뉴스/속보

개체군 내부와 개체군 간의 유전적 다양성을 유지하는 것은 종이 어려운 환경에도 회복력을 가지도록 하는 데 필수적이다. 그렇지 않으면 단일 질병이나 일련의 조건(예: 해양 산성화의 장기적 변화)으로 인해 종이 멸종할 수 있다. 다행히도 새로운 연구에 따르면 알래스카의 붉은 킹크랩 개체군 전체에서 원래 기록된 것보다 더 많은 유전적 다양성이 발견되었다. 이는 이 종이 해양 온난화와 같은 변화하는 환경에 직면해도 더 회복력이 강할 것임을 시사한다. 그러나 붉은 킹크랩 개체군을 늘리려는 모든 노력은 이러한 유전적 다양성에 영향을 미치지 않도록 주의해야 한다.

< 알래스카의 킹크랩 >

역사적으로, 붉은 킹크랩 어장은 알래스카의 최고 갑각류 어장이었다. 그것은 알래스카의 일하는 해안가 문화에 깊이 뿌리를 두고 있으며, 킹크랩은 전 세계 휴일 파티의 중심이었다. 그러나 붉은 킹크랩 어장은 1980년대에 붕괴되었다. 1983년 이후 대부분의 개체군이 모든 주에서 전반적으로 감소했고 알래스카만 어장은 여전히 ​​폐쇄되어 있다.

Wes Larson은 새로운 연구의 공동 저자이며 NOAA 알래스카 수산 과학 센터(NOAA Alaska Fisheries Science Center)의 유전학 프로그램 관리자이다. 그는 "게 생물량 감소를 이해하고 개체수를 회복하는 방법을 이해하려면 개체수 구조와 지역적 적응을 더 잘 이해해야 합니다. 많은 관심을 보이고 많은 투자를 한 어부, 가공업체, 지역 사회 구성원이 이러한 문제에 더 많이 참여하고 있으며, 이는 새롭고 혁신적인 연구를 촉진하고 있습니다."라고 말한다.

이러한 필요성을 파헤치기 위해 Larson과 협력자 팀은 알래스카 전역의 다양한 위치에 있는 붉은 킹크랩에 대한 전체 게놈 시퀀싱 데이터를 생성하는 연구에 착수했다. 이전 방법에 비해 전체 게놈 시퀀싱의 이점은 한두 부분이 아닌 유기체의 구성에 대한 전체 스토리를 읽는 것과 유사하다는 것이다. 이 전체론적 접근 방식은 위치 간의 유사점과 차이점을 구분하기 위해 보다 강력한 분석을 제공한다. 

연구 협력자는 다음과 같다:

- 코넬 대학교(Cornell University)

- 알래스카 페어뱅크스 대학교(University of Alaska Fairbanks)

- 알래스카 어류 및 사냥부(Alaska Department of Fish and Game)

- NOAA의 알래스카 수산 과학 센터(NOAA’s Alaska Fisheries Science Center)

< 알래스카의 새로운 유전학 연구 >

전통적으로, 상업적으로 중요한 종에 대한 정보는 어업에 의존하는 데이터(상업용 어선에서 수집) 또는 독립적인 조사(과학 연구선에서 수집)에서 나온다. 이러한 데이터에서 우리는 풍부도, 크기, 성별, 생식 상태, 식단 등에 대한 데이터를 수집한다.

유전학 도구는 기존 조사의 정보 격차를 메우는 데 도움이 되며, 다음과 같은 분야에 적용할 수 있다:

- 원산지 판별

- 지역적 적응 평가

- 유전적 다양성 및 동계 교배 문서화

전체 게놈 시퀀싱은 과거 방법을 기반으로 더 미세한 규모에서 개체군 간의 중요한 차이점을 감지하는 능력을 향상시킨다.

붉은 킹크랩은 북쪽의 해안 만에서 베링해의 열린 바다 대륙붕에 이르기까지 다양한 환경에서 서식한다. 또한 남동부 알래스카와 알래스카 만의 빙하가 녹아서 공급되는 작은 만과 피오르드에서도 서식한다. 알래스카의 킹크랩은 일반적으로 다음 5개 지역에 서식한다:

1. 알래스카 남동부

2. 알래스카 만

3. 알류샨 열도

4. 동부 베링해

5. 노튼 사운드/추크치 해(Norton Sound / Chukchi Sea)

이전의 유전학 연구에서는 이 지역의 킹크랩이 세 가지 유전적 그룹으로 나뉜다는 가설을 세웠다:

1. 알래스카 남동부

2. 알래스카 만/동부 베링해

3. 알류샨 열도/노튼 사운드

그러나 앞선 연구에서는 유전적 구조를 정확하게 정의하는 데 필요한 해상도를 제공하지 못할 수 있는 오래된 유전 기술을 사용했다. 현재 연구에서는 전체 게놈 시퀀싱에서 얻은 고해상도 데이터를 사용하여 5개 지역 모두에서 붉은 킹크랩의 유전적 구조를 다시 조사했다.

이 연구의 결과는 흥미롭고 유익했다. 과학자들은 개체군 내에서 상당한 유전적 구조와 지역 간의 유전적 다양성을 발견했다. 어떤 경우에는 불과 수백 킬로미터 떨어진 개체군 간에서 이러한 다양성을 관찰했다.

"게는 원양성 치어를 낳기 때문에 해류가 이러한 치어를 먼 거리까지 분산시킬 수 있는 잠재력을 감안하면 매우 놀라운 일입니다."라고 Larson은 말했다. "그러나 이러한 개체군은 섞이지 않는 듯하며 유전적으로 고립된 것으로 보입니다."

궁극적으로, 이 전체 게놈 시퀀싱 연구에 의해 이전의 세 가지 유전적 그룹 가설이 수정되었다. 이 업데이트된 방법은 이전 방법보다 미세한 유전적 차이에 대한 명확성을 더 제공했다. 데이터에 따르면 유전적으로 구별되는 개체군이 6개, 아마도 7개이다:

1. 남동부 알래스카

2. 알래스카 만

3. 알류샨 열도

4. 브리스톨 만(Bristol Bay)

5. 프리빌로프 섬(Pribilof Islands)

6. 노튼 사운드/추크치해

데이터는 알래스카 만과 동부 베링해 지역 간에 이전에 인식되지 않았던 차이점을 보여주었다. 그리고 동부 베링해 지역은 별도의 브리스톨 만과 프리빌로프 섬 개체군으로 나뉜다.

연구자들은 또한 알류샨 열도와 노턴 사운드/추크치해 지역이 독특하다는 것을 발견했다. 데이터에 따르면 노튼 사운드와 추크치해는 서로 다를 수 있다. 그러나 이것이 사실인지 확인하려면 추가 연구가 필요하다.

과학자들은 이러한 유전적 다양성을 다양한 빙하 레퓨지아에서 유래한 개체군을 포함한 여러 요인의 조합에 기인한다. 이들은 빙하 시대 동안 얼음이 없었던 지역이다. 그리고 더 최근에는 자연 선택(적응에 의해 주도되는 유전적 변화)과 유전적 표류(무작위적인 유전적 변화)가 이러한 다양성에 기여했을 가능성이 있다. 이 연구는 대부분 개체군에서 지역적 적응의 증거를 기록했다.

< 어업 관리에 가지는 의미 >

과학자들이 붉은 킹크랩의 전체 유전체를 시퀀싱하는 접근 방식은 이전 연구보다 훨씬 더 많은 데이터를 사용한 보다 자세한 방법이었다.

또한 알래스카에서 어업이 지역별로 효과적으로 관리되고 있다는 사실이 확인되었다. 예를 들어, 알래스카 만, 알류샨 열도, 브리스톨 만, 프리빌로프 섬 지역의 게 자원은 각각 별도로 관리된다. 이 새로운 연구 이전에는 브리스톨 만과 프리빌로프 섬이 유전적으로 구별되지 않는 것으로 나타났다. 이 새로운 이해는 우리가 계속해서 이 섬들을 별도로 관리해야 한다는 것을 뒷받침한다.

개체군 구조와 지역적 적응의 새롭게 발견된 유전적 신호를 이해하는 것도 유전적으로 고유한 개체군에 대한 과도한 어획을 방지하는 데 중요하다. 그리고 다양한 기후 조건에 대한 반응에 지역적 적응이 어떻게 영향을 미치는지에 대한 정보를 제공하는 것이 중요하다. 우리는 일부 개체군이 기후 변화가 진행됨에 따라 예상되는 미래의 기후 조건에서 더 잘 적응할 수 있는 잠재력이 있음을 발견할 수 있다. 유전학은 또한 개체군 분포의 변화를 보여줄 수 있다. 북태평양이 따뜻해짐에 따라 베링해에서 일부 변화가 이미 진행 중일 수 있다.

마지막으로 알래스카 만 개체수가 감소함에 따라 과학자들은 동계 교배 가능성이 높아지고 유전적 다양성이 낮아질 것으로 예상할 것이다. 그러나 연구자들은 다양성이 감소했다는 증거를 찾지 못했고, 이는 개체수가 감소함에 따라 유전적 건강이 손상되지 않았다는 것을 의미한다. 유전적 다양성의 이 기초는 유전적 요인이 회복을 제한해서는 안 된다는 것을 의미한다.

이 연구는 또한 붉은 킹크랩 강화 프로그램을 위한 모계 선택에 사용할 수 있는 중요한 데이터를 제공한다. 강화 프로그램은 부화장에서 어린 게를 키우고 야생으로 풀어서 개체수를 강화한다. 알래스카 전역의 붉은 킹크랩의 유전적 다양성을 감안할 때 다른 곳에서 조달하기 전에 강화를 위해 현지 모계를 우선시하는 것이 중요하다. 이를 통해 유전적 다양성을 그대로 유지하고 현지에 적응한 개체군의 유전적 무결성이 위협받지 않도록 할 수 있다.

[출처] NOAA Fisheries 2025/01/02

[원문]

https://www.fisheries.noaa.gov/feature-story/genetic-diversity-alaska-red-king-crab-may-provide-resilience-climate-change