한 핏줄을 지키기 위해 근친혼을 적극적으로 하기도 했습니다.

그 대가는 크고 그 일족의 유전적 다양성이 부족해져 몸이 취약하거나 질병에 걸리기 쉬워진 것입니다.
이와 같이 근친교배는 사람·동물을 불문하고, "종의 존속"에 있어서 불리하게 작용하는 것으로 보고하고 있습니다.

그런데 노르웨이 과학기술대학(NTNU)의 연구에 의해, 근친교배를 고도로 진행시켜 반대로 종(種)을 번영시킨 순록이 노르웨이의 외딴 섬에 있는 것으로 밝혀졌습니다.

이 경우에 유전적 다양성은 부족해질 텐데, 그들은 어떻게 번영할 수 있었을까요?

Despite inbreeding and limited genetic diversity, the Svalbard reindeer has managed to adapt to extreme living conditions in record time—what researchers call a genetic paradox. But can they survive climate change?

자세한 연구 내용은, 2023년 9월 1일자로 과학잡지 「iScience」에 게재되어 있습니다.

◆ 근친교배에는 긍정적인 면이 있다?
모든 생물은 모두 '자신의 유전자를 많이 남기고 싶어하는' 본능을 갖고 있습니다.
사실 이 점에 관해서 말하자면 근친교배는 이치에 맞는 것입니다.

그 이유를 볼까요?
먼저 아빠와 엄마가 교배할 때 각각 자신의 DNA를 반씩 전달해 한 세트로 만들어 아이에게 전달합니다.

이때 아버지의 유전자형을 AA, 혈연관계에 없는 어머니의 유전자형을 BB라고 하면 태어난 아이는 부모로부터 절반씩 유전자를 물려받기 때문에 유전자형은 AB가 됩니다.

그렇게 되면 자녀 유전자의 절반(50%)은 부모와 같아지는 셈입니다.

근친교배로 자신의 유전자를 많이 전달할 수 있을까?
그럼 아버지의 파트너가 그의 자매라면 어떨까요?

자매면 부모가 같기 때문에 DNA의 절반은 원래부터 아버지와 같습니다.
그래서 자매의 유전자형을 AC라고 하면, 태어난 아이는 아버지로부터 A, 어머니(아버지의 자매)로부터 A 또는 C 중 하나를 이어받습니다.

즉, 어린이의 유전자형은 AA 또는 AC입니다.
AA면 아버지와 자녀 유전자는 100% 일치하고 AC면 50% 일치하기 때문에 평균적으로 자녀 유전자의 75%가 아버지와 같아지는 셈입니다.

따라서 단순히 자신의 유전자를 많이 전달한다고 생각한 경우라면 근친교배는 이치에 맞는다고 할 수 있습니다.

◆ 근친교배의 최대 단점은?
그러나 대부분의 생물종이 근친교배를 선택하고 있지 않기 때문에 큰 단점이 있는 것은 분명합니다.
그 중에서도 가장 큰 문제는 유전적 다양성이 부족해지는 것입니다.

유전자 중에는 생존에 불리하게 작용하는 유해한 것이 있습니다.
이러한 유전자는 보통 겉으로 드러나지 않는 열성(잠성) 유전자로 숨어 있습니다.

그런데 부모가 혈연자끼리라면, 이 유해한 유전자를 아버지와 어머니 양쪽으로부터 물려받을 가능성이 높아지고, 그것이 우성(현성) 유전자로서 아이의 몸에 나타나기 쉬워지는 것입니다.

그렇게 되면 태어날 때부터 병약하거나 감염증에 대한 내성이 낮아지게 됩니다.

그 불행을 겪은 가장 큰 실례가 합스부르크가의 국왕이었던 카를로스 2세(1661~1700)입니다.

카를로스 2세의 초상화

합스부르크 가문은 16~18세기에 유럽(주로 스페인)에서 절대적인 권력을 누린 가문으로, 근친혼을 과도하게 추진한 것으로 알려져 있습니다.
그 때문에 유전적 다양성이 부족해지고 병약한 왕이 늘어갔습니다. 특히 가장 불행했던 것이 카를로스 2세입니다.

그는 네 살에 왕위에 오르지만 선천성 병을 여러 개 가지고 있어 몸이 매우 병약했습니다.
유년기부터 수두나 천연두 등의 감염병에 걸려 뼈가 약해 8세가 될 때까지 걸을 수 없고, 항상 설사나 구토에 시달렸습니다.

또한 과도한 근친교배는 신체의 이상한 형태로도 이어진다고 보고 있습니다. 실제로 합스부르크 일족의 대부분이 큰 주걱턱을 하고 있었던 것으로 유명합니다.

카를로스 2세도 턱이 너무 커서 씹기가 잘 안 되고 항상 침을 흘렸으며, 말조차 제대로 하기 어려웠다고 합니다.
더욱이 30세가 될 무렵에는 이미 노인처럼 쇠약해져 35세까지 머리가 모두 빠졌다고 합니다.

결국 카를로스 2세는 합스부르크가 마지막 스페인 국왕이 되었고, 그 일족도 점차 쇠퇴하게 됩니다.
이처럼 근친교배는 종(種)을 존속시키는 데는 분명히 좋은 방책은 아닙니다.

그러나 근친교배로도 종(種)의 번영은 가능하다는 것을 증명하는 순록이 노르웨이에 있었습니다.

◆ 7000년간 외딴섬에서 근친교배를 이어온 순록 무리
그 배경은 북극권에 있는 노르웨이령 군도로 알려진 스발바르(Svalbard ) 군도입니다.

스발바르 군도(녹색)

이 혹한의 땅에는, 섬의 고유종으로서 「스발바르 순록」이라고 하는 한 순록 종(種)이 서식하고 있습니다.
최초의 순록은 약 7000~8000년 전에 러시아의 섬들을 경유해 스발바르 군도에 들어왔습니다.
그 이후 다른 종(種)의 순록과는 완전히 격리된 상태에 있으며, 7000년 이상의 기간을 근친교배를 반복하며 섬에서 계속 살고 있습니다.

연구주임이자 노르웨이 과학기술대학의 니콜라스 다섹스(Nicolas Dussex) 는 모든 순록 종(種) 가운데 스발바르 순록는 근친교배가 가장 진행되고 유전적 다양성이 가장 낮은 것으로 나타났다고 말합니다.

그럼에도 불구하고, 이 종(種)의 개체수는 최근 수십 년간 급속히 증가하고 있으며, 현재는 약 2만 2000마리를 돌파하고 있습니다.

또한 추위가 심한 스발바르 군도에 대한 적응에도 성공하고 있습니다.
예를 들어, 다른 종(種)의 순록에 비해 짧은 다리로 되어 있는데, 이것은 몸의 열이 빠져나가는 것을 억제하는 효과가 있다고 추측합니다.

또 순록의 주식인 지의류(단일한 생물체가 아니며 광합성을 하는 미생물인 진핵 미세조류 또는 남세균(cyanobacteria)과 종속영양으로 살아가는 미생물인 균류 간 상리공생체) 외에, 다양한 식물을 소화하는 능력이 있거나, 이 섬의 극단은 계절 변화에 맞추어 생체시계를 조절하는 능력도 몸에 익히고 있습니다.

근친교배가 심각한데도, 그들은 왜 이렇게 호조를 보이고 있는 것일까요?

◆ 유해한 유전자를 닦아내는 '정화'가 일어나고 있었다!
연구팀은 그 비밀을 찾기 위해, 특히 근친교배가 진행되고 있는 스발바르 순록 무리 91마리를 대상으로, 유전자 조사를 실시했습니다.

그 결과, 이러한 순록은 과거에, 유해한 유전자를 생물집단(colony)으로부터 닦아내는 「유전자의 정화(Genetic Purging)」를 일으켰음을 알 수 있었습니다.

이게 대체 무슨 일일까요?

짧은 발로 달리는 스바루바루 순록

근친교배가 고도로 진행된 생물집단(colony)에서는 부모로부터 유해한 유전자를 물려받을 가능성이 높아지고, 그것이 우성(현성) 유전자로서 겉으로 나타나기 쉬운 것이었습니다.

이러한 유해한 유전자는 바로 카를로스 2세처럼 선천성 질환이나 건강상태의 악화로 발현됩니다.
그러면 이 개체들은 유전적인 적응도가 떨어지기 때문에 번식 기회를 얻기 전에 사망하거나 번식해도 자손의 수가 적어지는 것입니다.

어떻게든 태어난 자손도 마찬가지로 유전적 적응도가 낮기 때문에 번식하기 전에 점점 수가 줄어듭니다.
언뜻 보면 개체 수가 줄어드는 것 같지만 사실은 이 덕분에 유해한 유전자가 자손에게 물려줄 확률도 감소하는 것입니다.

이것을 '유전자 정화(Genetic Purging)'라고 합니다.
정화가 일어나기 전에는 개체수의 격감을 볼 수 있지만 표면적으로는 종(種)의 위기로 보이고 사실은 위험한 유전자를 제거하고 있는 과정이기도 합니다.

스발바르 순록도 19C 후반~20C 초에 한 번 멸종 직전에 몰렸지만 이후에 빠르게 수를 늘렸습니다.
같은 현상은 뉴질랜드에 서식하는 '카카포(학명: Strigops habroptilus)'에서도 확인되고 있습니다.

카카포는 1만 년 동안 섬에 격리된 상태로 근친교배를 진행해, 1995년에는 60마리까지 격감하기도 하였습니다.
그러나 현재는 200마리가 넘을 정도로 회복되었습니다.

연구주임 다섹스는 "근친교배는 장기간에 걸쳐 고도로 추진되면 종(種)의 번영에 유익하게 작용할 가능성이 있다"고 말했습니다.

즉, 순록도 카카포도 근친교배로 발생하는 가장 큰 고비를 넘겼다고 말할 수 있을 것입니다.

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These reindeer survived, isolated, for 7,000 years, but will they survive climate change?
https://phys.org/news/2023-09-reindeer-survived-isolated-years-survive.html

Inbreeding can be beneficial in the long run
https://www.eurekalert.org/news-releases/1002722

근친교배는 좋은 것? 진화의 법칙을 둘러싼 딜레마(近親交配はよいこと？進化の法則をめぐるジレンマ)
https://gendai.media/articles/-/86681

Adaptation to the High-Arctic island environment despite long-term reduced genetic variation in Svalbard reindeer
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(23)01888-6

These reindeer survived, isolated, for 7,000 years, but will they survive climate change?