The green menace: non-native green seaweed detected in Western Antarctica using molecular tools
본 연구는 표본 DNA 바코딩과 환경 DNA 메타바코딩을 결합함으로써 서남극 지역 녹조류의 분자적 기준선을 구축하였으며, 잠재적인 고유 *Ulva* 계통을 밝혀내는 동시에 선박 및 부착 이동을 통해 유입된 세계적인 비토착 계통을 검출함으로써 해당 지역의 생물학적 침입에 대한 증가하는 취약성을 강조한다.
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대양은 정적인 배경이 아니라 생명체가 이동하는 역동적인 고속도로이며, 때로는 인간의 배로부터 도움을 받기도 하고 때로는 떠다니는 부유물에 올라타 이동하기도 합니다. 수십 년 동안 과학자들은 '외래종'—새로운 곳으로 이동하여 토착종을 몰아내고 생태계를 교란하는 식물과 동물—에 대해 우려해 왔습니다. 이는 온대 및 열대 해역에서 주요한 문제이지만, 남극의 얼어붙은 바다는 대부분의 외래 생명체가 살아남을 수 없는 낮은 온도 덕분에 오랫동안 요새처럼 여겨져 왔습니다. 그러나 기후가 온난해짐에 따라, 그 얼음 장벽은 얇아지고 있습니다. 서남극 반도는 지구상에서 가장 빠르게 온난화되는 지역 중 하나이며, 한때 외부인을 막아주었던 얼음은 후퇴하고 있습니다. 이는 중요한 질문을 던집니다. 빠르게 성장하고 쉽게 적응하는 비토착 녹조류가 그 틈을 타 남극에 뿌리를 내리기 시작하고 있는 것일까요? 이 질문에 답하기 위해, 연구자들은 먼저 무엇이 이미 그곳에 존재하는지 정확히 알아야 합니다. 오랫동안 남극의 해조류를 식별하는 것은 안개 낀 거울 속에서 사람을 알아보려는 것과 같았습니다. 과학자들은 식물의 모양과 색깔에 의존했지만, 많은 종이 매우 유사하여 토착종을 외래종으로 착각하기 쉬웠습니다. 명확한 유전적 지도가 없었기에, 바위 위의 새로운 초록색 패치가 토착 거주자인지 아니면 불청객인지를 구별하는 것은 불가능했습니다.
연구팀은 현미경으로 실제 해조류 표본을 관찰하고, 물과 떠다니는 물체에 남겨진 유전적 '지문'을 읽는 두 가지 강력한 도구를 결합하여 이 안개를 걷어내고자 했습니다. 그들은 기회주의적 침입자로 알려진 녹조류 집단에 초점을 맞추었으며, 서남극 반도와 인근 아한대 섬들의 해역을 조사했습니다. 단순히 식물의 외형을 보고 추측하는 대신, 그들은 해조류와 관광선, 연구 기지, 그리고 떠다니는 부유물 근처에서 수집된 물 샘플에서 DNA를 추출했습니다. 이를 통해 토착 남극 식물과 따뜻한 해역에서 도착한 세계적인 여행자를 구분 짓는 보이지 않는 유전적 차이를 확인할 수 있었습니다. 목표는 무엇이 남극에 속하는지에 대한 신뢰할 수 있는 유전적 라이브러리를 구축하고, 환경을 스캔하여 새로 도착하여 정착하려는 징후가 있는지 찾아내는 것이었습니다.
연구자들은 남극 반도의 얼음 섞인 바다와 칠레, 뉴질랜드, 포클랜드 제도와 같은 따뜻한 지역에서 수백 개의 샘양을 수집했습니다. 그들은 DNA 참조 라이브러리를 만들기 위해 성체 해조류 표본을 모았고, 떠다니는 플라스틱, 표류하는 해조류, 그리고 선박의 선체를 닦아 샘플을 채취했습니다. 심지어 주변에 서식하는 생물들이 배출한 미세한 유전 물질을 포착하기 위해 수 리터의 바닷물을 여과하기도 했습니다. 이 샘플들의 DNA를 글로벌 데이터베이스와 비교함으로써, 그들은 어떤 종이 존재하는지를 정확히 식별할 수 있었습니다. 결과는 고립과 침입에 대한 놀라운 이야기를 보여주었습니다. 남극 해역에서 그들은 해당 지역에 독특하게 존재하는 단일한 녹조류 계통을 발견했습니다. 그들은 이 그룹을 Ulva sp. "Antarctica"라고 명명했습니다. 이 식물은 아한대나 온대 지역에서 발견되는 어떤 해조류와도 유전적으로 다르며, 이는 이것이 고립되어 진화한 진정한 토착종임을 시사합니다. 이 발견은 흔한 광범로적 종인 Ulva intestinalis가 남극에 존재한다는 이전의 기록을 뒤집는 것으로, 연구자들은 이전에 흔한 종이라고 생각했던 것이 사실은 이 독특한 남극 토착종이었음을 밝혀냈습니다.
그러나 이야기는 토착 거주자에서 끝나지 않습니다. 물과 떠다니는 물체에 대한 유전적 스캔은 남극 해역이 생각만큼 외래 방문객이 없는 곳이 아님을 드러냈습니다. 연구자들은 북반구 및 세계 다른 지역에 서식하는 것으로 알려진 여러 종의 녹조류 DNA를 검출했습니다. 여기에는 각각 흑해와 중국에서 유래한 Ulva maeotica와 Ulva shanxiensis 같은 종들이 포함되었습니다. 이러한 외래 DNA 흔적은 선박의 선체, 떠다니는 플라스틱, 심지어 조류에 떠내려오는 토착 해조류에서도 발견되었습니다. 이는 프로파귤(propagules)—새로운 생명을 시작할 수 있는 아주 작은 번식 세포 또는 해조류 파편—가 해운업과 자연적인 표류를 통해 남극에 도착하고 있음을 시사합니다. 연구자들은 이러한 외렴 종들이 아직 해저에 대규모로 정착된 군락을 형성했다는 증거는 찾지 못했지만, 그들의 존재는 이들이 점점 더 빈번하게 도착하고 있다는 신호입니다. 또한 연구는 일부 양극성 종(북극과 남극 모두에 서는 식물)이 이미 이 지역에 잘 정착해 있음을 발견했는데, 이는 문이 더 넓게 열리고 있음을 시사합니다. 독특한 남극 토착종인 Ulva sp. "Antarctica"의 발견은 이 지역이 보호해야 할 고유한 생물 다양성을 가지고 있음을 입증하는 중요한 기준점이 됩니다. 동시에, 외래 유전 물질의 검출은 남극이 더 이상 세계의 다른 해양들과 격리되어 있지 않음을 보여줍니다. 연구는 기후가 계속 온난해짐에 따라, 현재 이 종들을 억제하고 있는 열적 장벽이 약화될 수 있다는 경고를 담고 있습니다. 연구자들은 이들이 도착하고 있다는 것은 사실이며, 문제는 언제 도착하느냐가 아니라 온난화되는 기후가 이들이 정착하여 남극 생태계를 변화시키도록 허용하는 데 얼마나 시간이 걸릴 것인가 하는 점이라고 결론지었습니다.
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