사자가 호랑이를 낳는 격... 믿기 어려운 일이 동물계에서 벌어졌다

동물원에 사자만 있는데 라이거(수사자와 암호랑이의 이종교배로 태어난 잡종)가 태어났다면? 그것도 그 나라 전체에 호랑이가 아예 존재하지 않는데 말이다. 믿기 어려운 일이지만 개미 세계에서는 이런 일이 실제로 벌어지고 있다는 연구 결과가 유튜브 채널 ‘안될과학’에서 최근 소개됐다.

이대한 성균관대학교 생명과학과 교수가 영상에서 소개한 최신 연구에 따르면, 이베리아 수확개미는 다른 종의 수컷을 직접 생산해 교배하는 전례 없는 시스템으로 번식한다. 기존 진화생물학의 패러다임을 완전히 뒤바꿀 만한 발견으로 평가된다.

주로 씨앗이나 곡물을 모아 저장하는 개미 종들을 통틀어 수확개미라고 부른다. 이름처럼 수확하는 습성에서 유래한 명칭이다. 이들 개미는 식물의 씨앗을 잘라내거나 곡물을 운반하여 개미집 내부에 있는 저장소에 보관한다. 마치 인간이 농작물을 수확해 곳간에 쌓아두는 것과 비슷해서 붙여진 이름이다.

최근 발표된 이 교수의 논문은 이베리아 반도의 수확개미를 대상으로 한 대규모 유전자 분석 결과다. 이 교수팀은 유럽 전역에서 125개 집단, 377마리의 개미 DNA를 분석했다.

연구 과정에서 놀라운 사실이 드러났다. 이베리아 수확개미의 일개미들은 100% 잡종으로만 구성돼 있었고, 여왕개미는 반대로 모두 순종이었다. 일반적인 개미 사회에서는 볼 수 없는 극단적인 현상이었다.

더 충격적인 것은 잡종 일개미들의 출생 비밀이었다. DNA 분석 결과 이들의 어머니는 이베리아 수확개미, 아버지는 스트럭터 수확개미로 확인됐다. 문제는 스트럭터 수확개미가 서식하지 않는 시칠리아 같은 지역에서도 잡종 일개미들이 발견됐다는 점이다. 이 교수는 "사자만 있고 호랑이가 없는 동물원에서 라이거가 태어난 것과 같다"라고 설명했다.

미토콘드리아 DNA 분석을 통해 더욱 놀라운 사실이 밝혀졌다. 스트럭터 수확개미 수컷들 중 '클론 가문'에 속하는 개체들의 어머니가 이베리아 수확개미로 확인된 것이다. 핵 DNA는 스트럭터 종의 것이지만, 미토콘드리아 DNA는 이베리아 종에서 나온 것이었다.

실제 관찰 결과 26개의 이베리아 수확개미 군락에서 132마리의 수컷을 조사한 결과, 두 종류의 서로 다른 수컷이 발견됐다. 털이 많은 수컷은 이베리아 종이었고, 털이 적은 수컷은 스트럭터 종이었다. 한 여왕개미가 두 종류의 서로 다른 수컷을 낳고 있었던 것이다.

연구팀은 이 현상을 '제노페러스(xenopherous)'라고 명명했다. '제노'는 외부, 다른 종을 뜻하고 '페러스'는 번식을 의미한다. 다른 종의 새끼를 낳는다는 뜻이다.

이 시스템의 작동 원리는 다음과 같다. 이베리아 여왕개미가 같은 종의 수컷과 교배하면 여왕개미가 태어나고, 다른 종(스트럭터)의 수컷과 교배하면 잡종 일개미가 태어난다. 흥미롭게도 여왕개미는 필요에 따라 스트럭터 수컷을 직접 생산해낼 수 있다.

기존 개미 사회에서 계급은 환경적 요인에 의해 결정된다고 알려졌다. 같은 유전자를 가진 개체라도 먹이나 양육 환경에 따라 여왕개미나 일개미가 될 수 있다. 하지만 이베리아 수확개미는 유전적 차이, 즉 잡종 여부에 따라 계급이 결정되는 완전히 새로운 시스템을 보여줬다.

이 교수는 "이 시스템이 정자 기생에서 시작됐을 것으로 추정된다"고 설명했다. 처음에는 다른 종의 정자를 이용해 일개미를 만드는 기생 관계였다가 점차 그 종의 수컷을 직접 생산할 수 있는 능력을 획득하면서 독립적인 번식 시스템으로 진화했다는 것이다.

이 교수는 "생명과 진화의 상상력과 창조력이 인간의 그것을 뛰어넘는다"다고 말했다. 종의 경계와 진화 메커니즘에 대한 기존 개념을 근본적으로 재검토하게 만드는 중대 발견이라는 것이다.