뱀 은 왜 다리 가 없 을까 ? | 1 boon 
 뱀 은 왜 다리 가 없 을까 ? 
 55 , 738 읽 음 2017 . 05 . 15 
 뭘 보 냐 . 물려 볼래 ? 
 출처 < sciencemag . org > 
 뱀 은 파충류 임 에 도 불구 하 고 육상 척추 동물 이 라면 대부분 가지 고 있 는 다리 를 완전히 잃어버렸 습니다 . 처음 부터 그랬 던 건 아닙니다 . 약 1 억 5 천만 년 전 뱀 의 조상 에게 는 다리 가 있 었 습니다 . 지금 도 비단 뱀 과 보 아 뱀 은 몸 속 에 작 은 다리뼈 가 남 아 있 다고 합니다 . 
 뱀 조상 의 뼈 
 출처 < phenomena . nationalgeographic > 
 남 아 있 는 작 은 다리 뼈 
 출처 < guam . net / pub / sshs > 
 다리 발달 조절 하 는 유전자 
 뱀 은 다른 동물 들 과 다르 게 다리 가 없 고 몸 을 구불구불 거리 며 움직입니다 . 과학자 들 은 1999 년 처음 으로 그 이유 를 밝힐 단서 를 찾 았 습니다 . 플로리다 대학 의 생물학자 마틴 콘 ( Martin Cohn ) 은 뱀 의 배아 에 주목 했 는데요 . 몇몇 유전자 의 발현 패턴 이 다른 파충류 와 는 달랐 습니다 . 성장 인자 를 처리 하 면 뱀 배아 에게서 다리 를 자라 게 도 할 수 도 있 다는 사실 을 발견 했 습니다 . 안타깝 게 도 그 당시 에 는 유전자 를 더 깊이 관찰 할 수 있 는 기술 이 개발 되 기 전 이 어서 그 이상 의 진척 은 없 었 습니다 . 
 출처 < geneticdisorders > 
 4 년 뒤 또 다른 힌트 가 등장 했 습니다 . 하버드 대학 의 발달 생물학 교수 제임스 헨 켄 ( James Hanken ) 과 동료 연구자 들 은 마틴 콘 이 발견 한 유전자 들 중 하나 가 도마뱀 의 다리 길이 를 조절 하 는 역할 을 한다는 사실 을 발견 했 습니다 . 이 유전자 를 유명 게임 캐릭터 이름 을 따 ‘ 소닉 헤지 호그 ’ 로 이름 붙였 습니다 . 그 들 은 이 ‘ 소닉 ’ 유전자 를 연구 하 면 뱀 의 다리 가 사라진 이유 를 알 수 있 을 거 라고 생각 했 습니다 . 
 유전자 의 스위치 , 인 핸 서 
 비단뱀 은 태어나 기 전 배아 발달 과정 중 에 다리 가 자라 기 시작 합니다 . 하지만 다리 는 완전 한 다리 가 되 진 않 고 끝내 완성 되 지 도 못 합니다 . 마틴 콘 박사 는 이 비단뱀 의 다리 형성 과정 을 연구 했 습니다 . 
 다행히 1999 년 과 다르 게 2016 년 현재 생명 공학 기술 이 상당 부분 진보 했 습니다 . 발생 과정 에서 도 유전자 를 관찰 하 거나 조작 할 수 있 는 여러 방법 이 개발 되 었 습니다 . 유전자 에 는 유전자 의 발현 을 조절 하 는 부위 가 있 는데 이 를 ‘ 인 핸 서 ( enhancer ) ’ 라고 부릅니다 . 유전자 를 켜 고 끄 는 스위치 와 같 습니다 . 마틴 콘 과 대학원 생 프란시스카 릴 ( Francisca Leal ) 은 다리 의 발달 을 제어 하 는 ‘ 소닉 헤지 호그 ’ 유전자 의 인 핸 서 부위 에서 세 군데 의 DNA 손상 을 찾아냈 습니다 . 
 인 핸 서 의 작용 
 출처 < igtrcn . org / finding - enhancers - in - mosquitoes - and - beyond > 
 인 핸 서에 는 유전자 의 발현 을 조절 하 는 단백질 이 붙 게 됩니다 . 그런데 뱀 의 경우 처럼 인 핸 서가 부분 적 으로 손상 된 DNA 에 는 이 단백질 이 붙 기 힘듭니다 . 
 결과 적 으로 이 유전자 는 한시 적 으로 배아 상태 에서 만 잠깐 발현 하 고 맙니다 . 다리 뼈 흔적 조차 남 아 있 지 않 은 다른 뱀 들 은 이 인 핸 서 부분 이 더 많이 삭제 되 어 있 습니다 . 그러면 이 유전자 는 처음 부터 스위치 가 켜 지 지 도 않 습니다 . 마틴 콘 의 의 이 연구 결과 는 올해 10 월 < Current biology > 에 게재 되 었 습니다 . 
 마틴 콘 박사 만 뱀 이 다리 가 사라진 이유 에 관심 을 가진 게 아닙니다 . 캘리포니아 버클리 국립 연구소 유전학 자 악셀 비젤 ( Axel Visel ) 또한 보 아 뱀 과 비단뱀 에서 다리 가 없 어 지 게 만드 는 유전자 를 추적 했 죠 . 보 아 뱀 과 비단뱀 은 다리 의 흔적 이 남 아 있 는 반면 , 독사 와 코브라 와 같 은 뱀 들 은 다리 의 흔적 이 완전히 없 어 지 도록 진화 했 습니다 . 
 악셀 은 다리 의 흔적 이 있 는 뱀 과 완전히 사라진 뱀 들 간 의 유전체 를 비교 했 습니다 . 결과 는 같 았 습니다 . 다리 가 완전히 사라진 뱀 들 의 ‘ 소닉 헤지 호그 ’ 유전자 인 핸 서 부위 에 더 많 은 DNA 결손 과 돌연변이 를 확인 할 수 있 었 습니다 . 
 심지어 인 핸 서 를 바꾸 면 유전자 를 켜 고 끌 수 있 다 
 악셀 연구 팀 은 한 걸음 더 나아가 쥐 를 이용 해서 ‘ 소닉 헤지 호그 ’ 유전자 의 인 핸 서 부위 돌연변이 가 정말로 다리 발달 과정 에 영향 을 미친다는 사실 을 보여 주 었 습니다 . CRISPR - Cas 9 유전자 편집 도구 를 이용 해 설치류 쥐 의 인 핸 서 부분 을 뱀 의 인 핸 서 부분 으로 바꿨 습니다 . 물고기 나 사람 의 인 핸 서 와 도 교체 해 봤 습니다 . 
 출처 < cell . com > 
 물고기 나 사람 처럼 아예 다른 종 의 인 핸 서 부분 을 사용 해도 쥐 의 다리 는 정상 적 으로 발달 했 습니다 . 하지만 뱀 의 인 핸 서 부분 으로 교체 하 자 쥐 의 다리 는 조그만 혹 으로 변했 습니다 . 위 사진 처럼 말 이 죠 . 마지막 으로 뱀 의 인 핸 서 에서 삭제 된 DNA 를 다시 넣 어서 수정 한 뒤 쥐 에게 넣 어 주 자 다리 가 정상 적 으로 성장 했 습니다 . 이 연구 결과 는 2016 년 10 월 < Cell > 에 게재 되 었 습니다 . 
 물론 과학자 들 은 뱀 이 다리 를 포기 하 고 구불구불 한 형태 로 진화 한 게 단순히 이 인 핸 서 의 변화 만 으로 모두 설명 될 수 는 없 다고 생각 합니다 . 뱀 이 다리 를 잃 어 버리 는 진화 과정 중 에 이번 돌연변이 가 첫 번 째 단계 가 아닐지 도 모르 죠 . 다른 유전자 가 관여 했 을 수 도 있 습니다 . 하지만 헨 켄 박사 는 분명히 이 유전자 의 변화 가 뱀 이 다리 를 잃 어 버리 는 데 에 매우 중요 한 역할 을 했 을 거 라고 말 합니다 . 
 다시 다리 를 갖 게 할 수 도 ? 
 지금 까지 다리 를 가진 뱀 화석 에 대한 많 은 논쟁 이 있 었 습니다 . 이번 연구 결과 가 그 논쟁 을 끝내 는 데 에 도움 이 될 지도 모릅니다 . 지금 까지 고생물학 자 들 은 다리 가 있 는 뱀 들 가운데 서 다리 가 없 는 모든 뱀 의 조상 이 출현 했 다고 가정 하 고 계통수 를 그려 왔 습니다 . 즉 , 뱀 의 다리 가 사라지 는 사건 이 단 한 번 일어났 다고 생각 하 는 것 입니다 . 
 그런데 말 입니다 . 다리 가 사라지 는 게 이렇게 간단 한 변화 로 초래 될 수 있 는 거 라면 다리 가 다시 생기 는 진화 도 그렇게 불 가능 하 지만은 않 을 겁니다 . 
 Richardson 은 “ 멸종 한 뱀 들 중 에 다리 가 있 는 몇몇 화석 들 은 다리 가 사라졌 다가 다시 생겨난 것 일 수 도 있 다 ” 라고 말 합니다 . 수백 년 동안 진화 생물학자 들 은 퇴화 해서 사라진 어떤 기관 이 다시 진화 적 으로 생겨날 수 는 없 다고 주장 해 왔 습니다 . 하지만 헨 켄 이 보여준 이번 연구 에 따르 면 그것 이 발생학 적 으로 불 가능 한 이야기 만 은 아니 라는 걸 방증 합니다 . 
 그런데 도마뱀 은 ? 
 출처 < Wikipedia > 
 출처 CrazyindianfanLizard Saves His Friend from Snake 
 참고 로 ' 도마뱀 은 다리 가 있 는 거 아닌가 ? ' 궁금 해 하 실 분 들 있 을지 모르 겠 습니다 . 도마뱀 은 뱀 이 아닙니다 . 뱀 과 도마뱀 은 같 은 조상 을 가지 고 있 는 친척 입니다 . 뱀 은 약 1 억 5 천만 년 전 에 이미 도마뱀 처럼 생긴 공통 조상 에서 진화 해 나와 독립 적 인 진화 의 길 을 걷 게 되 었 습니다 . 따라서 혹시 라도 뱀 에게서 다리 가 생긴다고 해도 도마뱀과 는 별 상관 이 없 습니다 . 인간 이 침팬지 와 분리 되 어 나온 지 는 700 만 년 밖 에 되 지 않 았 다는 점 을 참고 하 면 이해 가 편할 겁니다 . 
 분류학 적 으로 도마뱀 과 뱀 모두 뱀목 ( 有 鱗 目 , Squamata ) 에 속합니다 . 우리 가 말 하 는 ‘ 뱀 ’ 들 은 모두 뱀 아목 ( Serpentes ) 에 속합니다 일반 적 으로 뱀 은 다리 가 없 습니다 . 눈꺼풀 대신 얇 은 막 을 가지 고 있 다는 점 에서 도마뱀 과 구분 됩니다 . 또 뱀 은 대부분 귀 가 퇴화 했 지만 도마뱀 은 귀 를 가지 고 있 는 경우 가 많 습니다 . 
 하지만 서로 독립 적 으로 1 억 년 넘 게 진화 해 왔 기 때문 에 다리 가 퇴화 해 버린 도마뱀 도 있 습니다 . 따라서 분류학 자 들 은 도마뱀 과 뱀 을 외형 적 으로 구분 하 기 보다 는 유전학 적 인 방법 이나 해부학 적 인 구조 의 차이 로 분류 합니다 . 
 다리 없 는 도마뱀 
 출처 < ecolinc . vic . edu . au > 
 참고 로 delma impar 라고 불리 는 다리 없 는 도마뱀 도 있 습니다 . 
 # 다리 # 뱀 뱀 # 파충류