Comparing virome composition between honey bees (Apis mellifera) and small carpenter bees (Ceratina calcarata) in response to various agricultural landscapes

벌은 우리 식량 공급과 야생 경관의 조용한 건축가입니다. 벌이 없다면 많은 꽃은 결코 열매를 맺지 못할 것이며, 그 열매에 의존하는 생태계도 무너질 것입니다. 수십 년 동안 과학자들은 이 부지런한 곤충들이 보이지 않는 적, 즉 바이러스로부터 커지는 위협에 직면해 있다는 사실을 알고 있었습니다. 우리는 양봉업자들이 관리하는 꿀벌을 괴롭히는 바이러스를 오랫동안 연구해 왔지만, 그들과 함께 살아가는 작고 야생적인 사촌들은 여전히 미지의 영역으로 남아 있습니다. 이 야생 벌들은 종종 단독 생활을 하며 연구가 덜 되어 있는데, 이들이 서로 다른 바이러스를 보유하고 있거나, 혹은 같은 꽃을 방문하면서 종 사이를 이동하며 동일한 바이러스를 옮기고 있을지도 모릅니다. 누가 무엇을 보유하고 있는지, 그리고 그들이 살아가는 경관이 그들이 마주하는 바이러스의 조합을 어떻게 변화시키는지 이해하는 것은 모든 화분 매개자의 건강을 보호하는 데 매우 중요합니다.

한 연구팀은 매우 다른 두 종을 비교함으로써 이 숨겨진 벌의 세계를 지도화하기 위해 나섰습니다. 그들은 농부들에 의해 벌통에서 관리되는 친숙한 종인 꿀벌과, 빈 줄기 속에 둥지를 트는 북미 토착 야생종인 작은 목수벌에 초점을 맞췄습니다. 과학자들은 벌들이 채집 활동을 하는 토지의 유형—표준 살충제를 사용하는 관행 농장인지, 합성 화학 물질이 없고 다양한 꽃이 있는 유기농 농장인지, 아니면 도로변의 녹지 구역인지—이 벌들의 내부에 서식하는 바이러스를 형성하는지 확인하고자 했습니다. 이를 위해 그들은 뉴햄프셔주의 이 세 가지 뚜렷한 환경에서 수백 마리의 채집된 벌들을 수집했습니다. 단일 바이러스를 찾는 대신, 그들은 강력한 유전자 시퀀싱 기술을 사용하여 벌 안에 존재하는 전체 바이러스 RNA 컬렉션을 읽어냈으며, 이는 그 순간 벌들이 운반하고 있는 모든 바이러스를 스냅샷처럼 찍어내는 것과 같았습니다.

결과는 두 종 사이에 명확한 차이를 드러냈습니다. 꿀벌은 군집에 기형이나 죽음을 초래할 수 있는 알려진 몇몇 병원체를 포함하여 폭넓고 분주한 바이러스 모음을 보유하고 있었습니다. 또한 그들은 섭취한 꽃가루와 넥타로부터 얻었을 것으로 보이는 놀라운 수의 식물 바이러스도 품고 있었습니다. 반면, 야생의 작은 목수벌은 전체적으로 훨씬 적은 수의 바이러스를 보유하고 있었습니다. 그들의 바이러스 부하(viral load)는 더 가벼웠으며, 보유한 바이러스의 유형도 달랐습니다. 특히, 연구진은 이 벌들에게서 이전에 본 적 없는 세 가지 새로운 바이러스를 발견했습니다. 두 가지는 곤충을 감염시키는 것으로 알려진 바이러스 가족과 관련이 있었고, 하나는 파리나 말벌 같은 더 큰 곤충과 주로 연관된 그룹인 폭스바이러스(poxvirus)의 일종으로 보였습니다. 한 가지 새로운 곤충 바이러스는 꿀벌과 야생 벌 모두에서 발견되었으나, 꿀벌에서는 음성 가닥(negative strand)으로 검출되었습니다. 이는 해당 바이러스가 단순히 수동적으로 공유되는 것이 아니라 꿀벌을 능동적으로 감염시키고 있다는 신호입니다.

벌들이 사는 경관 또한 역할을 했지만, 그 효과는 미묘하고 종에 따라 달랐습니다. 꿀벌의 경우, 흔하고 위험한 바이러스들은 유기농 농장이든 관행 농장이든 도로변이든 상관없이 어디에나 존재했습니다. 그러나 레이크 사이나이 바이러스(Lake Sinai virus)의 특정 분절과 후베이 파티티 유사 바이러스(Hubei partiti-like virus)를 포함한 일부 덜 흔한 바이러스들은 유기농 농장에서 더 높은 수치로 발견되었습니다. 이는 유기농 환경의 다양한 꽃과 살충제 없는 환경이 바이러스의 순환을 변화시킬 수 있음을 시사합니다. 아마도 더 다양한 바이러스 변종을 지원하거나 벌의 면역 체계를 변화시킴으로써 말입니다. 대조적으로, 야생 벌들은 환경에 대해 더욱 날카로운 반응을 보였습니다. 관행 농장과 도로변 지역에서 발견된 몇몇 바이러스들은 유기농 농장에서 채집된 벌들에게서는 완전히 사라져 있었습니다. 더욱이, 화이트 클로버 크립틱 바이러스 1(White clover cryptic virus 1)이라는 특정 식물 바이러스의 수치는 관행 농장이나 도로변 서식지에 비해 유기농 농장에서 현저히 낮았습니다. 이는 야생 벌들이 주변 환경에 더 민감하며, 그들의 바이러스 공동체가 그들이 마주하는 특정 식물 및 조건과 밀접하게 연결되어 있음을 나타냅니다.

아마도 가장 놀라운 발견은 야생 벌들에서 발견된 이 새로운 바이러스들일 것입니다. 연구진은 작은 목수벌이 다른 곤충에서 발견되는 바이러스들과 밀접하게 연관되어 있지만 이 벌 종에서는 문서화된 적이 없는 잠재적인 새로운 폭스바이러스를 포함하여, 독특한 바이러스 승객(viral passengers) 세트를 보유하고 있음을 발견했습니다. 이 발견은 자연계에 어떤 바이러스가 존재하는지에 대한 우리의 이해를 확장하며, 야생 벌들이 단순히 꿀벌 질병의 수동적인 희생자가 아니라 그들만의 독특한 바이러스 공동체의 숙주라는 점을 강조합니다. 또한 연구는 꿀벌이 많은 알려진 병원체의 저장소 역할을 한다는 것을 확인해주었지만, 야생 벌들이 단순히 같은 방식으로 같은 질병을 잡고 있는 것은 아니라는 점도 확인해주었습니다. 그들의 바이러스 프로필은 독특하며, 그들의 특정 생물학적 특성과 그들이 거주하는 독특한 경관에 의해 형성됩니다.

궁극적으로, 이 연구는 벌, 바이러스, 그리고 그들이 공유하는 땅 사이의 복잡하고 역동적인 관계를 그려냅니다. 이는 화분 매개자의 건강이 단지 종 자체에 관한 것이 아니라, 그것이 처한 특정 환경과 그것이 보유한 고유한 바이러스의 혼합물에 관한 것임을 보여줍니다. 야생 벌들이 서로 다른 바이러스를 보유하고 있으며, 이 바이러스들이 토지가 유기적으로 관리되는지 혹은 관행적으로 관리되는지에 따라 변한다는 사실은, 야생 화분 매개자를 보호하기 위해서는 꿀벌을 구하는 것 이상의 노력이 필요함을 시사합니다. 그것은 그들의 독특한 생물학을 뒷받하는 다양한 서식지를 보존하는 것을 요구합니다. 이러한 바이러스 공동체를 지도화함으로써, 과학자들은 화분 매개자의 건강을 형성하는 보이지 않는 힘을 이해하기 시작했으며, 우리 세계를 먹여 살리는 곤충들을 보호하기 위한 더 명확한 경로를 제시하고 있습니다.