거미줄이 eDNA 금광이다? 자연의 끈적한 감시망, 생물다양성 모니터링의 새로운 무기

왜 생물을 '세는' 일이 어려운가

숲, 강, 습지에 어떤 동식물이 사는지 파악하는 일은 생물다양성 보전의 출발점입니다. 멸종위기종이 살아남는지, 침입종(외래종)이 들이닥쳤는지, 서식지가 어떻게 변하고 있는지 알려면 먼저 "누가 거기 사는지" 알아야 하니까요.

그런데 전통적인 방식은 사람이 직접 보고, 잡고, 세는 일에 의존합니다. 이는 노동 집약적이고 비용이 많이 들 뿐 아니라, 덤불 속 작은 동물이나 야행성 동물처럼 사람이 놓치기 쉬운 생물들은 그대로 빈틈으로 남습니다.

eDNA의 등장 — DNA로 생물 찾기

지난 10년간 생태 감시는 염기서열 분석(sequencing) 기술 덕분에 혁명적으로 달라졌습니다. 생물은 피부 세포, 점액, 분비물, 배설물 등을 통해 주변 환경에 어마어마한 양의 환경 DNA(eDNA)를 흘려보냅니다.

분뇨, 흙, 물, 공기에서 채취한 샘플만 있으면 과학자들은 그 속에 섞여 있는 DNA 조각을 읽어 어떤 종이 그 지역에 살았는지 알아낼 수 있습니다. 눈에 보이지 않더라도 DNA가 있으면 존재를 입증할 수 있다는 뜻입니다.

한 줄 요약: eDNA는 "보지 않고도 생물을 발견하는" 비침습적 모니터링 도구입니다.

하지만 과학자들은 여기서 한 발 더 나아갔습니다. 더 좋은 샘플 기질(substrate)을 찾기 시작했고, 의외의 금광을 발견합니다.

거미줄이 'eDNA의 금광'인 이유

자연적으로 끈적한 거미줄은 단순한 곤충 덫(捕食 trap)이 아닙니다. 거미 본체의 물질, 식사 후 남긴 부스러기, 그리고 결정적으로는 근처 식물과 동물의 침(saliva), 꽃가루 같은 생물 잔여물(bio-detritus)을 붙잡아 둡니다.

거미줄은 공기 중을 떠다니는 DNA를 거름 없이 잡아내기 때문에, 호주 퍼스에 있는 커틴 대학의 분자생태학자 조슈아 뉴턴 교수팀은 이것을 "지금까지 우리가 사용해 본 기질 중 아마도 가장 좋은 것 중 하나"라고 평가했습니다.

뉴턴 교수팀은 퍼스 외곽의 동물원과 야생동물 보호구역 근처에서 여러 방법으로 샘플을 채취해 비교했습니다.

뉴턴 교수팀이 이전에 꽃, 시냇물, 죽은 나무의 빈 공간, 심지어 움직이는 자동차의 필터까지 샘플링해 척추동물 개체군을 연구해 왔다는 점은, 생물다양성 모니터링 분야에서 얼마나 창의적인 샘플 소싱이 일어나고 있는지를 잘 보여줍니다.

문제는 거미의 집을 부수는 것

여기서 일이 "끈적해집니다". 의미 있는 데이터를 모으려면 약 40개의 거미줄을 물리적으로 파괴해야 했습니다. 거미 한 마리가 만든 집, 사냥터, 보금자리를 통째로 뜯어내야 한다는 뜻입니다.

"생물의 집을 수집하는 것은 우리가 하려는 모든 것에 어긋나는 일입니다." — 조슈아 뉴턴, 커틴대 분자생태학자

보전(conservation) 목적의 연구가 보전의 기본 정신—생물과 서식지를 존중하기—을 해치는 아이러니가 생겼습니다.

할로윈 가짜 거미줄이 해결책?

다행히 뉴턴 교수의 연구는 뉴질랜드 와이카토 대학의 유전학자 앤절라 맥고란 박사팀의 관심을 끌었습니다. 그녀는 아주 재미난 실험을 했습니다. 지역 할로윈 가게에서 가짜 거미줄 한 봉지를 사서, 옷걸이에 감아 밖에 걸어둔 것입니다.

진균 포자를 진짜 거미줄보다 더 잘 잡아낸다는 결과는 특히 중요합니다. 곰팡이 포자는 농업 위협의 주요 원인 중 하나인데, 합성 거미줄이 이를 조기 경보 센서로 쓸 가능성을 보여줍니다.

맥고란 연구팀은 이제 인공 거미줄이 어디서든 DNA 포획의 초능력을 모방할 수 있는지 확인하기 위해 더 큰 규모의 실험을 진행 중입니다. 저비용·고효율·비침습적이라는 세 마리 토끼를 모두 잡을 수 있다면, 전 세계 생태 모니터링의 판도를 바꿀 수 있습니다.

핵심 용어 한눈에 보기