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생물이 살아가면서 주변 환경에 남기는 DNA 흔적을 ‘환경 DNA(eDNA)’라고 합니다. 과학자들은 이 eDNA를 물이나 흙, 공기 등에서 채취해 어떤 생물이 근처에 사는지 알아내는 연구를 해왔습니다. 최근 연구에서 끈적이는 거미줄이 주변 동식물의 DNA를 자연스럽게 붙잡아두기 때문에 생물 조사에 매우 효과적이라는 사실이 밝혀졌습니다. 하지만 진짜 거미줄을 사용하면 거미의 집을 망가뜨려야 하는 문제가 있어서, 인조 거미줄을 활용하는 방법도 연구되고 있습니다. 인조 거미줄도 실제 거미줄처럼 주변 생물의 DNA를 잘 포집하는 것으로 나타나 앞으로 저렴하고 편리한 생태계 조사 도구가 될 수 있습니다.
왜 중요한가요?
이 연구는 사람이 직접 동물을 찾아다니지 않아도 거미줄이나 인조 거미줄만으로 주변에 어떤 생물이 사는지 쉽게 파악할 수 있게 해 줍니다. 멸종위기종 보호나 외래종 감시, 농작물 병원균 탐지 등 우리 생활과 밀접한 자연보전 활동을 더 빠르고 저렴하게 할 수 있다는 점에서 중요합니다.
주요 용어 설명
환경 DNA (eDNA, Environmental DNA)
생물이 살아가면서 배설물, 침, 피부 세포 등을 통해 물이나 흙, 공기 같은 주변 환경에 자연스럽게 흘린 DNA 조각을 말합니다. 마치 사람이 지나간 자리에 발자국이 남듯이, 동식물도 보이지 않는 DNA 흔적을 곳곳에 남기는 것입니다. 이 흔적을 분석하면 그 생물을 직접 보지 않고도 존재 여부를 확인할 수 있습니다.
생물다양성 (Biodiversity)
어떤 지역에 얼마나 다양한 종류의 생물이 함께 살고 있는지를 나타내는 개념입니다. 예를 들어 숲에 나무, 새, 곤충, 버섯 등 여러 종류의 생물이 많이 살수록 생물다양성이 높다고 합니다. 생물다양성이 높을수록 생태계가 건강하고 안정적이라고 평가됩니다.
분자생태학 (Molecular Ecology)
DNA나 유전자 같은 아주 작은 분자 단위의 정보를 분석해서 생물과 환경의 관계를 연구하는 학문입니다. 비유하자면, 범죄 현장에서 유전자 감식을 하듯이 자연환경에서 DNA 단서를 찾아 어떤 생물이 살고 있는지 밝혀내는 것과 비슷합니다.
외래종 (Invasive Species)
원래 그 지역에 살지 않았는데 사람의 활동이나 다른 이유로 새로 들어온 생물 종을 말합니다. 외래종이 퍼지면 원래 살던 토착 생물의 먹이를 빼앗거나 서식지를 차지해서 생태계 균형을 무너뜨릴 수 있습니다. 그래서 외래종을 빨리 발견하고 관리하는 것이 중요합니다.
식물병리학 (Plant Pathology)
식물에 병을 일으키는 곰팡이, 세균, 바이러스 등을 연구하고 그 피해를 예방하거나 치료하는 학문입니다. 사람의 병을 연구하는 의학처럼, 농작물이나 나무가 걸리는 질병을 진단하고 대처 방법을 찾는 분야입니다. 인조 거미줄로 공기 중의 곰팡이 포자를 포집하면 농작물 질병을 미리 감시하는 데 활용할 수 있습니다.
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자연보전 활동을 제대로 하려면 무엇보다 우리 주변에 어떤 생물이 얼마나 살고 있는지부터 제대로 파악해야 한다. 과학자들은 이러한 조사를 통해 생물다양성을 평가하고, 동물의 이동을 추적하며, 외래종을 발견한다. 그러나 이런 조사를 하려면 여전히 사람이 직접 눈으로 확인하거나 포획한 생물을 일일이 세어야 하는 경우가 많다. 그러면 시간과 비용이 많이 드는 데다 조사에서 빠지는 생물이 생길 수도 있다.
생물학자들은 DNA를 분석하는 기술을 이용해 생물이 주변 환경에 남긴 DNA 흔적인 ‘환경 DNA(eDNA)’를 찾아내기 시작했다. 배설물이나 토양, 물, 공기에서 시료를 채취해 eDNA를 분석하면 멸종위기종의 존재를 확인하거나, 사람이 직접 발견하기 전에 외래종이 나타났다는 사실을 알아낼 수 있다.
최근 연구자들은 eDNA를 수집하기에 특히 효과적인 장소를 하나 더 찾아냈다. 바로 거미줄이다. 끈적이는 거미줄에는 줄을 만든 거미의 흔적뿐 아니라 먹잇감의 잔해, 주변 동식물에서 나온 침과 꽃가루 같은 생물성 물질도 달라붙는다. 생물은 살아가는 동안 공기와 주변 환경 곳곳에 DNA를 남기는데 거미줄이 이를 자연스럽게 붙잡아두는 셈이다.
호주 커틴 대학교의 조슈아 뉴턴(Joshua Newton) 분자생태학 연구원은 거미줄에 대해 “지금까지 사용하거나 시험해본 채집 매체 가운데 가장 뛰어난 축에 든다”고 말했다. 뉴턴 연구원은 척추동물 개체군을 연구하기 위해 꽃과 개울, 죽은 나무의 구멍은 물론 달리는 자동차에 장착한 필터까지 활용해 시료를 채취해왔다.
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