◇다윈 진화론 수정한 우장춘의 유채 연구

우리나라의 대표적인 농학자이자 식물학자인 우장춘(1898~1959) 박사가 세계적으로 이름을 알리게 된 것은 유채에 관한 연구 덕분이었어요. 우 박사는 1935년 십자화과 배추속 식물들을 이용한 실험으로 종의 합성에 관한 연구를 발표합니다. 십자화과 식물들은 꽃잎과 꽃받침이 모두 네 장이고, 십자 모양으로 배열된 것이 특징이에요. 유채를 비롯해 배추, 양배추, 겨자, 브로콜리, 냉이, 케일 등이 양귀비목 십자화과에 해당하지요.

식물의 고유 유전 정보는 DNA 형태로 세포 내에 있다가 세포분열 시기엔 종마다 고유한 개수의 염색체로 뭉치게 됩니다. 예를 들면 배추 염색체는 10개이고, 양배추 염색체는 9개입니다. 같은 종이면 염색체 수가 같지만, 염색체 수가 같다고 같은 종은 아니에요. 무와 갓은 서로 다른 종이지만 염색체는 18개로 같아요. 또 염색체 수가 많다고 더 진화한 종은 아니에요. 사람 염색체는 46개지만, 감자 염색체는 48개인 것을 보면 알 수 있지요.

우 박사는 배추속의 다른 종인 배추와 양배추를 교배한 자손이 유채와 염색체 숫자가 19개로 같다는 것을 실험으로 증명했어요. 당시 일반적으로 인정받던 다윈의 진화론에 따르면, 이종교배로는 생식능력을 갖춘 새로운 종이 만들어질 수 없고, 동종교배를 통해 생겨난 자손들이 자연선택을 거치며 분화되는 방식으로만 새로운 종이 생겨난다고 알려졌었어요. 하지만 우 박사는 다른 종끼리 교배하는 과정에서도 유채처럼 완전히 새로운 종이 만들어질 수 있다는 것을 밝혀내 다윈의 진화론을 수정하도록 합니다. 이후 배추속의 또 다른 식물인 흑겨자(염색체 8개)를 양배추와 교배해 에티오피아겨자(17개)를 만들어내고, 배추와 교배해 갓(18개)을 만드는 실험도 성공하면서 총 6종의 배추속 식물 간의 관계를 도식화한 '우장춘의 삼각형'을 완성하게 됩니다. 이런 연구 업적은 현대 육종 기술이 발전하는 데 크게 이바지했고, 전 세계 모든 육종 관련 교과서에 수록돼 있다고 해요.

◇십자화과 식물 따라 이동한 배추흰나비

2018년엔 서울대학교 연구팀과 국립농업과학원이 사이언티픽리포트에 우장춘 박사의 연구를 새롭게 증명하는 연구를 발표했어요. 연구팀은 우 박사가 연구했던 6종의 배추속 식물에 무까지 더해서 모두 7종 식물의 엽록체와 리보솜(단백질을 합성하는 세포소기관) 유전자 서열을 비교 분석해 종 사이의 합성으로 새로운 종이 출현할 수 있다는 것을 유전체 차원에서 증명했답니다. 연구 결과에 따르면 유채는 약 1만년 전 배추와 양배추의 자연 교배 결과로 나타났다고 해요.

지난해엔 십자화과 식물 진화에 대한 또 다른 흥미로운 연구가 발표됐어요. 미국 테네시대학교의 라이언 박사 연구팀이 세계 32국에 서식하는 배추흰나비 표본 3000점의 유전적 조성을 분석해 배추흰나비가 처음 나타난 기원지인 지중해 동부 지역에서부터 전 세계로 퍼져 나간 경로를 진화적으로 추적했어요. 그 결과, 배추흰나비는 800년 무렵 아시아와 유럽으로 퍼졌고, 이후 러시아, 아프리카와 미국, 호주까지 퍼져 현재는 남극과 남아메리카를 뺀 나머지 모든 대륙에 살게 됐다고 해요. 그런데 연구팀은 인류가 십자화과 식물을 재배하면서 이동한 경로와 이 경로가 일치한다는 것을 알게 되었어요. 십자화과 식물은 배추흰나비의 애벌레인 배추벌레의 주요 먹이이기 때문에, 십자화과 식물이 퍼져 나가면서 배추흰나비도 따라서 같이 퍼져 나가게 된 것으로 봅니다.

출처: http://newsteacher.chosun.com/site/data/html_dir/2020/04/15/2020041500292.html