작지만 위대한 30여년의 연구 여정: 멸종위기종 한강납줄개의 비밀

우리 곁의 작은 생명, 한강납줄개를 소개합니다.

우리 강에는 눈에 잘 띄지 않지만 놀라운 생명력을 지닌 존재들이 살아갑니다. 그중 하나가 바로 한국 고유종이자 멸종위기 야생생물 II급으로 지정된 '한강납줄개'(Rhodeus pseudosericeus)입니다. 이 작은 물고기는 살아있는 민물조개의 아가미 속에 알을 낳는 독특하고도 경이로운 번식 습성을 가지고 있습니다. 겉보기에는 평범한 작은 물고기일지 모르지만, 그 유전자 속에는 수만 년에 걸친 빙하기의 흔적, 대륙을 넘나드는 진화의 역사, 그리고 치열한 생존 전략의 비밀이 담겨 있습니다. 이 글은 한강납줄개라는 작은 생명에 숨겨진 거대한 비밀을 파헤치기 위해, 이름조차 없던 시절부터 시작된 과학자들의 끈질긴 연구 여정을 따라가는 기록입니다.

1. 오해에서 시작된 발견: '가짜'가 아닌 '진짜' 새로운 종

한강납줄개 연구의 역사는 하나의 '오해'에서 시작되었습니다. 1993년, 이 물고기가 국내(남한)에서 처음 발견되었을 때, 연구자들은 이미 알려진 종인 '납줄개'(Rhodeus sericeus)로 동정했습니다. 외형이 매우 비슷했기 때문입니다. 하지만 일부 학자들은 미세한 형태적 차이에 주목했고, 이는 곧 놀라운 발견으로 이어졌습니다. 2001년, 정밀한 형태 비교 연구를 통해 이 물고기가 기존의 납줄개와는 뚜렷이 구분되는 별개의 종임이 마침내 밝혀졌습니다. 이로써 '가짜납줄개'라는 뜻의 Rhodeus pseudosericeus라는 새로운 학명을 부여받게 되었습니다. '가짜'라는 이름이 붙었지만, 사실은 세상에 처음 알려진 '진짜' 새로운 종이었던 셈입니다. 이처럼 정확한 '이름 찾기' 과정은 한강납줄개의 고유성을 인정하고, 그 정체를 본격적으로 파헤치는 심도 있는 연구의 출발점이 되었습니다.

2. 고대의 흔적을 찾아서: 한강납줄개의 기원은 어디일까?

정확한 이름을 찾아준 다음, 과학자들은 더 근본적인 질문에 부딪혔습니다: '이 작은 물고기는 대체 어디에서, 어떻게 우리 강으로 오게 된 것일까?' 그 해답의 실마리는 빙하기의 기억을 품고 있는 유전자 속에 있었습니다.

2014년 영남대학교 연구진은 특정 유전자, 즉 미토콘드리아 시토크롬 b(cytochrome b)를 분석하여 그 기원을 추적했습니다. 분석 결과, 한강납줄개는 아무르강 유역에 서식하는 납줄개(R. sericeus) 및 유럽에 사는 유럽납줄개(R. amarus) 그룹과 유전적으로 가장 가까운 자매 관계임이 드러났습니다. 이 관계를 설명하기 위해 연구진은 빙하기의 지도를 펼쳤습니다. 빙하기 시절, 해수면은 지금보다 훨씬 낮았고, 이때 한반도 서해안의 강들은 중국 대륙을 흐르던 거대한 '고대 황하강(paleo-Huang He River)'과 연결되어 있었을 가능성이 큽니다. 한강납줄개의 조상이 이 고대 강줄기를 통해 한반도 서쪽 연안으로 흘러들어왔고, 이후 빙하기가 끝나고 해수면이 상승하면서 강들이 분리되자 각 하천에 격리되어 오늘날의 분포를 이루게 되었다는 가설이 세워졌습니다.

더욱 흥미로운 점은, 이 연구가 아무르강의 납줄개가 한반도로 유입되었다기보다, 오히려 한반도의 한강납줄개(혹은 그 조상)가 대륙으로 퍼져나가 현재의 납줄개와 유럽납줄개가 되었을 가능성을 시사한다는 것입니다. 작은 물고기의 유전자 하나가 수만 년 전의 대륙과 강의 역사를 재구성하는 열쇠가 된 순간이었습니다.

3. 유전체 깊은 곳의 수수께끼: 분류학에 던져진 새로운 질문

2014년의 시토크롬 b 유전자 분석은 한강납줄개의 거대한 이동 경로를 보여주었지만, 그것은 책의 한 챕터에 불과했습니다. 더 깊은 진실, 즉 납자루과(Acheilognathidae) 전체의 족보에서 한강납줄개의 정확한 위치를 알기 위해, 영남대학교 연구진은 2016년 유전 정보가 훨씬 더 많이 담긴 미토콘드리아 유전체 전체(mitogenome)를 해독하기로 결정했습니다. 하지만 그 결과는 기존의 이해를 명쾌하게 만들기보다, 오히려 더 복잡하고 흥미로운 수수께끼를 던졌습니다.

마치 한 가족의 족보를 조사하는데, 호적등본(전체 유전체)은 전통적인 가계도와 일치했지만, 가족 구성원들의 개인적인 일기장(단백질 암호화 유전자)을 보니 일부가 다른 가족과 더 친밀한 관계를 맺고 있다는 충격적인 사실을 발견한 것과 같았습니다.

• 전체 미토콘드리아 유전체 분석: 기능적 유전자뿐만 아니라 구조적 유전자까지 모두 포함한 분석에서는, 납자루과의 3개 속(Rhodeus, Tanakia, Acheilognathus)이 각각 독립적인 그룹을 형성한다는 전통적인 분류를 지지했습니다.
• 단백질 암호화 유전자만 분석: 반면, 실제 단백질을 만드는 기능적 유전자들만 따로 분석하자 Rhodeus 속이 하나의 그룹으로 묶이지 않았습니다. 놀랍게도 한강납줄개(R. pseudosericeus)는 같은 속의 다른 종들보다 오히려 Tanakia 속의 종들과 더 가깝게 나타나는 복잡한 관계를 보였습니다.

이 상반된 결과는 우리가 기존에 가졌던 깔끔한 분류 체계에 던져진 거대한 질문이었습니다. 유전체의 다른 부분이 서로 다른 진화의 역사를 이야기하고 있다는 이 발견은, 납자루과 전체의 분류체계를 근본적으로 재검토해야 할 필요성을 시사하며, 진화의 역사가 여전히 풀리지 않은 비밀을 품고 있음을 보여주었습니다.

4. 살아남기 위한 전략: 지역별 집단은 어떻게 다를까?

종 전체의 거대한 역사를 이해했지만, 이것만으로는 당장의 '보전' 계획을 세울 수 없었습니다. 눈앞의 한강납줄개를 지키기 위해서는 현재 우리 강에 살고 있는 집단들이 서로 어떻게 다르고, 각자 어떤 환경에 적응하며 살아가는지를 알아야 했습니다. 이를 위해 2021년 영남대학교 연구진은 목적이 다른 두 개의 현미경, 즉 '중립 표지자'와 '적응 표지자'를 동시에 사용하기로 했습니다.

• 첫 번째 현미경, 중립 표지자 (마이크로새틀라이트): 이 유전 표지자는 환경 적응과 무관하게, 오직 집단의 역사(얼마나 오래 격리되었는가)를 보여줍니다. 분석 결과, 한강 수계 집단과 대천천-무한천 수계 집단은 유전적으로 뚜렷하게 구분되었습니다. 이는 두 지역의 집단이 지리적으로 아주 오랫동안 단절되어 각자의 길을 걸어왔음을 의미합니다.
• 두 번째 현미경, 적응 표지자 (MHC 유전자): 면역 시스템, 즉 질병 저항성과 관련된 이 유전자는 각 집단이 어떤 환경에 적응하며 살아왔는지(생존의 역사)를 보여줍니다. 구체적으로 DAB1과 DAB3 유전자를 분석한 결과, 이 유전자 역시 두 지역 그룹 간에 뚜렷한 차이를 보였습니다. 이는 각 집단이 서식하는 지역의 서로 다른 병원체 환경에 맞추어 면역 시스템을 다르게 진화시켜 왔을 가능성을 강력하게 시사합니다.

결론적으로 두 지역 집단은 단순히 지리적으로 떨어져 있었을 뿐만 아니라, 각자의 환경에서 살아남기 위해 서로 다른 생존 전략을 발전시켜 온 것입니다.

5. 연구에서 보전으로: 과학적 증거가 제시하는 미래

지금까지 축적된 모든 연구 결과는 하나의 중요한 결론으로 귀결됩니다. 바로 한강납줄개를 효과적으로 보전하기 위한 과학적 전략입니다. 집단의 오랜 격리 역사를 보여주는 '중립 표지자'와 각기 다른 환경에 대한 생존 전략을 보여주는 '적응 표지자', 이 두 가지 독립적인 증거가 모두 같은 방향을 가리키고 있습니다. 바로 두 지역 집단이 서로 다른 진화적 경로를 걸어왔다는 명백한 사실입니다.

이를 바탕으로 연구진은 한강 수계 집단과 대천천-무한천 수계 집단을 반드시 별개의 '보전 단위(conservation units)'로 설정하여 관리해야 한다고 제안했습니다. '보전 단위'란 각 지역의 집단을 서로 다른 '국가대표팀'으로 인정하는 것과 같습니다. 선수 구성과 훈련 방식, 주특기가 다른 두 팀을 섞어버리면 고유의 강점이 사라지듯, 두 집단을 구분 없이 섞는 것은 수만 년에 걸쳐 쌓아온 각자의 고유한 유전적 특성과 생존 전략을 파괴하는 행위입니다. 각 집단의 다양성을 지키는 것이 종 전체의 생존 가능성을 높이는 핵심 전략인 것입니다.

결론: 작은 물고기가 들려주는 거대한 이야기

단순한 종의 발견과 오해에서 시작된 한강납줄개의 연구 여정은 우리를 빙하기의 대륙 이동, 유전체 속에 숨겨진 진화의 수수께끼, 그리고 현대의 집단 유전학과 보전 전략 수립에 이르기까지 광대한 시간과 공간으로 이끌었습니다.

 

이 작은 물고기 하나를 깊이 있게 연구하는 과정은 단순히 한 종의 생태를 이해하는 것을 넘어, 생명이 어떻게 변화하고 적응하며 살아남았는지에 대한 거대한 역사를 들여다보는 창이 됩니다. 한강납줄개의 이야기는 우리 곁의 작은 생명 하나하나가 품고 있는 가치와 생물다양성 보전이 왜 중요한지를 다시 한번 일깨워 줍니다. 과학의 힘으로 밝혀낸 이들의 비밀이 미래 세대에도 한강납줄개가 우리 강에서 살아 숨 쉴 수 있도록 지켜주는 든든한 등대가 되기를 바랍니다.