1950년대 제2차 세계대전 이후, 진드기 감염은 전 세계적으로 거의 근절되었습니다.살충디클로로디페닐트리클로로에탄, 즉 DDT는 현재 사용이 금지된 화학물질입니다. 그러나 이후 전 세계적으로 도시 해충이 다시 급증하면서 해충 방제에 사용되는 다양한 살충제에 내성을 갖게 되었습니다.
의학곤충학 저널에 게재된 한 연구에 따르면, 도시곤충학자 워런 부스가 이끄는 버지니아 공대 연구팀이 살충제 내성으로 이어질 수 있는 유전자 돌연변이를 발견한 과정이 자세히 나와 있습니다.
이 발견은 부스가 대학원생 카밀라 블록의 분자 연구 기술을 향상시키기 위해 조직한 연구의 결과입니다.
도시 해충 전문가인 부스는 독일 바퀴벌레와 흰파리의 신경 세포에서 살충제 내성을 유발하는 유전자 돌연변이를 오래전부터 발견해 왔습니다. 부스는 블록에게 2008년부터 2022년까지 북미 해충 방제 회사들이 수집한 134종의 빈대 개체군에서 각각 한 마리씩 빈대를 채취하여 모두 동일한 세포 돌연변이를 가지고 있는지 확인해 보라고 제안했습니다. 그 결과, 서로 다른 두 개체군에서 발견된 두 마리의 빈대가 동일한 세포 돌연변이를 가지고 있는 것으로 나타났습니다.
"이게 제가 마지막으로 가지고 온 24개의 샘플입니다." 곤충학을 연구하고 침입종 파트너십(Invasive Species Partnership) 회원인 불록은 말했다. "분자 연구를 해본 적이 없어서 이 모든 분자적 기술을 갖추는 게 제게는 매우 중요했습니다."
빈대 감염은 대량 근친 교배로 인해 유전적으로 균일하기 때문에, 각 표본에서 단 하나의 표본만이 일반적으로 전체 개체군을 대표할 수 있습니다. 그러나 부스는 불록이 실제로 돌연변이를 발견했는지 확인하고 싶어서, 확인된 두 개체군의 모든 표본을 검사했습니다.
"두 집단에서 몇몇 개체를 다시 검사해 보니, 모두 돌연변이를 가지고 있는 것으로 나타났습니다." 부스는 말했다. "그러니까 그들의 돌연변이는 고정되어 있고, 독일 바퀴벌레에서 발견된 것과 동일한 돌연변이입니다."
부스는 독일 바퀴벌레를 연구하면서 살충제에 대한 저항성이 신경계 세포의 유전적 돌연변이로 인한 것이며, 이러한 메커니즘은 환경적으로 결정된다는 사실을 알아냈습니다.
"Rdl 유전자라는 유전자가 있습니다. 이 유전자는 다른 많은 해충 종에서도 발견되었으며, 디엘드린이라는 살충제에 대한 내성과 관련이 있습니다."라고 프랄린 생명과학 연구소에서 근무하는 부스는 말했습니다. "이 돌연변이는 모든 독일 바퀴벌레에 존재합니다. 이 돌연변이가 없는 개체군을 아직 발견하지 못했다는 것이 놀랍습니다."
부스는 실험실에서 빈대에 효과가 있는 것으로 입증된 두 가지 살충제인 피프로닐과 디엘드린은 동일한 작용 기전을 가지고 있기 때문에, 이 돌연변이는 이론적으로 빈대가 두 가지 모두에 내성을 갖게 했다고 말했습니다. 디엘드린은 1990년대부터 사용이 금지되었지만, 피프로닐은 현재 고양이와 개의 국소 벼룩 방제에만 사용되고 있으며 빈대에는 사용되지 않습니다.
부스는 국소 피프로닐 치료를 사용하는 많은 반려동물 주인들이 고양이와 개가 함께 자도록 허용하여 침구가 피프로닐 잔류물에 노출될 수 있다고 추측합니다. 만약 빈대가 그러한 환경에 유입된다면, 의도치 않게 피프로닐에 노출될 수 있으며, 이로 인해 빈대 개체군에서 돌연변이가 선택될 수 있습니다.
부스는 "이 돌연변이가 새로운 것인지, 이후에 발생한 것인지, 이 시기에 발생한 것인지, 아니면 100년 전부터 인구에 존재했는지는 알 수 없습니다."라고 말했습니다.
다음 단계는 탐색 범위를 확대하여 전 세계 여러 지역, 특히 유럽에서 이러한 돌연변이를 찾고, 박물관 표본 중에서 서로 다른 시기에 발견된 빈대를 찾아내는 것입니다. 빈대는 백만 년 이상 존재해 왔기 때문입니다.
2024년 11월, 부스의 연구실은 처음으로 흔한 빈대의 전체 유전체를 시퀀싱하는 데 성공했습니다.
부스는 박물관 DNA의 문제점은 매우 빠르게 작은 조각으로 분해된다는 점이라고 지적했지만, 이제 연구자들은 염색체 수준의 템플릿을 가지고 있어서 그 조각들을 가져다가 염색체로 재배열하여 유전자와 유전체를 재구성할 수 있다고 말했습니다.
부스는 자신의 연구실이 해충 구제 회사와 협력하고 있으며, 유전자 염기서열 분석 작업을 통해 전 세계의 빈대가 발견되는 곳을 더 잘 이해하고 빈대를 없애는 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.
불록은 분자생물학 기술을 연마했으므로 이제 도시 진화에 대한 연구를 계속할 수 있기를 기대하고 있습니다.
"저는 진화론을 좋아해요. 정말 흥미롭다고 생각해요." 블록은 말했다. "사람들은 이 도시 생물들과 더 깊은 유대감을 형성하고 있고, 사람들이 빈대에 관심을 갖도록 하는 것이 더 쉽다고 생각해요. 빈대를 직접 경험할 수 있으니까요."
게시 시간: 2025년 5월 13일