How does this all-female species reproduce? - Susana Freitas and Darren Parker

번역: 유경 이 검토: Jihyeon J. Kim

In 2021, workers at a Sardinian aquarium were stunned by the birth

2021년 사르데냐에 있는 한 수족관 직원들은

스무드하운드 상어의 새끼가 태어난 걸 보고

of a smoothhound shark, who they called Ispera.

소스라치게 놀랐습니다.

바로 상어 이스페라죠.

What shocked them was that, for the last decade,

충격적인 사실은 지난 10년간

Ispera’s mother had been living only with other females.

이스페라의 엄마 상어가 암컷들만 있는 수조에서 살아왔다는 겁니다.

But it’s actually entirely possible that Ispera had no father—

하지만 사실 이스페라는 아빠 상어 없이도 태어날 수 있습니다.

and the reason why that is also explains other biological curiosities,

그 이유를 알고 나면 다른 생물학적 궁금증도 해결됩니다.

like the existence of an all-female lizard species.

암컷만 있는 도마뱀 종이 어떻게 존재하는지도 알 수 있죠.

Usually sexual species have sex cells that contain

대체로 유성생식하는 종은 생식 세포를 지니고 있는데

half the number of chromosomes required to create a viable embryo.

그 안에는 배아를 만들 때 필요한 염색체 수의 절반이 포함되어 있습니다.

So an egg cell must be fertilized by a sperm cell

그래서 한 쌍의 염색체를 만들려면

to form two full sets of chromosomes.

난자가 정자와 수정되어야 하죠.

But some species that have sex cells can undergo

하지만 생식 세포를 지닌 일부 종은

a type of asexual reproduction called parthenogenesis—

무성생식의 한 종류로

처녀생식을 하기도 하는데

meaning “virgin origin” in Greek.

그리스어로 ‘처녀’와 ‘기원’을 의미하죠.

In parthenogenesis, an embryo develops from an unfertilized egg cell

처녀생식에서 배아 형성은 자체 염색체 수를 두 배로 늘리는

that doubles its own chromosome count.

수정되지 않은 난자에서부터 진행됩니다.

In fact, some animals only ever undergo parthenogenesis,

사실, 처녀생식만 하는 동물들이 있는가 하면

while others can reproduce both sexually and parthenogenetically.

유성생식과 처녀생식을 모두 시도해서 번식하는 동물들도 있습니다.

It's actually more common than previously thought.

이전의 생각과는 달리 실제로 흔하게 발생하는 현상이죠.

More than 80 different sexual vertebrate species—

유성생식을 하는 척추동물 80종 이상

including Komodo dragons and certain kinds of turkeys, pythons, and sharks—

예를 들어 코모도왕도마뱀 특정 종류의 칠면조, 비단뱀, 상어는

have surprised us by occasionally reproducing this way.

때때로 두 가지 생식법으로 번식하여 우리를 놀라게 했습니다.

These discoveries were usually made when females

이러한 현상은 우리에 갇힌 암컷들이

unexpectedly gave birth in captivity.

예기치 않게 새끼를 낳을 때 주로 발견되었죠.

Ispera’s birth, for one, may have been the first account

특히 이스페라의 탄생은 스무드하운드 상어의

of parthenogenesis in smoothhound sharks.

첫 번째 처녀생식 사례일 수도 있겠죠.

Scientists also confirmed that parthenogenesis was taking place

또한 과학자들은 일부 야생 뱀 개체군에서도 처녀생식이

in some wild snake populations.

이루어지고 있다는 사실을 확인했습니다.

But just how many fatherless creatures are running, slithering, and swimming

하지만 얼마나 많은 개체들이 수컷 없이 태어나

이동하고, 스르르 기어가고 물속을 헤엄치는지는 알 수 없습니다.

around out there is unknown:

it’s a tough thing to track without population-wide genetic analyses.

개체군 전체 유전자를 분석하지 않고는 추적하기가 어렵죠.

So, why is it happening at all?

그렇다면 왜 이런 일이 일어날까요?

Scientists think parthenogenesis could be evolutionarily beneficial

과학자들은 어떤 면에서 보면

처녀생식이 진화적으로 유리할 수도 있다고 합니다.

in some contexts because, well, sex can be a drag.

왜냐하면, 글쎄요. 유성생식은 골치 아픈 일이니까요.

Mating and its associated demands and rituals can be time- and energy-intensive,

짝짓기나 구애 행동과 의식은 많은 시간과 에너지를 요하고

leave individuals vulnerable to predators, and even be fatal.

포식자 눈에 띄기 쉬우며 심지어 치명적일 수도 있습니다.

Parthenogenesis, meanwhile, requires only one parent.

반면에 처녀생식은 한 부모만으로도 가능합니다.

Mayflies can sometimes default to parthenogenesis

하루살이는 짝짓기할 수컷이 없으면

if there are no males available,

기본적으로 처녀생식을 하기도 하는데

which is especially handy because they’ve only got a day or so

하루 정도 살다가 알을 낳고 죽으니

to reproduce before dying.

남달리 유용한 방법이죠.

It can also help rapidly expand a population.

또한 처녀생식을 하면 개체수를 빠르게 늘릴 수 있습니다.

In the summer, when food is abundant,

먹이가 풍부한 여름이면

pea aphids can rely on parthenogenesis,

완두수염진딧물은 처녀생식에 의존해

allowing their population to explode under favorable conditions.

유리한 조건을 갖추고서 개체수를 폭발적으로 늘립니다.

And in the autumn, they switch back to sex.

그리고 가을이 되면 다시 유성생식을 하죠.

But some aphids, katydids, lizards, geckos, and snakes

하지만 일부 진딧물, 여치, 도마뱀, 도마뱀붙이, 뱀은

only ever reproduce via parthenogenesis.

처녀생식으로만 번식합니다

So, why do other animals bother with sex?

그럼, 왜 다른 동물들은 유성번식을 하느라 애를 쓰는 걸까요?

Scientists hypothesize that sex makes up for its shortcomings with long-term gains.

과학자들이 세운 가설에 따르면 유성번식이 단점은 있지만

장기적으로는 이득이 됩니다.

It allows individuals to mix their genes, leading to greater genetic diversity.

유성번식을 하면 유전자들이 섞이면서

더 풍부한 유전적 다양성을 확보할 수 있죠.

That way, when the going gets tough,

그러면 진화적으로 상황이 어려워질 때

beneficial mutations can be selected and harmful ones can be removed

유익 돌연변이가 선택되고 유해 돌연변이는 제거되어

without ending the entire population.

개체군 몰살을 막을 수 있습니다.

In a parthenogenetic population, on the other hand,

반면에 처녀생식을 하는 개체군에서는

individuals can only reproduce using their own genetic material.

개체가 자체 유전물질을 통해서만 번식할 수 있습니다.

According to a theory called Muller’s ratchet,

멀러의 깔축톱니라고 하는 이론에 따르면

that’s not good.

이러한 현상은 바람직하지 않습니다.

The theory predicts that parthenogenetic lineages will accumulate harmful mutations

해당 이론은 처녀생식으로 이어져 온 개체군에

유해 돌연변이들이 수년간 축적되어

over time and eventually, after thousands of generations,

결국 수천 세대가 지나면

will reach a point of so-called mutational meltdown.

소위 돌연변이 멜트다운이라는 지점에 다다르리라 예측합니다.

At this stage, individuals will be so compromised that they can't reproduce,

그 단계에 이르면 개체들은 진화적으로 너무 약해져서

번식에 실패하게 되고

so the population will nosedive, leading to extinction.

개체수가 급락하면서 멸종으로 이어질 겁니다.

We haven’t yet seen this entire process unfold in nature.

우리는 자연에서 이러한 전 과정을 아직 관찰하지 못했습니다.

But scientists have observed an accumulation of harmful mutations

하지만 과학자들은 처녀생식을 하는 대벌레 개체군에서

in parthenogenetic stick insects that are absent in their sexual relatives.

유성생식을 하는 동족 개체군과 달리

유해 돌연변이가 축적되는 걸 목격했습니다.

Only time will tell whether this will cause their extinction.

처녀생식이 대벌레 멸종 원인이 될지는 시간만이 알려주겠죠.

Otherwise, some parthenogenetic species appear to have ways of circumventing

그밖에 처녀생식을 하는 몇몇 종은 돌연변이 멜트다운을 피해 가는 방법을

a mutational meltdown.

아는 듯합니다.

New Mexico whiptail lizards came about

뉴멕시코 채찍꼬리 도마뱀은

when two different lizard species hybridized,

서로 다른 두 종의 도마뱀이 교배하여 탄생해

creating this new all-female species.

암컷만 존재하는 새로운 종입니다.

As hybrids, their genome is a combination of the different sets of chromosomes

교배종인 이 도마뱀의 게놈은 두 부모의 종에게서 서로 다른 염색체를

from their two parent species.

받아 결합한 것이죠.

This gives them a high level of genetic diversity,

덕분에 채찍꼬리 도마뱀은 높은 수준의 유전적 다양성을 누리고

which may allow them to survive long into the future.

오래오래 생존할 수 있습니다.

Bdelloid rotifers, meanwhile, have been reproducing parthenogenetically

한편, 단세포 생물 델로이트 로티퍼는 6천만 년 동안 처녀생식을 하며

for 60 million years.

번식해왔습니다.

They might have managed this by taking in foreign genetic material.

이들은 외래 유전 물질을 받아들이면서 처녀생식을 이어 나갔을 수도 있습니다.

Indeed, about 10% of their genes comes from other organisms,

실제로 이들 유전자의 10% 정도가 다른 유기체에서 유입되었습니다.

like fungi, bacteria, and algae.

균류, 박테리아, 물속 조류 등에서 비롯되었죠.

How exactly they do this is unclear,

정확히 어떻게 가능한지는 명확하게 알 수 없지만,

but whatever the trick is, it seems to be working.

그 비결이 무엇이든 간에 효과적인 것처럼 보입니다.

To totally untangle the mysteries of reproduction,

번식의 수수께끼를 완전히 풀려면

we’ll need more research—

더 많은 연구가 필요할 겁니다.

and probably a few more surprises like Ispera.

아마도 이스페라처럼 놀라운 일들을 몇 번 더 만나게 되겠죠.