California Condor 'Virgin Birth'가 종을 구할 수 있습니까?

2021-11-05
애리조나에서 야생에 살고 있는 캘리포니아 콘도르(Gymnogyps californianus). 교육 이미지/범용 이미지 그룹/게티 이미지

수정되지 않은 난자의 발달을 포함하는 처녀 탄생은 영겁 동안 인간을 사로잡았습니다. 포유류 에서는 발생할 수 없지만 새와 도마뱀 과 같이 척추동물(척추동물)이 있는 다른 동물에서는 가능한 것으로 보입니다 .

최근 종이 샌디에이고 동물원 (San Diego Zoo)에서 연구자에 의해 주도에서 캘리포니아 콘도르를 저장하는 프로그램에서 제기 된 두 아버지 수컷 병아리보고 멸종 . 살아남은 암컷 한 마리가 종을 복원할 수 있을까요?

유성 생식은 모든 척추 동물의 기본입니다. 일반적으로 암컷의 난자를 수컷의 정자로 수정해야 하므로 각 부모는 게놈 사본을 하나씩 제공합니다.

아버지가 없는 콘도르 병아리와 마찬가지로 이 규칙을 위반하면 유성 생식이 왜 좋은 생물학적 전략인지, 그리고 인간을 포함한 모든 동물에서 성이 작동하는 방식에 대해 많은 것을 알 수 있습니다.

아버지 없는 병아리를 식별하는 방법

독수리의 일종인 장엄한 캘리포니아 콘도르는 북미에서 가장 큰 날아다니는 새입니다. 1982년에 이 종은 22개 개체로 줄어들었고 , 샌디에고 동물원이 주도하는 야심찬 사육 프로그램을 촉발시켰습니다.

새가 너무 적기 때문에 팀은 밀접하게 관련된 부모를 선택하지 않도록 주의해야 했습니다. 유전적 변이가 없으면 덜 왕성한 자손을 낳고 멸종 위기에 처할 수 있기 때문입니다.

연구자들은 이를 피하기 위해 콘도르에 특이적이고 개별 조류마다 다른 DNA 마커를 사용하여 조류에 대한 상세한 유전 연구를 수행했습니다. 그들은 30년 동안 거의 1,000마리의 새에게서 깃털, 피, 달걀 껍질을 수집했습니다.

이 데이터를 분석하여 그들은 혈통을 확립했으며, 예상대로 각 병아리의 DNA 마커의 절반은 암컷에서, 절반은 수컷에서 온다는 것을 확인했습니다. 그들은 식민지에서 사육된 수백 마리의 병아리의 운명을 계속 추적하고 야생으로 풀어 주었습니다.

그러나 최근 논문에 자세히 설명된 것처럼 두 수컷 병아리에게는 특이한 것이 있었습니다. 다른 암컷이 낳은 알과 몇 년 떨어져서 부화한 이 병아리들은 모두 암컷 부모에게서 온 DNA 마커를 가지고 있었습니다. 그녀가 짝을 이룬 남자에게서 마커의 흔적은 없었습니다.

처녀 탄생

수정되지 않은 난자의 발달은 "parthenogenesis"(문자 그대로 "처녀 창조"를 의미하는 그리스어 단어에서 유래)라고합니다. 그것은 곤충과 진딧물과 불가사리와 같은 다른 무척추 동물 에서 매우 일반적이며 몇 가지 다른 메커니즘에 의해 달성될 수 있습니다. 그러나 척추동물에서는 매우 드뭅니다 .

수컷 없이 사육된 어류와 파충류의 단위생식에 대한 보고가 있었습니다. 테네시에서 수년 동안 포로로 잡혀 있던 외로운 암컷 코모도 드래곤은 짝을 찾는 것을 포기하고 스스로 생존 가능한 3 마리의 새끼를 낳았습니다. 암컷 비단뱀과 보아도 마찬가지 였습니다. 비록 이 단위생식 자손은 모두 일찍 죽었습니다.

캘리포니아주 빅서의 태평양 해안선을 따라 솟아오르는 캘리포니아 콘도르. 현재 세계에는 약 500개의 살아있는 콘도르가 있습니다.

그러나 일부 도마뱀은 단성생식을 생활 방식으로 채택했습니다. 거기 여성 전용 종 호주에서, 여성은 자신의 유전자의 조합을 운반하는 알을 낳는하는 미국.

단위생식(Parthenogenesis)은 수컷이 없는 상태에서 사육된 가축화된 닭과 칠면조에서도 발생하지만 배아는 대개 죽습니다. 성체에 도달한 아버지 없는 수컷 칠면조에 대한 보고는 소수에 불과하며 정자를 생산한 것은 한두 마리뿐입니다.

어떻게 됩니까?

새에서 단위발생은 항상 게놈(반수체)의 단일 사본을 운반하는 난세포에서 발생합니다. 난자는 감수분열이라고 하는 특별한 종류의 세포 분열에 의해 암컷의 난소에서 만들어지며, 이 분열은 게놈을 뒤섞고 염색체 수를 절반으로 줄입니다. 정자 세포는 남성의 고환에서도 같은 과정을 거쳐 만들어집니다.

일반적으로 난자 세포와 정자 세포는 융합(수정)하여 양쪽 부모의 게놈을 통합하고 정상적인(이배체) 수의 염색체를 복원합니다.

그러나 단성생식에서는 난자가 수정되지 않습니다. 대신, 일반적으로 폐기되는 동일한 분열의 다른 세포와 융합하거나 세포를 분열하지 않고 게놈을 복제함으로써 이배체 상태를 달성합니다.

따라서 어머니로부터 하나의 게놈을 얻고 아버지로부터 다른 게놈을 얻는 대신, 생성된 난자는 이중 용량에서 어머니 유전자의 하위 집합만 가지고 있습니다.

아버지 없는 새는 항상 수컷이다

콘도르는 다른 새와 마찬가지로 Z 및 W 성염색체에 의해 성을 결정합니다. 이들은 Y 염색체의 SRY 유전자가 남성성을 결정 하는 인간 XX(여성) 및 XY(남성) 시스템과 반대 방식으로 작동합니다 .

그러나 새의 경우 수컷은 ZZ이고 암컷은 ZW입니다. 성은 Z 염색체에 있는 유전자(DMRT1)의 투여량에 의해 결정됩니다. ZZ 조합은 DMRT1 유전자 사본이 2개 있어 남성을 만드는 반면 ZW 조합은 사본이 하나만 있어 여성을 만듭니다.

반수체 난세포는 ZW 어머니로부터 Z 또는 W를 받습니다. 따라서 이들의 이배체 파생물은 ZZ(정상 남성) 또는 WW(죽음)가 됩니다. WW 배아가 발달하지 못하는 이유는 W 염색체에는 유전자가 거의 포함되어 있지 않은 반면 Z 염색체에는 발달에 필수적인 900개의 유전자가 있기 때문입니다.

따라서 아버지가 없는 병아리는 관찰된 바와 같이 ZZ 수컷이어야 합니다.

동정녀 탄생이 실패한 이유

콘도르와 같은 멸종 위기에 처한 조류 종은 고독한 여성 생존자에게서 아버지 없는 수컷 병아리를 부화시키고 그것과 교배함으로써 소생시킬 수 있습니까?

글쎄요. 파테노겐(아버지 없는 동물)은 잘 하지 못하는 것으로 밝혀졌습니다. 두 고아 콘도르 중 어느 쪽도 자신의 자손을 낳지 않았습니다. 한 명은 성적 성숙에 도달하기 전에 사망했고 다른 한 명은 약하고 복종적이어서 아버지가 될 가능성이 낮았습니다.

닭과 칠면조에서 단위생식은 죽은 배나 약한 새끼를 생산한다. 암컷 전용 도마뱀 종조차도 튼튼해 보이지만 일반적으로 최근에 두 종의 감수 분열을 엉망으로 만들고 다른 선택을 할 수 없도록 만든 산물입니다. 이 종은 오래 가지 않는 것 같습니다.

파르테노겐은 왜 그렇게 잘하지 않습니까? 그 답은 근본적인 생물학적 질문의 핵심에 있습니다. 즉, 우리는 왜 섹스를 합니까? 감수분열을 신경쓰지 않고 단순히 어머니의 게놈이 클론 자손에게 전달되는 것이 더 효율적이라고 생각할 것입니다.

변형이 핵심

그러나 증거에 따르면 전적으로 어머니의 유전자로 구성된 게놈을 갖는 것은 건강하지 않습니다. 유전적 변이는 개인과 그 종의 건강에 가장 중요합니다. 남성과 여성 부모의 유전자 변이를 혼합하는 것이 중요합니다.

두 개의 부모 게놈을 가진 이배체 자손에서 좋은 변이체는 돌연변이체를 덮을 수 있습니다. 어머니에게서만 유전자를 물려받은 개인은 그것을 약화시키는 모체 돌연변이 유전자의 두 복사본을 가질 수 있습니다.

변이는 또한 치명적인 바이러스, 박테리아 및 기생충으로부터 개체군을 보호하는 데 도움이 됩니다. 감수분열과 수정은 병원체를 당황하게 할 수 있는 다양한 유전자 변이체의 많은 재배열을 제공합니다. 이 추가 보호 기능이 없으면 병원체가 클론 개체군에서 미친듯이 날 수 있으며 유전적으로 유사한 개체군에는 내성 동물이 포함되지 않습니다.

따라서 콘도르 암컷이 아버지 없이 병아리를 부화시키는 능력으로는 종을 구할 수 없을 것입니다. 긍정적인 측면에서, 인간의 노력으로 이제 수백 명의 여성과 남성이 캘리포니아 하늘을 날게 되었습니다.

Jenny Graves 는 호주 멜버른에 있는 La Trobe University의 저명한 유전학 교수이자 부총장 펠로우입니다.

이 기사는 Creative Commons 라이선스에 따라 The Conversation 에서 다시 게시됩니다 . 여기 에서 원본 기사를 찾을 수 있습니다 .

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