비슷한 초파리 색무늬도 서로 다른 유전 변화로 생길 수 있을까요?

상세 설명

색소 침착은 빠르게 진화하는 형질로, 여러 동물 집단에서 의태, 성선택, 체온 조절을 비롯한 적응 과정에 중요한 역할을 할 수 있다. 초파리속(Drosophila)에서는 가까운 분류군 사이에서도 색소 침착이 크게 달라질 수 있어, 종의 분화를 뒷받침하는 유전적 변화를 연구하기에 좋은 기회를 제공한다.

이 연구는 ananassae 종 아군에 속하며 널리 분포하는 Drosophila malerkotliana의 두 이소성 아종, 즉 지리적으로 분리된 두 아종 사이에서 나타나는 색 무늬 차이의 유전적 기반을 조사했다. D. malerkotliana malerkotliana에서는 수컷의 배 끝쪽 세 마디에 짙은 색소가 침착되지만 암컷에서는 그렇지 않다. D. malerkotliana pallens에서는 암수 모두 짙은 색소 침착이 없다.

F2 잡종 자손을 대상으로 복합 구간 매핑(composite interval mapping)을 수행한 결과, 이 차이는 주로 염색체 팔 2L에 있는 세 개의 양적형질좌위(QTL)에 의해 조절되는 것으로 나타났다. 이 염색체 팔은 뮐러 요소 E(Muller element E)로 알려진 D. melanogaster의 염색체 팔 3R과 상동이다.

연구진은 반복적인 여교배와 표현형 선택으로 만든, 재조합이 많이 일어난 유전자 도입 계통(introgression strains)도 사용했다. 그 결과, 이 세 QTL은 초파리에서 색소 무늬 형성과 색소 합성에 관여한다고 알려진 후보 유전자 중 어느 것에도 해당하지 않는 것으로 나타났다.

이 결과를 다른 초파리 종에서 수행된 유사한 분석과 함께 보면, 서로 다른 계통에서 비슷한 표현형 형질이 진화하는 데 서로 다른 유전적·분자적 변화가 관여함을 보여준다. 이러한 특성 때문에 초파리의 색 무늬는 형질 발달을 조절하는 조절 경로의 내재적 구성이 형질 진화의 유전적 기반에 어떤 영향을 미치는지 연구하는 강력한 모델이 된다.