[와우! 과학] 다른 물고기 정자 가로채 번식하는 기이한 처녀생식 물고기

본래 유성생식을 하는 동물이 수정 없이 번식하는 처녀생식(parthenogenesis)은 양서류나 어류에서는 생각보다 흔한 번식 방법이다. 수컷 없이 암컷이 혼자 알을 낳고 후손을 퍼트릴 수 있으면 짝을 구할 수 없는 고립된 상황에서도 후손을 남길 수 있어 특정 상황에서 상당히 유리해질 수 있다. 유럽의 외래 침입종 물고기 중 하나인 기벨리오 붕어(학명 Carassius gibelio)도 그런 사례 중 하나다.

여러 가지 이유로 외부에서 유입된 물고기들이 대개 짝을 구하지 못해 후손 없이 사라지는 것과 달리 기벨리오 붕어는 처녀 생식을 통해 많은 후손을 남길 수 있다. 천적이 될 만한 큰 동물들이 별로 없는 환경에서 기벨리오 붕어는 빠르게 생태계를 장악했다. 모든 개체가 암컷이라 경쟁자보다 두 배 많은 알을 낳을 수 있다는 것도 무시 못 할 장점으로 작용했다.

오스트리아 인스부르크 대학의 연구팀은 기벨리오 붕어의 유전자를 분석해 이 물고기의 별난 성공 비결을 연구했다. 기벨리오 붕어의 가장 기이한 특징은 처녀 생식에 정자가 필요하다는 것이다. 기벨리오 붕어 암컷은 다른 근연종 물고기가 정자를 물속에 배출해 수정할 때 자기 알도 같이 수정한다. 정자가 기벨리오 붕어 알에 들어가면 자극을 받아 세포 분열을 시작하지만, 다른 종의 유전자는 받아들이지 않기 때문에 낳는 것은 엄마와 유전적으로 동일한 클론이다.

연구팀은 기벨리오 붕어의 완전체 염색체를 조사했다. 그리고 정자 의존 처녀 생식보다 더 이상한 사실을 발견했다. 대부분의 척추동물이 한 쌍의 염색체를 지닌 반면 기벨리오 붕어는 3쌍의 염색체(6배체, hexaploid)를 지니고 있었다. 덕분에 염색체의 숫자가 사람의 3배가 넘는 150개에 달한다.

연구팀은 이 염색체 가운데 4개는 사실 다른 근연종에서 유래했다는 증거를 발견했다. 근연종과 이종 교배를 하는 과정에서 복잡하게 염색체가 섞이고 늘어난 것이다.

보통 이렇게 염색체가 많아지면 세포 분열 때마다 복제에 들어가는 자원이 많아져 생존에 불리하다. 하지만 기벨리오 붕어는 6개의 염색체 세트 덕분에 처녀 생식을 해서 염색체가 반으로 줄어도 충분한 유전자를 확보할 수 있다. 근연종과 달리 태생적으로 처녀 생식에 유리한 셈이다. 

물론 처녀 생식이 항상 유리한 것은 아니다. 유전적으로 모두 동일한 클론으로 이뤄진 집단은 환경 변화나 전염병에 매우 취약하다. 하지만 당장에는 천적이 없고 경쟁자보다 두 배 많은 알을 낳을 수 있다는 장점이 더 크게 작용해 고유종을 밀어내고 생태계를 교란하고 있다. 과학자들은 이 괴상한 물고기의 진화 과정과 구제 방법을 알아내기 위해 연구를 계속하고 있다.