Phylogenomics resolves a 200-year-old puzzle: a revised tribal classification of Afro-Eurasian dung beetles (Coleoptera: Scarabaeinae)
본 연구는 초보존 요소(UCEs)를 활용하여 아프리카-유라시아 지역 쇠똥벌레의 오래된 계통학적 불확실성을 해결하였으며, 그 결과 13개의 새로운 족을 기술하고 기존 집단을 재정의하며 향후 연구를 위한 견고한 틀을 제공하는 포괄적인 개정된 족 분류 체계를 도출하였다.
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거대한, 혼란스러운 도서관을 상상해 보십시오. 수백만 권의 책들이 바닥에 내팽개쳐져 있고, 책등은 부서졌으며 제목은 희미해졌습니다. 수 세기 동안 사서들은 책이 어떻게 생겼는지를 기준으로 분류하려고 노력했습니다. "이것은 파란색이니까 다른 파란색 책들과 함께 둔다"라거나, "이것은 둥근 표지를 가졌으니 둥근 것들과 함께 둔다"는 식이었죠. 하지만 때로는 파란색 책이 빨간색 책과 같은 저자에 의해 쓰였을 수도 있었고, 둥근 표지의 책이 완전히 다른 이야기일 수도 있었습니다. 이것이 바로 분류학, 즉 생물을 명명하고 분류하는 과학의 세계입니다. 구체적으로, 이 이야기는 쇠똥구리의 세계인, 먼지와 배설물로 가득 찬 곤충계의 구석진 곳에서 일어납니다. 이들은 단순한 벌레가 아닙니다. 새끼를 먹이기 위해 배설물 공을 굴리는 자연의 궁극적인 재활용업자이며, 수천 가지의 형태와 크기로 존재합니다. 오랫동안 과학자들은 이들이 배설물 공을 굴리는지 아니면 터널 속에 묻는지에 따라 그들을 "가족"(부족이라 불림)으로 묶으려 노력했습니다. 하지만 책을 색깔별로 분류하는 것과 마찬가지로, 이 방법은 관련 없는 딱정벌레들을 함께 묶고 가까운 친척들을 갈라놓았습니다. 그 결과, 많은 딱정벌레가 알려진 가족이 없어 incertae sedis—"당신이 어디에 속하는지 모르겠다"라는 뜻의 멋진 라틴어 표현—라고 표시된 혼란스러운 엉망진창이 되었습니다.
이제, 만약 우리가 책의 표지를 보는 대신, 진짜 저자가 누구인지 확인하기 위해 페이지 안의 DNA를 읽을 수 있다면 어떻게 될까요? 그것이 바로 이 새로운 연구가 하는 일입니다. 연구진은 "초보존 요소(ultraconserved elements, UCEs)"라고 불리는 강력한 유전적 도구를 사용했습니다. UCE를 딱정벌레의 유전 코드 안에 있는 고대부터 변하지 않은 각주라고 생각하십시오. 이 각주들은 수백만 년 동안 변하지 않고 그대로 유지되어 완벽한 가계도 기록 역할을 합니다. 이 각주들을 읽음으로써, 과학자들은 외형의 기만적인 속임수를 무시하고 이 딱정벌레들 사이의 진정한 관계를 마침 finally 볼 수 있었습니다. 그들은 기존의 "굴리는 자 대 파는 자" 규칙이 대부분 틀렸다는 것을 발견했습니다. 대신, 그들은 비슷하게 생긴 많은 딱정벌레가 사실은 단지 옷차림만 같을 뿐인 먼 친척이라는 것을 발견했으며, 반대로 완전히 다르게 생긴 것들이 실제로는 가까운 가족이라는 것도 발견했습니다.
이 논문 자체는 쇠똥구리 가계도를 위한 거대한 대청소 작업입니다. 전 세계 전문가들로 구성된 저자 팀은 아프리카와 유라시아의 거의 300종에 달하는 서로 다른 딱정벌레의 DNA를 분석했습니다. 그들의 목표는 200년 된 수수께끼, 즉 각 딱정벌레가 정확히 어떤 "부족"에 속하는지를 밝혀내는 것이었습니다. 그 결과는 규칙의 완전한 재작성입니다. 그들은 기존의 분류 방식이 마치 카드의 문양 대신 색깔로 카드를 분류하려는 것과 같다는 것을 발견했습니다.
그들이 발견한 내용은 다음과 같습니다:
첫째, 그들은 일부 기존 그룹이 실제로 옳았음을 확인했지만, 많은 그룹은 그렇지 않았습니다. 그들은 "굴리는 자"와 "파는 자"가 결코 별개의 가족이 아니라, 쇠똥구리 가계도의 여러 갈래에서 채택된 서로 다른 생활 방식일 뿐이라는 것을 발견했습니다.
둘째, 가장 흥üst한 점은, 그들은 어디에도 끼워 넣을 곳이 없는 딱정벌레들을 수용하기 위해 13개의 새로운 부족을 만들어내야 했다는 것입니다. 이것은 마치 다락방에 살고 있는 사촌들을 찾아내어 드디어 그들을 위한 집의 새로운 별관을 지어주는 것과 같습니다. 이 새로운 부족에는 Aphengoecini, Bohepilissini, Tanzanolini와 같은 이름들이 포함됩니다.
셋째, 그들은 기존의 그룹들을 재편했습니다. 예를 들어, 그들은 Odontolomini라고 불리는 그룹을 전체 부족에서 하위 부족으로 강등시켰으며, 이들이 매우 밀접하게 연관되어 있기 때문에 Endroedyolini라는 다른 그룹과 병합했습니다. 또한 유명한 Coprini 부족을 재정의하여, 차이점을 더 잘 반영할 수 있도록 세 개의 작은 하위 그룹으로 나누었습니다.
넷째, 그들은 몇몇 "고아" 딱정벌레들의 미스터리를 해결했습니다. 이들 중 일부는 남아프리카의 특정 숲이나 모리셔스와 같은 고립된 섬에서만 발견되는 작고 희귀한 딱정벌레들이었습니다. DNA를 사용하여, 연구팀은 마침내 이들을 가계도에 배치할 수 있었고, 이들이 수백만 년 동안 홀로 떠돌던 독특한 혈통임을 보여주었습니다. 예를 들어, 개미집에서 살기 때문에 친척들과 매우 다르게 보이는 Haroldius라는 딱정벌레가 실제로는 Elassocanthonini라고 불리는 그룹과 밀접하게 관련되어 있음을 확인했습니다.
이 연구는 어려운 결정도 내려야 했습니다. 그들은 기존의 "굴리는 자"와 "터널을 파는 자" 그룹이 자연적인 가족이라는 아이디어를 배제했습니다. 그들은 이러한 행동들이 마치 서로 다른 발명가들이 각자 독립적으로 같은 아이디어를 생각해낸 것처럼, 여러 번 독립적으로 진화했음을 보여주었습니다. 또한 그들은 Phaedotrogus라는 속이 실제로는 Haroldius의 한 버전임을 발견하여, 이들을 하나로 병합했습니다.
과학자들은 여러 가지 다른 컴퓨터 방법을 사용하여 DNA를 분석했고, 그 모든 방법이 동일한 가계도를 가리켰기 때문에 이 결과에 대해 매우 확신하고 있습니다. 그들은 단순히 추측한 것이 아니라, 모든 딱정벌레 사이의 유전적 거리를 측정했습니다. 그러나 그들은 몇몇 화석과 마다가스카르의 매우 희귀한 딱정벌레들은 배치하기 전에 더 많은 작업이 필요하다고 인정합니다. 하지만 대다수의 아프리카-유라시아 쇠똥구들에게 있어 미스터리는 풀렸습니다.
결국, 이 논문은 우리에게 쇠똥구리 세계의 명확하고 업데이트된 지도를 제공합니다. 그것은 혼란스러운 "미지"의 더미를 36개의 뚜렷한 부족(기존 24개에서 증가)을 가진 구조화된 가계도로 바꿉니다. 그것은 자연이 놀라움으로 가득 차 있음을 보여줍니다: 어떤 모습의 가족에 속하는 것처럼 보이는 딱-정벌레가 실제로는 전혀 다르게 생긴 딱정벌레의 사촌일 수 있습니다. 유전의 힘을 사용함으로써, 저자들은 마침내 이 부지런한 재활용업자들에게 생명의 역사 속에서 적절한 자리를 찾아주었으며, 때로는 과거를 이해하기 위해 표지가 아닌 코드를 읽어야 한다는 것을 증명했습니다.
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