종의 합성 이론은 '배추속 식물에 관한 게놈 분석'이라는 박사 논문을 통하여 최초로 학계에 발표했다. 배추(B. campestris, 염색체 수 n=10)와 양배추(B. oleracea 염색체 수 n=9) 씨앗을 교배해 새로운 식물을 만들어 냈다. 새로운 식물의 염색체 수는 19개이고 이는 배추의 염색체 개수 10개와 양배추의 염색체 개수 9개에서 유래된 것을 입증하였다. 결국, 이 새로운 식물은 기존의 자연 상에 존재하던 유채(B. napus 염색체 수 n=19)와 같은 식물임을 증명한 것이다. 이뿐만 아니라 배추와 흑겨자(B. nigra 염색체 수 n=8)를 교배하면 갓(B. Juncea 염색체 수 n=18)이 만들어지고 흑겨자와 양배추를 교배하면 에티오피아 겨자(B. carinata)가 만들어지는 것을 밝혀냈는데 이를 우장춘의 삼각형(U's triangle)이라 부른다. 이 발견의 의의는 속이 같고 종이 다른 식물이 유전적으로 서로 연결돼 있다는 사실을 처음으로 증명한 것이다.

우장춘의 삼각형 증명 #

우장춘의 삼각형 모식도를 통한 증명 #

그림 1. 우장춘의 삼각형 모식도, 원 안은 염색체로 녹색은 배추(n=10), 파란색은 양배추(n=9), 빨간색은 흑겨자(n=8)의 염색체이며 n은 염색체 수다. 이들 사이에서 에디오피아 겨자(n=17), 갓(n=18), 유채(n=19)를 만들 수 있다.

염색체 추적을 통한 증명 #

그림 2. 유채 유전자 분석을 통해 '오메가6 지방산' 생산 유전자가 배추와 양배추에서 유래되었음을 증명, 오메가6 지방산 생산 유전자인 'FAD2 불포화지방산 생산 유전자'가 4개 존재하며, 그중 2개는 배추에서 나머지 2개는 양배추에서 각각 유래됐음이 밝혀낸 것이다.

DNA 수준에서의 증명 #

농촌진흥청 국립 농업과학원과 서울대학교 양태진 교수님 연구팀은 우의삼각형(U’s Triangle)을 전자 수준에서 증명했다. 해당 연구는 우의삼각형에 속하는 배추속 6종(배추, 양배추, 흑겨자, 유채, 갓, 에티오피아 겨자)과 근연식물 무 1종을 포함한 총 7종 28품종을 대상으로 실시했다. 광합성에 필수적인 엽록체의 유전체 서열과 단백질 조립에 필요한 리보솜의 유전자 서열을 해독해 진화 비교 분석한 것이다.

그림 3. 우의 삼각형 재해석

그림 4. 28품종의 진화 계통도

연구를 통해 배추와 양배추, 흑겨자는 1,600만 년 전에 6배체(염색체 수가 기본수의 6배)인 세포나 개체화 되었다가 재분화 됐음을 반복서열 및 진화분석으로 밝혔다. 또한, 유채와 갓, 에티오피아 겨자는 1만 년 전 자연교잡으로 이질배수체 현상으로 만들어진 합성종임도 증명했다. 배추와 양배추, 흑겨자의 진화 이력을 밝히고 유채, 갓, 에티오피아 겨자가 자연교잡으로 만들어진 합성종임을 밝힘으로써 우장춘 박사의 종의 합성 이론을 식물 표현형뿐만 아니라 DNA 서열 정보 수준에서 증명한 것이다.

해당 연구의 의의 #

종의 기원 이론 증명 #

같은 종끼리만 교배가 가능하다는 것이 학계의 정설이었다. 하지만 우장춘 박사님은 같은 속에 속한 다른 두 종끼리 교배하면 같은 속에 속한 또 다른 종이 탄생할 수 있다는 사실을 입증했다.

다윈의 진화론은 서로 다른 종이 각자 환경에 적응해 개별적으로 진화한다는 내용이다. 우장춘 박사의 '종의 합성' 이론은 서로 다른 종이 교배를 통해 새로운 종으로 진화할 수 있다는 가능성을 제시하였다.

종의 합성은 두 식물이 가진 염색체의 2배체, 즉 2n의 각각의 n이 서로 모여 다른 식물을 이룬다는 것을 보여주는 사례이다. 즉 배추, 흑겨자, 양배추 등 세 개의 종 사이에 자연적인 교배가 일어나 유채와 같은 새로운 종이 만들어졌을 수 있다는 것을 입증하는 것이다. 이를 통해 진화론의 '종은 자연도태의 결과로 성립된다'는 내용을 보충하는 것으로 평가받고 있다.

실용화 #

배추, 무, 유채, 양배추, 갓, 겨자 등의 신품종 개발기간 단축 및 분자마커 및 DNA칩을 이용한 유전자원 구별 및 GMO 품종 판별 효율화를 기대하고 있다.

Reference #

• 동아싸이언스 우장춘의 삼각형
• 농촌진흥천 보도자료 5.28일 유전체 정보로 우장춘 박사 우의삼각형(U’s Triangle) 증명
• 그림 1. by Adenosine(English Wikipedia) CC BY-SA 2.5
• 그림 2. 충북일보 2013.10.28 유채 '오메가6 지방산' 배추·양배추에서 유래 기사 발췌
• 그림 3. 그림 4 유전체 정보로 우장춘 박사 우의삼각형(U’s Triangle) 증명에서 발췌