극지연, 세계 최초로 남극이빨고기 (메로) 염색체 해독

추운 남극바다에서 살아남은 메로의 ‘비밀’ 밝혀내
김정훈 연구원, "남극이빨고기 연구,어획량 가장 많은 나라의 책임감 있는 행동"

남극이빨고기의 염색체 지도. 24개의 염색체를 가지며, 염색체 내의 유전자 위치와 밀도, 단일 염기 다양성 (Single Nucleotide Polymorphism), 유전자의 삽입과 결손 위치를 표시함.

극지연구소 (소장 강성호)가 세계 최초로 남극이빨고기의 염색체 전체를 해독하는 데 성공했다.

염색체는 생명체의 성장과 생존, 생식 등 유적적인 정보를 가진 구조물로, 남극이빨고기 염색체에는 혹한의 남극바다에서 어떻게 큰 몸집을 유지한 채 얼지 않고 생존할 수 있었는지가 담겨 있었다.

남극이빨고기 (Dissostichus mawsoni)는 수심 1천m에서 서식하는 심해어류로 최대 몸길이 약 1.7 m, 무게 약 135kg까지 자라는 대형 어종이며, 크릴과 함께 남극해의 주요 어족자원 중 하나이다.

극지연구소와 고려대 박현 교수 연구팀, 부경대, 국립수산과학원 등 공동연구팀은 남극이빨고기(일명 메로)를 분석해 유전체의 크기 (926Mb)와 염색체의 수 (24개)를 파악했다.

남극이빨고기는 2천800만 년 전 남극빙어로부터 분리돼 독립적인 진화과정을 겪었을 것으로 추정되며, 621개의 유전자군에서 적응과 진화의 흔적이 확인됐다.

염색체 해독결과, 생명체의 성장이나 발달에 관여하는 유전자들에서 특이점이 나타났는데, 이 특이점이 저온 환경에서 몸집을 키우는 남극이빨고기의 성장특성을 결정지을 것으로 예측된다.

남극이빨고기의 세포막 성분 중 하나인 스핑고지질 (sphingolipid)의 항상성을 조절하는 유전자도 늘어난 것으로 확인됐다. 낮은 온도에서 지방이 굳는 것을 막고 일상적인 세포 기능을 유지하기 위한 진화의 결과로 해석된다.

이번 연구에는 최신 염색체 해독 기술인 실시간유전자 분석방법 (SMRT sequencing)과 염색질 3차 구조 결합동정기술 (Hi-C technology)이 이용됐다.

남극해양생물자원보존위원회 (CCAMLR)는 남극이빨고기의 보존과 지속가능한 이용을 위해 조업을 관리하고 있다. CCAMLR에 따르면 2019~2020년 남극이빨고기 총 어획량 약 4천169톤 중 우리나라의 어획량이 1천139톤을 차지해 최대 조업국으로 이름을 올렸다.

이번 연구는 해양수산부 R&D '남극해 해양보호구역의 생태계 구조 및 기능 연구'의 일환으로 수행됐으며, 연구결과는 동물학분야의 상위 논문인 Zoological Research (상위 7%)에 지난해 12월 실렸다.

김정훈 극지연구소 책임연구원은 "남극이빨고기 연구는 어획량이 가장 많은 나라로서 책임감 있는 행동"이라며, "이번 염색체 해독결과가 남극이빨고기를 이해하고 보호하는 데 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

극지연구소는 극지의 정치·경제적 중요성 증대에 따른 국가 극지활동의 확대와 국제 수준의 극지연구 전문기관으로서의 역할 수행’을 목적으로 2004년 한국해양연구원(현 한국해양과학기술원)의 부설 기관으로 설립된 극지연구 전문기관이다.

1987년 3월 한국해양연구소의 극지연구실로 창설된 뒤 1990년 6월 극지연구센터로 확대 개편되었고, 2006년 6월 극지연구본부로 개칭되었다. 2003년 9월 1일 극지연구소로 승격된 뒤 2004년 4월 16일 한국해양연구원(현 한국해양과학기술원) 부설 극지연구소로 독립하였다.

지구상에서 유일하게 미개발, 비오염 지역으로 남아 있는 극지의 환경변화를 지속적으로 감시하고, 미래자원 확보 및 과학영토를 확장하여 국가의 이익에 기여하고, 국가의 위상을 높이는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 1988년 2월 17일 남극 세종과학기지를 준공한 데 이어 2002년 4월 29일 북극 다산과학기지를 건설하였으며, 2009년에는 우리나라 최초의 쇄빙연구선 아라온호를 건조하였다. 2014년에는 남극 제2기지인 장보고과학기지를 남극 대륙에 건설하여 운영 중이다.

주요 기능은 극지와 관련 지역에 대한 기초연구 및 첨단 응용과학 연구, 남극과 북극에 건설한 과학기지와 해외 지원사무소 운영 및 연구활동 지원, 국내외 관련기관과 대외협력 및 전문인력 양성, 국내 산학연 극지연구 프로그램의 개발 및 시행, 정부로부터 위임받은 남극조약과 남극환경보호법에 관련된 업무 수행 등이다.

세종=오주영 기자 ojy8355@

남극이빨고기 Dissostichus mawsoni (사진제공 선우실업(주)).