[재미있는 과학] 프르제발스키를 복제한 이유… 유전적 다양성 높이기 위해서죠

[재미있는 과학] 프르제발스키를 복제한 이유… 유전적 다양성 높이기 위해서죠

 

동물 복제

최근 미국에서 중앙아시아 대초원이 고향인 야생마 '프르제발스키'의 복제 망아지가 태어났다는 소식이 전해졌어요. 말의 한 종인 프르제발스키는 상대적으로 짤막한 다리와 둥그스름한 체형 때문에 조랑말처럼 생겼는데요. 혹독한 추위와 남획 등으로 개체 수가 급격히 줄어들면서 '멸종 위기'에 놓였어요. 오늘날 야생종 2000여 마리가 몽골 초원에서 산다고 해요.

그렇다면 이 야생마를 복제한 이유는 무엇일까요? 지금 몽골 초원에서 사는 야생마가 모두 유전자가 비슷한 '친척'이기 때문입니다. 개체가 많아도 유전적 다양성이 부족하면 그 동물은 쉽게 멸종할 수 있어요.

◇수정 없이 똑같은 동물 만드는 복제

오랫동안 많은 사람은 오직 신만이 생명을 만들 수 있다고 생각했어요. 하지만 과학기술이 발달하면서 사람도 생명체를 만들 수 있게 되었지요. 이것이 바로 동물 복제인데, 유전자가 완전히 똑같은 동물을 만드는 것을 말해요.

동물이 태어나려면 먼저 정자와 난자가 만나서 수정이 되어야 해요. 이렇게 태어난 새끼들은 성체와 닮지만 완전히 똑같지는 않지요. 암컷과 수컷에게서 절반씩 유전자를 물려받기 때문이에요. 그런데 동물 복제를 하면 암컷(또는 수컷)과 완전히 똑같은 새끼를 만들 수 있답니다. 유전자를 양쪽에서 반씩 가져오는 대신 한쪽 유전자만으로 생명체를 탄생시키기 때문이에요.

▲   그래픽=안병현

 

복제 망아지는 1996년 영국 로슬린연구소에서 태어난 복제 양 '돌리'와 같은 방법으로 태어났습니다. 먼저 암컷의 난자에서 유전 정보를 가진 핵을 제거한 뒤, 그 난자 속에 복제할 동물의 체세포 핵을 넣어 줍니다. 이때 체세포는 피부나 장기, 머리카락 등 나머지 모든 인체에 있는 세포를 말해요. 그런 다음 난자에 미세한 전기 충격을 주면 세포 분열이 시작되면서 '복제 수정란'이 만들어져요. 수정란을 대리모(암컷)에게 착상시키고 일정 시간이 지나면 생명체가 태어나요. 이렇게 태어난 동물은 체세포 핵을 제공한 동물과 유전자가 같기 때문에 복제 동물이라고 불러요.

체세포 핵 치환을 이용한 동물 복제는 1962년 영국에서 처음 이뤄졌어요. 올챙이의 체세포를 핵이 제거된 개구리 난자에 이식해서 복제 올챙이를 만든 것이었죠. 그리고 양, 소, 돼지, 생쥐, 고양이, 토끼, 원숭이 등 20종이 넘는 복제 동물이 만들어졌어요.

◇진화의 또다른 요인, 유전적 부동

그런데 과학자들은 왜 복제 망아지를 만든 것일까요? 개체수를 늘릴 수 있을뿐 아니라 야생마가 유전적 부동(genetic drift·浮動)'에 따른 멸종 가능성이 있기 때문입니다.

동물은 끊임없이 진화하고 있습니다. 진화에서 가장 중요한 개념은 '자연선택'인데요. 자연선택이란 환경에 불리한 형질은 후대로 이어지지 못해서 사라지고, 생존에 유리한 특성을 가진 개체는 살아남아 그 특성을 가진 후손이 많아지는 현상을 말합니다.

예를 들어 목이 긴 기린과 목이 짧은 기린이 있다고 해볼게요. 키가 큰 나무에 열린 열매를 따먹어야만 살아남는 환경에서 목이 긴 기린은 쉽게 먹이를 얻을 수 있지만 목이 짧은 기린은 먹이를 쉽게 얻지 못합니다. 이때 목이 긴 기린이 생존에 유리하기 때문에 그런 유전자를 가진 기린이 배우자를 얻고 자손을 많이 낳게 되죠. 하지만 목이 짧은 기린은 이런 환경에선 번식하고 생존하기 불리합니다. 그래서 목이 긴 기린이 목이 짧은 기린보다 많이 살아남고 그런 방향으로 진화가 진행됩니다.

반면 '유전적 부동'은 생존과 관계 없는 어떤 유전적 특성이 무작위적으로 나타나는 걸 말합니다. 자연선택과 함께 생물 진화의 주된 요인으로 꼽혀요.

예를 들어 코에 점이 있는 기린과 코에 점이 없는 기린이 있다고 해볼게요. 코의 점이 기린의 생존이나 번식과 관련이 없다고 가정한다면 코에 점 있는 기린과 없는 기린은 확률적으로 절반씩 출현할 것입니다.

문제는 기린 집단의 크기가 아주 작고 폐쇄돼 있을 경우 어떤 유전적 특성이 한꺼번에 나타났을 때 이것이 전체 진화에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 주사위를 던졌을 때 같은 수가 여러 번 나올 수 있는 것처럼 코에 점 있는 기린이 한 세대에 '우연히' 많이 나타나면 그다음 세대에는 점 있는 기린만이 태어날 수 있는 거죠. 당장은 문제가 없을지 모르지만, 만약 코의 점에만 생기는 전염병이 나타나면 모든 개체가 절멸할 수 있다는 거예요.



◇멸종된 매머드도 복제할 수 있다?

야생마 복원 사업은 12마리로 시작했습니다. 이들이 근친교배하면서 유전적으로 굉장히 비슷한 '친척'이 2000여 마리가 됐어요. 이렇게 되면 생존에 불리한 유전자가 전체로 퍼질 수도 있고, '유전적 부동'으로 다양성이 더 줄어들면 집단적 전염병이 한 번만 발병해도 모두 죽을 위험에 놓여요.

복제 망아지는 이런 의미에서 중요해요. 이 망아지는 몽골 초원에 있는 말 2000마리와 다른 유전자를 가지고 있답니다. 미국 샌디에이고 동물원에 40년 전 보관해놨던 또 다른 야생마의 냉동 체세포로 복제했기 때문이에요. 복제 망아지의 유전적 변이가 몽골 초원의 야생마에 섞여 들어갈 경우 유전적 다양성이 커지면서 야생마가 멸종 위기에서 벗어날 가능성이 높아진다고 합니다.

야생동물 보전 단체들은 수천년 전 멸종한 매머드도 영구 동토층에 냉동 상태로 남아 있는 조직 세포를 이용해 복제할 수 있을 것이라 기대하고 있습니다. 하지만 복제 동물은 대부분 건강 상태가 좋지 않거나 노화가 빨리 진행되는 데다 복제 성공률이 아직까지 높지 않다는 점에서 많은 연구가 필요하다고 해요.

주일우·과학 칼럼니스트