꿀벌과 개미의 성 결정 메커니즘을 해명! 양봉과 보전에 효과적인 기초 과학: "이배체 수컷"이 가르쳐준 것

“암수 결정 스위치”는 벌과 개미에서 공유되었는가

지구상의 생물은 대부분 암수를 가지지만,“무엇이 암수를 결정하는가”는 종마다 놀라울 정도로 다양하다. 그중에서도 벌, 개미, 파리 등 막시목의 많은 종은 반수체-이배체(haplodiploidy)라고 불리는 구조를 가지고 있으며, 일반적으로 수정란(2n)은 암컷, 미수정란(n)은 수컷이 된다. 그러나 암수의 카스케이드를 “시작하는” 일차 스위치의 내용은 오랫동안 미스터리로 남아 있었다. 뉴스 사이트 Phys.org가 전한 최신 성과는 그 핵심에 한 걸음 더 다가가는 것이다. 붉은 벽돌 벌의 성 결정 좌위가 장쇄 비코딩 RNA(lncRNA) ANTSR와 겹치는 것, 그리고 이 유전자가 개미에서도 성을 결정하는 것으로 선행 연구에서 밝혀진 사실을 연결한다. 이를 통해 벌과 개미가 공통의 “스위치”를 가질 가능성이 높아졌다.Phys.org

연구의 요점: 2kb의 “좁은 영역”에 수렴한 CSD 좌위

웁살라 대학의 팀은 정원의 “비 호텔”로도 잘 알려진 붉은 벽돌 벌(Osmia bicornis)의 둥지관을 다수 스크리닝하여, 몸집이 큰 이배체 수컷이라는 희귀한 개체를 발견했다. 이배체인데도 수컷이라는 것은 CSD 좌위가 동형접합이 된 신호이며, 게놈상의 위치를 역산하는 “길잡이”가 된다. 전 게놈 비교와 연쇄 분석 결과, CSD는 약 2킬로 염기의 매우 좁은 영역으로 정밀 매핑되었고, 그곳이 ANTSR와 겹치는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 이 좌위에는 극단적으로 높은 하플로타입 다양성이 있으며, 빈도 의존적 선택에 의해 다형이 유지되고 있음을 시사한다.DOI Resolver

이 소견은 아르헨티나 개미(Linepithema humile)에서 보고된 메커니즘과 공명한다. 2024년의 연구는 CSD 좌위의 이형접합이 ANTSR 발현을 높이고, 알려진 성 결정 카스케이드(transformer → doublesex의 스플라이싱 제어)를 암컷 경로로 이끄는 것을 보여주었다. 즉, ANTSR은 단백질을 만들지 않는 RNA이면서도, 일차 스위치로 작동한다.PubMed

1억 5천만 년 전부터 이어진 “공통 스위치”라는 가설

이번 PLOS Biology 논문은 ANTSR(혹은 그 좌위)이 적어도 5속의 벌과 개미에 널리 보존되어 있으며, 1억 5천만 년 이상 전(아포이드류와 개미류의 공통 조상의 시대)으로 거슬러 올라갈 가능성을 제시했다. 이는 “벌과 개미의 성 결정은 오래전부터 공통의 메커니즘으로 작동해 왔다”는 것을 의미한다. 흥미로운 점은 꿀벌(Apis mellifera)만이 단백질 코딩 유전자 csd를 일차 스위치로 사용하는 “예외”라는 점이다. 왜 꿀벌만이 다른 경로를 택했는가—논문의 저자들도 **“여전히 미스터리”**라고 언급하고 있다.DOI ResolverPLOS

“이배체 수컷”에서 보이는 보전 및 양봉의 시사점

CSD의 세계에서는, 모부가 같은 CSD 대립유전자를 공유하면 수정란이 동형접합이 되어 이배체 수컷이 태어난다. 대부분은 생식 불능이며, 군집에 있어 유전적 비용이 된다. 이번에 좌위의 다형성이 매우 높았다는 것은 자연 집단이 **“동형 수정”의 위험을 줄이는 방향으로 진화하고 있다는 반영일 것이다. 반대로 말하면, 소집단이나 근친이 진행된 사육 조건에서는 이배체 수컷의 발생이 증가할 수 있다.

ANTSR이라는 구체적인 지표를 얻은 것으로, 장래에는 다양한 하플로타입을 유지하는 번식 설계나, 근친 회피에 기반한 사육 관리의 최적화가 현실성을 띠게 된다. 이는 토착 수분자의 보전**에도 연결된다.DOI Resolver

lncRNA가 “주역”이 되는 시대

많은 독자에게 “단백질을 만들지 않는 RNA가 암수를 결정한다”는 사실은 직관에 반할 수 있다. 그러나 아르헨티나 개미의 연구는 ANTSR 노크다운으로 수컷화가 발생한다는 것을 보여주었고, 붉은 벽돌 벌의 연구는 그 게놈 좌위의 대응을 밝혀냈다. **비코딩 RNA가 “스위치”**가 되어, 트랜스포머(tra) 등 고전적인 유전자의 대체 스플라이싱을 상류에서 제어하는—막시목의 성 결정은, 코드 유전자만으로는 설명할 수 없는 단계에 들어섰다.PubMed

방법의 묘: 현장의 관찰 × 전 게놈 분석

이 성과의 뒤에는, 둥지관을 하나씩 열고, 고치를 재고, 개체를 식별해 나가는 꾸준한 현장 작업이 있다. 거기에서 이배체 수컷을 찾아내고, 전 게놈의 비교로 좌위를 좁히고, 공개 데이터(여러 속의 게놈)도 가로질러 다형의 분포를 검증한다. 좁은 2kb 영역에 이르는 정밀 매핑은, 현장 × 계산의 조합이 있어서 가능했다.DOI Resolver

꿀벌은 왜 다른가—다음 논점

벌과 개미의 “공통 스위치”라는 가설이 강해질수록, 꿀벌만이 csd를 사용하는 이유는 두드러진다. 진화의 어느 시점에서 스위치의 교체가 있었는지, ANTSR과 csd의 상호작용이 환경·사회 구조에서 변했는지. 어쨌든, 보전이나 가축화의 역사와 엮은 비교는 앞으로의 초점이다. 논문은 **“왜 꿀벌만이 다른지는 미해명”**이라고 명기한다.DOI Resolver

SNS의 반응과 초기의 확산(관측 메모)

• 학술 배포에서의 노출 확대
  웁살라 대학의 보도 자료(EurekAlert!)가 공개되어, 전문 미디어 Bioengineer.org 등에도 전재. ANTSR이 벌과 개미에서 공통의 성 결정 유전자일 가능성, 1.5억 년 이상의 보존과 같은 키워드가 확산되었다.EurekAlert!

• 프리프린트 단계에서의 주목
  2025년 여름의 bioRxiv 버전은, 프리프린트 뉴스레터나 하이라이트 기사(the Node 등)에서 다루어져, **“벌과 개미를 잇는 ANTSR”**이라는 시점이 조기에 공유되었다.thenode.biologists.com

• Altmetric의 초기 값
  PLOS Biology의 Metrics란에서는, 공개 직후의 “논의(Discussed)”는 아직 크게 없다. 논문 공개 후 수일~수주에 걸쳐 늘어나는 것이 통례로, 향후의 추적이 필요하다.PLOS

• 연구자 커뮤니티의 수용(총관)
  곤충·진화 클러스터에서는 **“벌과 개미의 공통화”에 대한 놀라움과, “꿀벌은 예외”라는 역설적인 재미에 주목이 모이는 한편, 양봉·보전 클러스터에서는 근친 회피나 번식 설계에 대한 응용 가능성에 관심이 쏠리고 있다—라는 것이 현 시점의 정성적인 경향**이다(위의 배포·하이라이트와 댓글란의 동향에서의 필자 정리).

※개별 포스트의 직접 인용은 삼가고, 공적 릴리스나 매체의 배포·프리프린트의 화제화·논문 플랫폼의 메트릭스를 근거로, 초기의 온도감을 개괄하고 있습니다.

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