나소니아 말벌의 수수께끼를 풀다: 향기로운 기생벌의 비밀 - 나소니아 뺨샘이 여는 '화학×행동' 진화론

인트로덕션—「쌀알 크기의 벌」이 여는 진화학의 신장

「기생벌」이라고 들으면 소름 끼치는 사람도 있을지 모른다. 하지만 꽃벌이나 꿀벌과 같은 벌목(막시목)에 속하면서, 몸길이가 불과 2밀리미터도 안 되는 나소니아속(Nasonia)은 지금 전 세계의 진화생물학자들의 주목을 받고 있다. 최신 연구에서는, 4종의 나소니아 수컷의 「뺨 부분」에 숨겨져 있던 초소형 분비선——게노만디블러 선(gonomandibular gland)——이 구애 페로몬을 생성하고, 그 미세한 형태 차이가 배우자 행동과 종 분화에까지 영향을 미칠 가능성이 제시되었다.phys.org

기생의 라이프사이클과 모델 생물로서의 중요성

나소니아는 파리의 번데기 외피에 침을 찔러 독액을 주입하여 발육을 정지시킨 후 20~40개의 알을 낳는다. 부화한 유충은 내부에서 숙주를 먹어 치우고 번데기 단계를 거쳐 성충이 된다. 종에 따라서는 아직 번데기 껍질 안에 있는 단계에서 교미를 마치는 급진적인 전략을 취하는 것으로도 알려져 있다.phys.orgunh.edu

이 가혹한 라이프사이클이야말로, **단순한 기관 구조·짧은 세대 시간·반배수성(수컷은 단상) 등의 유전학적 이점과 맞물려, 나소니아를 「초파리 외 가장 유용한 기생벌계 모델」**로 끌어올렸다. 게놈이 2010년에 해독된 이후, 성 결정 기구나 벌 독 펩타이드, 행동 유전자의 연구가 가속화되고 있다.en.wikipedia.org

연구의 핵심——“뺨”에 숨은 세 개의 선

UNH(뉴햄프셔 대학)의 이슈트반 미코 박사 등은, 공초점 레이저 현미경과 저비용 오픈소스 3D 분석 소프트웨어를 활용하여, N. vitripennis, N. giraulti, N. longicornis, 그리고 N. oneida의 수컷 머리를 입체적으로 재구성했다. 그 결과,

1. 기존의 두 개의 선(외악선·머리 피하선)

2. 신규의 게노만디블러 선(수컷에서 발달, 암컷에서는 축소/결여)
   ——의 삼선계를 확인했다. 선 용적과 위치는 종간에 유의하게 달랐으며, 선이 큰 종일수록 「외부 교미」를 하고, 선이 작거나 결여된 종은 「번데기 내 교미」를 선택하는 경향이 밝혀졌다.phys.orgpmc.ncbi.nlm.nih.gov

페로몬 가설과 진화적 함의

저자들은 게노만디블러 선이야말로 「구애 페로몬 공장」이며, 선 크기의 진화가 「머리 끄덕임」, 「날갯짓 패턴」과 같은 시각·진동 신호와 협조하여 교미 격리 기구를 강화했을 가능성을 시사한다. 이 「화학 신호×행동 신호」의 협동 진화 모델은, 척추동물의 얼굴 형태나 페로몬 수용체 유전자의 진화에도 시사점을 줄 것으로 기대된다.phys.org

전문가 코멘트

• Dr. Claudia Llopis‐Garcia(행동 진화학, 바르셀로나 대학)

  「행동 신호와 분비선의 모듈 진화를 동시에 해부한 점이 획기적. 벌의 세계에서 일어나고 있는 '얼굴과 냄새의 군비 경쟁'은 조류의 지저귐이나 영장류의 시각적 과시에 통하는 현상이다」

• Prof. Jason Bruce(의학생물학, UCLA)

  「인간의 구순열·악안면 기형 연구에서는, 형태를 제어하는 HOX 유전자군이 주목받고 있다. 나소니아의 '뺨'은 극소 크기이지만, 유사한 유전 프로그램이 작동하고 있을 가능성이 있다. 모델 동물로서의 가치가 더욱 높아졌다」

SNS의 반응——“말벌보다 더 위험해?”

관측 주제: 「기생벌의 생태 동영상이 YouTube에서 급상승」「'향기 나는 벌' 굿즈를 만드는 아티스트」 등 주변 시장도 활황.

응용과 미래

• 바이오컨트롤: 나소니아는 이미 가축 우리에서 집파리 방제에 실용화. 선 크기가 페로몬 확산 거리와 숙주 탐색 능력과 연결되면, 효과적인 방사 프로그램의 최적화가 가능.

• 의료 모델: 근연종에서 관찰되는 좌우 비대칭 머리 변이는 인간의 두개전두비강 증후군과 형태학적으로 상동. CRISPR 도입 계통으로 원인 유전자를 특정하는 계획이 진행 중.

• 합성 생물학: 게노만디블러 선의 페로몬 합성 경로를 효모에 이식하여, 천연 향료나 환경 안전한 방충제의 플랫폼화를 노리는 기업이 등장.

과제와 전망

1. 페로몬 화학 구조의 동정——초미량 추출 기술과 질량 분석의 돌파구가 필요.

2. 암수 커뮤니케이션의 뇌 회로——칼슘 이미징으로 구애 자극에 응답하는 신경군을 추적하는 연구가 시작.

3. 멀티오믹스 비교——4종＋근연 8종의 게노믹스·메타볼로믹스·메타게놈을 통합하여, 환경 요인 vs. 유전 요인을 풀어내는 국제 컨소시엄이 신청 단계.

결론

쌀알 크기의 기생벌은, 진화론의 고전적 명제 「형태인가 행동인가, 아니면 화학인가?」에 대해, 「그 모든 것이 겹쳐지는 복합적 시너지다」라는 답을 제시했다. 나소니아의 뺨에 빛나는 작은 선은, 우리의 상상 이상으로 많은 생물학적 스토리를 담고 있다.