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네이처 제공

이번 주 네이처 표지에는 팽이버섯처럼 보이는 식물 사진이 실렸다. 사진의 정체는 덩굴성 야생장미 종류인 '개장미(Rosa canina)'의 꽃을 확대한 사진이다. 표지에는 이상한 꽃(THE ODD FLOWER)이라는 문구가 담겼다. 유럽, 아프리카 북서부, 아시아 서부에 자생하는 개장미는 일반적으로 분홍빛 꽃을 피운다. 

체코 과학 아카데미 생물물리학 연구소, 독일 막스플랑크 식물육종연구소 등 국제공동연구팀이 개장미의 35개 염색체를 시퀀싱해 독특한 개장미의 유성생식 방법을 밝혀낸 연구결과를 2일(현지시간) 네이처에 실었다. 

일반적인 유성생식을 하는 생물은 부모에게서 한 쌍씩 유전자를 물려받는다. 예를 들어 사람은 23쌍, 총 46개의 염색체를 갖는다. 연구팀이 개장미의 유전자를 분석한 결과 개장미는 7종의 염색체를 각각 5개씩 총 35개의 염색체를 가지고 있었다. 사람은 한 종류의 염색체를 2개씩 갖고 있지만 개장미는 한 종류의 염색체를 5개나 갖고 있는 것이다. 5배체(pentaploid)라고 불린다. 

한 종류의 염색체 개수가 많을수록 번식이 어렵다. 감수분열은 염색체 쌍을 반으로 줄여서 정자나 난자를 만드는 과정이다. 이때 염색체가 짝을 쉽게 이룰 수 있어야 서로 붙었다가 잘 나뉘어 건강한 세포를 만들 수 있다.

하지만 5배체나 3배체처럼 한 종류의 염색체가 홀수개인 경우 감수분열 때 염색체가 짝을 잘 이루지 못해 씨앗이 제대로 만들어지기 어렵다. 바나나가 3배체라 씨앗이 잘 만들어지지 않는 대표적인 경우다. 

개장미는 5배체 생물임에도 불구하고 번식을 하는 데 문제가 없다. 연구팀의 분석 결과 개장미는 염색체를 불균형하게 물려주는 방식으로 원활한 번식이 이뤄졌다. 개장미의 경우 모계에서 28개와 부계에서 7개, 총 35개의 염색체를 자손에게 준다. 수정란은 난자, 정자의 염색체가 4:1의 비율로 구성되는 것이다. 

일반적인 감수분열 때 짝을 못 이룬 염색체는 자식에게 전달되지 않는다. 반면 개장미 염색체 35개는 짝을 이룬 염색체 14개와 짝을 이루지 못한 염색체 21개로 이뤄진다.

연구팀은 "개장미 번식에서는 짝을 이루지 못한 염색체 21개가 난자에 들어가 자식에게 전달된다"며 "짝을 이루지 못한 염색체 21개는 염색체의 한 가운데에서 구조를 잡아주는 고리 역할을 하는 '중심절'이 크고 강해 선택적으로 살아남은 뒤 난자에 들어간다"고 말했다. 

연구팀은 "개장미는 염색체가 불균형하게 유전되면서도 유성생식을 성공시키는지 보여주는 특별한 사례다”며 "개장미처럼 3배체, 5배체 등 다배체 식물의 진화, 유전자 전달 방식, 생식 전략 등을 이해하는 데 도움을 준다"고 말했다. 

<참고자료>
-https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
 

[이채린 기자 rini113@donga.com]

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