A novel lineage of Chilomastix mesnili in wild Moroccan Barbary macaques (Macaca sylvanus)
본 연구는 메타게놈 18S rRNA 서열 분석과 완전한 rDNA 오페론 재구성을 바탕으로, 야생 모로코 바바리 마카크 원숭이에서 흔한 인간 균주와 구별되며 돼지 및 일본 마카크의 분리주와 밀접하게 연관된, 지리적으로 널리 퍼진 새로운 *Chilomastix mesnili* 계통을 확인하였다.
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인간에서 야생 원숭이에 이르기까지 동물의 장내 깊은 곳에는 수많은 미세한 단세포 생물들이 살고 있습니다. 이들 중 일부는 질병을 일으키는 잘 알려진 기생충이지만, 많은 다른 생물들은 숙주에게 해를 끼치거나 이득을 주지 않고 조용히 함께 살아가는 무해한 거주자들입니다. 과학자들은 오랫동안 이 보이지 않는 이웃들을 분류하기 위해 노력해 왔으며, 종종 현미경으로 보이는 외형에 의존해 왔습니다. 그러나 이러한 접근 방식은 오해의 소지가 있을 수 있습니다. 두 유기체가 외형상으로는 동일해 보일 수 있지만 유전적으로는 뚜렷이 다를 수 있고, 혹은 서로 다르게 보이지만 유전적으로는 밀접하게 연관되어 있을 수도 있기 때문입니다. 이 유기체들이 누구이며 어디에 속하는지에 대한 진정한 그림을 얻기 위해, 이제 연구자들은 그들의 유전 암호를 활용합니다. DNA를 읽음으로써 과학자들은 이 미세한 생명체들의 가계도를 추적할 수 있으며, 인간에게서 발견된 기생충이 원숭이에게서 발견된 것과 같은 것인지, 아니면 단순히 비슷하게 생겼을 뿐 실제로 다른 종인지 결정할 수 있습니다. 이러한 구별은 중요한데, 이는 질병이 동물과 사람 사이에서 어떻게 전파되는지, 그리고 이 작은 공동체들이 숙주의 특정 환경에 어떻게 적응하는지를 이해하는 데 도움이 되기 때문입니다.
최근 한 연구에서 연구진은 모로코 산맥에 서식하는 야생 바바리 마카크 원숭이의 장 내용물을 조사했습니다. 이 원숭이들은 종종 인간 거주지 근처에서 생활하며 관광객들과 상호작용하는데, 이는 세균이 종 사이를 건너갈 수 있는 상황을 조성합니다. 연구팀은 50마리의 서로 다른 마카크로부터 대변 샘플을 수집하였고, 샘플에 존재하는 유전 물질을 읽기 위해 샷건 메타게노믹스(shotgun metagenomics)라는 강력한 기술을 사용했습니다. 이 방법은 특정 유전자를 하나씩 찾는 대신 샘플 내의 모든 것을 읽어내어, 연구자들이 존재하는 모든 유기체의 유전적 특징을 찾을 수 있게 해줍니다. 분석한 수백만 개의 유전 파편 중에서, 연구진은 '킬로마스틱스(Chilomastix)'라고 불리는 미세한 생물 집단과 일치하는 11개의 서열을 발견했습니다. 이들은 다양한 동물의 장내에 서식하는 단세포 생물입니다. '킬로마스틱스 메스닐리(Chilomastix mesnili)'라는 종은 흔히 인간에게서 발견되며 보통 해롭지 않은 것으로 간주되지만, 과학자들은 다른 동물에서 발견되는 버전이 동일한 것인지 아니면 다른 것인지 확신하지 못해 왔습니다.
연구진이 모로코 마카크의 유전 서열을 인간 및 다른 동물들과 비교했을 때, 명확한 차이를 발견했습니다. 마카크의 서열은 인도네시아에서 발견된 흔한 인간 균주와는 별개인 독자적인 가족 그룹을 형성했습니다. 이 새로운 그룹에는 돼지로부터 나온 단 하나의 서열과 일본 마카크로부터 나온 두 개의 서열도 포함되어 있었는데, 이는 이 특정 계통의 킬로마스틱스가 다양한 포유류 종 사이에 공유되며 단 하나의 숙주에 국한되지 않음을 시사합니다. 연구진은 이 그룹의 고유한 유전적 정체성을 반영하여 이를 새로운 아형(subtype)으로 명명했습니다. 이 발견은 인간에게서 발견되는 킬로마스틱스가 야생 원숭이에서 발견되는 것과 같다는 생각을 뒤엎는 것으로, 이 유기체들이 비록 외형은 비슷할지라도 각자의 숙주에 적응하여 별개의 계통으로 진화했음을 나타냅니다.
새로운 계통을 식별하는 것 이상으로, 연구팀은 더 야심 찬 성과를 달왔습니다. 바로 이 특정 집단의 리보솜 DNA 전체의 유전 청사진을 재구성한 것입니다. 대부분의 유기체에서 세포의 단백질 제조 기계인 리보솜을 구성하는 유전자들은 반복되는 루프 형태로 배열되어 있습니다. 연구진은 마카크 샘플로부터 이 전체 루프를 짜 맞추는 데 성공했으며, 이는 이 유형의 유기체에 대해 이전에 수행된 적이 없는 일이었습니다. 그들은 유전 구조가 표준 유전자 섹션과 그 사이의 스페이서(spacer) 영역으로 구성되어 있음을 발견했으며, 특히 하나의 큰 유전자에 788 염기쌍 길이의 특정 내부 세그먼트인 인트론(intron)이 포함되어 있다는 점을 밝혀냈습니다. 이 상세한 유전 지도는 DNA의 작은 파편만을 살펴보았던 이전 연구들보다 해당 유기체의 생물학적 특성을 훨씬 더 명확하게 보여줍니다.
또한 이 연구는 이러한 유기체를 식별하는 것의 복잡성을 강조했습니다. 마카크의 대부분의 서열은 새로운 가족 그룹에 깔끔하게 들어맞았지만, 한 샘플은 유전적 파편이 더 짧고 구조가 다른 것들과 잘 일치하지 않아 상당히 다르게 나타났습니다. 연구진은 이 예외적인 샘플이 공공 데이터베이스의 어떤 알려진 유전 데이터와도 일치하지 않는다는 점에서, 아직 식별되지 않은 다른 종을 나타낼 수 있다고 언급했습니다. 이는 여전히 배울 것이 많다는 것을 시사합니다. 유전적 분석을 야생 동물 샘플과 결합함으로써, 연구진은 한때 단일하고 널리 퍼진 유기체라고 생각되었던 것이 실제로는 별개의 계통들의 집합임을 보여주었습니다. 이 작업은 외형을 넘어 유전적 도구를 사용하여 우리와 세계를 공유하는 미세한 생명체들의 진정한 관계를 이해하는 것의 중요성을 강조합니다.
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