스미소니언 국립 동물원에서 태어난 아시안 워터 드래곤의 알을보고 사육사는 놀랬다. 왜냐하면, 알을 낳은 암컷은 수컷과 만난 적이 없었기 때문이다. 유전자 검사 결과, 2016년 8월 24일에 부화 한 어린 새끼는, 수컷없이 태어난 것으로 확인되었다.
이처럼 암컷 혼자 새끼를 만드는 것을 "단위 생식"이라고한다.
왠지 성모 마리아가 처녀의 몸으로 잉태하여 그리스도를 낳았다는 이야기가 생각나지만, 자연계에서는 매우 일반적인 현상으로, 식물, 곤충, 물고기, 파충류, 심지어 새까지 다양한 종류로 확인되고있다.
그러나, 포유 동물은 예외다. 포유 동물이 출산하려면 정자가있는 특정 유전자가 필요하기 때문에 아무래도 수컷이 필요하다.
■ 암컷의 난자에 필요한 유전자가 모두 들어있는 생물이있다
두 개체의 전체 게놈에 이르는 DNA를 교환하는 "유성 생식"의 경우, 암컷과 수컷이 가진 난자와 정자 각각에 포함 된 유전 물질의 어느쪽도, 새끼들의 형성에 기여하고있다.
동물의 대부분은 이 유성 생식에 의해 자손을 남기지만, 종류에 따라서는 암컷의 난자에 새끼를 남기는데 필요한 유전 물질을 모두 갖추고있는 것도 있다. 예를 들어 카리바치, 갑각류, 도마뱀의 일부 종은 단위 생식에 의해서만 자손을 남긴다는...
한편, 단위 생식을하는 대부분의 생물은, 평상시는 유성 생식으로 아이를 만드는데 때때로 수컷 없이도 새끼를 낳는다. 어떤 의미에서 더 이상한 이야기일지도 모른다.
■ 단위 생식 과정
단위 생식으로 새끼가 태어나는 데에는, 일련의 세포 프로세스가 무사히 진행되어야한다.
우선 정자에 자극하지않고, 난세포가 형성(알 생성)될 필요가있다. 다음에, 난자가 자력으로 발달을 시작, 초기의 배아가 형성되어야한다. 거기에서 더 발달이 계속되어서 결국 마지막에 부화된다.
어떤 단계도 곧 멈추어버린다. 염색체가 배로 되었을 때, 새끼가 발달하는 데 필수 인 유전자가 완전히 갖추어져야하고 두 번째 단계는 특히 그렇다.
또 하나의 프로세스로서, 난자가 만들어지는 과정에서 남은 세포에 의해, 난자가 페이크 수정할 수있다. 어떤 방법으로도 배아의 발달로 인해, 어미와 새끼의 유전자 수준에서의 최종적인 유사성이 결정된다.
■ 무엇이 단위 생식의 발단으로되는 것인가?
무엇이 촉발하여 단위 생식이 일어나는지는 아직 완전히 해명되지 않았다. 그러나 아무래도 환경의 변화와 관계가있는 것 같다.
예를 들어 진딧물 같은 유성 생식과 단성 생식을 모두 할 수있는 생물은, 밀집 상태나 포식자 등 스트레스가 단성 생식에서 유성 생식(그 반대는 없다)으로 전환하는 스위치가 될 수있다.
또한 담수에 숨어있는 플랑크톤의 동료는, 염분 농도의 높이가 그 스위치로 되어있다고한다.
■ 단위 생식으로 태어난 새끼의 성별
재미있는 것은, 단위 생식을 하는 성질은 유전하는것 같아서, 단위 생식으로 태어난 암컷의 경우, 단위 생식으로 새끼를 낳을 가능성이 높아질 것이라고한다.
덧붙여서 단위 생식으로 태어난 새끼의 성별은, 그 종류의 성별이 결정되는 메커니즘에 따라서다. 예를 들어 일부 곤충, 물고기, 파충류는 염색체가 xx이면 암컷, XY면 수컷이다. 이 경우, 어미는 자신이 가진 유전자 만 새끼들에게 전해줄 수 없기 때문에 반드시 암컷으로 된다.
한편, 뱀이나 새처럼, 암컷이 ZW 염색체를 갖는 생물의 경우, 새끼들은 대부분이 수컷(ZZ)으로, 암컷(WW)으로되는 확률이 훨씬 낮다.
■ 수컷의 사정으로 새끼를 만드는 장점
수컷이 있는데 굳이 암컷만으로 아이를 만들어 버리는 장점 중 하나는, 암컷이 자신의 손으로 짝짓기 상대를 만들어 내는것이라고한다.
미국 애리조나 주 피닉스 동물원에서 1997~99년에 걸쳐 사육되고 있던 나미헤비 동료는, 2마리의 수컷을 낳고, 그 새끼가 성인이될때까지 성장했다. 만약 어미가 새끼와 교미를 하는 경우, 근친 교배가 되는 것이다.
이것은 유전적으로 다양한 문제를 야기하지만, 진화의 관점에서 보면, 새끼가 전혀없는 것보다는 낫다. 이렇게 단위 생식에 의해 수컷을 낳는 능력은 자연계에서는 무성 생식이 생각보다 훨씬 일반적인 것일 가능성을 시사하고있다.
■ 단위 생식의 덧없음
그러나 단위 생식으로 태어난 종은 질병이나 기생충, 서식 환경의 변화같은 것은 바로 멸종 해 버리는 것으로 관찰되고있다. 단위 생식에 의해 근친 교배 종은 그 덕분에 진화의 타임 라인이 단축되어 있을지도 모른다.
왜 유성 생식과 단위 생식을 모두 행하는 종이 있을까? 그러한 종은 가끔 유성 생식을하는 것만으로 계속 생존하고있는 걸까? 이것이 단위 생식의 연구자가 관심을 가지고있는 주제에 있다고한다.
