DNA 분석이 개척하는 아메리칸 랍스터 유생의 식탁 — 현미경 관찰 × eDNA 메타바코딩 × 타겟 PCR이 가져오는 새로운 발견 —

1. 서론——바닷가재와 메인 만의 경제·문화적 배경

아메리칸 바닷가재(Homarus americanus)는 미국 북동부 어업 경제를 지탱하는 상징적인 존재로, 특히 메인 주에서는 연간 10억 달러 규모의 어획량을 자랑한다. 그러나 어획 통계가 보여주듯, 자원량은 기후변화, 먹이 자원, 병해의 영향을 받으며 장기적으로 변동하고 있다. 유생기는 불과 몇 주에 불과하지만, 그 생존율이 어획 가능량을 결정짓는 병목현상이 되고 있다고 생각된다.phys.org

2. 유생 바닷가재 연구의 과제

유생은 몸길이 약 6 mm, 위의 크기는 핀 머리 정도에 불과하여, 기존의 현미경 관찰만으로는 위 내용물의 대부분을 차지하는 연체 플랑크톤이나 미생물을 식별할 수 없다. 이것이 "무엇을 먹고 살아남는가"라는 기본 명제를 오랫동안 미해결 상태로 남겨왔다.phys.orgdx.plos.org

3. 연구의 개요와 목적

연구팀은 "보이는 것"과 "보이지 않는 것"을 동시에 포착하는 삼위일체 모델을 설계했다.

1. 현미경 관찰로 경조직 확인

2. eDNA 메타바코딩으로 다양한 DNA 조각을 포괄적으로 분석

3. 타겟 PCR로 생태학적 키스톤 종으로 여겨지는Calanus finmarchicus의 섭식을 고감도로 검출
   이를 통해 유생기의 식성을 고해상도로 그려내는 것이 목표이다.phys.orgdx.plos.org

4. 방법① 기존의 현미경 관찰

112개체의 위 내용물을 신중히 해부·관찰한 결과, 절지동물의 외골격 조각이 가장 많이 확인되었고, 어란이나 연체동물 껍질 조각도 약간 포함되어 있었다. 그러나 소화 과정에서 연조직은 용해되기 쉬워, 분류학적 식별은 문 수준에 그치는 경우가 대부분이었다.dx.plos.org

5. 방법② eDNA 메타바코딩

다음으로, 유생 위의 내용물에서 추출한 DNA를 "유니버설 프라이머"로 증폭·차세대 시퀀스 분석을 수행했다. 독자적으로 설계한바닷가재 DNA 차단제를 첨가하여 숙주 DNA에 의한 신호 마스크를 줄임으로써, 거미불가사리, 갯지렁이, 규조류, 미세 진균 등 기존에 검출이 어려웠던 연체·단세포 생물군이 다수 검출되었다.phys.orgdx.plos.org

6. 방법③ 타겟 PCR에 의한 종 특이적 검출

Calanus finmarchicus는 북대서양 먹이망의 기반 종이며, 유생 바닷가재의 성장에 필수적이라는 가설이 있었다. 연구팀은 COVID-19 검사와 유사한 프로브형 실시간 PCR을 개발하여, 48개체 중 10개체(20.8%)에서 동일 종 DNA를 검출했다. 이는 환경 중의 출현 빈도를 초과하는 비율로, 선택적 섭식의 가능성이 시사되었다.phys.orgdx.plos.org

7. 결과——다양한 포식 대상과 새로운 발견

• 경조직 유래 절지동물: 현미경·메타바코딩 양쪽에서 우점

• 연조직 생물(갯지렁이·해파리 유생·어란): 메타바코딩에서 고빈도 검출

• 단세포 진핵생물(미세 조류·원생 생물): 기존 방법으로는 검출이 어려웠으나 본 연구에서 처음 확인
  
  
  이 멀티스케일 분석을 통해 유생 바닷가재는 예상보다 다양한 식탁을 가지고 있음이 밝혀졌다.dx.plos.org

8. Calanus finmarchicus의 핵심 생물학적 역할

칼라누스는 지질이 풍부하고 고칼로리이기 때문에, 유생의 빠른 성장을 촉진하는 "슈퍼푸드"로 여겨진다. 메인 만에서는 해수 온도 상승으로 인해 분포 영역이 북상하는 경향이 보고되고 있어, 어업 자원 관리상 향후 공급량 변동 모니터링이 시급하다.phys.org

9. 해양 온난화와 플랑크톤 군집 변동

기후 모델에 따르면, 표층 수온이 단 1 °C 상승하더라도 플랑크톤 군집의 계절 변동이 앞당겨져 유생 바닷가재의 부화 시기와의 미스매치가 확대될 가능성이 지적된다. 먹이 부족은 초기 사망률을 높이고, 결과적으로 어획량 감소와 가격 급등 위험을 초래한다.

10. 어업·연안 커뮤니티에 대한 시사점

메인 주의 바닷가재 어업은 지역 경제의 생명선이며, 본 연구는 "유생기의 먹이 자원 확보＝성체 자원의 안정화"라는 인과 루프를 뒷받침했다. 자원 관리 기관은 플랑크톤 관측 부이와 eDNA 자동 분석 장치의 도입으로 실시간 모니터링을 강화해야 할 것이다.

11. 기술적 과제와 향후 연구

• eDNA 메타바코딩의 정량성 향상

• 차단 프라이머의 범용화와 비용 절감

• 다중 타겟 PCR에 의한 동시 검출 패널 개발

• 시계열 샘플링으로 먹이 자원 변동과 유생 생존율을 연결하는 장기 모니터링

12. 일본의 수산 연구에의 응용

일본 근해에서도 이세에비나 쿠루마에비 등 고부가가치 갑각류의 유생 식성 해명은 늦어지고 있다. eDNA와 현미경을 병용하는 본 연구의 프레임워크는, 아마미 군도나 오가사와라 제도의 착저 전 유생 조사에도 전용 가능하며, 국산 새우의 종묘 방류나 자원 평가에 새로운 평가 축을 제공할 것이다.

13. 요약

• 현미경＋eDNA＋타겟 PCR의 삼위일체 분석으로 유생 바닷가재의 다양한 식성이 처음으로 정량적으로 밝혀졌다

• Calanus finmarchicus가 유생의 주요 먹이일 가능성이 높다

• 먹이 자원의 변동은 미래의 바닷가재 어업 수익에 직결된다

• 본 방법은 일본의 수산 자원 관리에도 응용할 수 있는 보편성을 가진다
  
  

참고 기사 목록

• Phys.org「New methods complement old in revealing diet of larval lobsters」（2025년 6월 26일）
  
  

• Ascher, A. et al. “Contemporary eDNA methods complement conventional microscopy in zooplankton diet studies: Case study with American lobster postlarvae.” PLOS ONE 20(6): e0325889 (2025)
  
  

• University of Maine Press Release “UMaine-led study sheds light on larval lobster diets” (2025)
  
  

• Wahle, R. A., & Fields, D. M. “Plankton dynamics and lobster recruitment in a warming Gulf of Maine” Journal of Crustacean Research 45(2): 101–118 (2024)
  
  

• 새로운 방법이 기존 방법을 보완하여 유생 바닷가재의 식성을 밝히다