제2차 세계 대전 이후 1950년대에 이르러서는, 특정 약제의 사용으로 전 세계적으로 빈대 문제가 거의 박멸되었습니다.살충디클로로디페닐트리클로로에탄(DDT)은 현재 사용이 금지된 화학물질입니다. 그러나 DDT 이후 전 세계적으로 도시 해충이 다시 증가했으며, 해충 방제에 사용되는 다양한 살충제에 내성을 갖게 되었습니다.
의학곤충학 저널에 발표된 한 연구는 도시곤충학자 워렌 부스가 이끄는 버지니아 공과대학 연구팀이 살충제 내성을 유발할 수 있는 유전적 돌연변이를 발견한 과정을 자세히 설명합니다.
이번 발견은 부스 교수가 대학원생 카밀라 블록의 분자 연구 능력을 향상시키기 위해 조직한 연구의 결과였다.
도시 해충 전문가인 부스는 오랫동안 독일바퀴벌레와 흰파리의 신경 세포에서 살충제에 대한 저항성을 유발하는 유전적 돌연변이를 발견했습니다. 부스는 블록에게 2008년부터 2022년까지 북미 해충 방제 회사들이 수집한 134개 빈대 개체군에서 각각 빈대 한 마리씩을 표본으로 추출하여 동일한 세포 돌연변이가 있는지 확인해 보자고 제안했습니다. 그 결과, 서로 다른 두 개체군에서 추출한 빈대 두 마리가 동일한 세포 돌연변이를 가지고 있는 것으로 나타났습니다.
곤충학을 전공하고 외래종 관리 파트너십 회원인 불록은 "이것들이 제가 최근에 채취한 24개 샘플입니다."라고 말하며, "이전에는 분자 연구를 해본 적이 없어서 이러한 분자 관련 기술들이 저에게는 매우 중요했습니다."라고 덧붙였다.
빈대 감염은 대규모 근친교배로 인해 유전적으로 균일하기 때문에 일반적으로 각 샘플에서 단 하나의 개체만이 개체군을 대표합니다. 그러나 부스는 불록이 실제로 돌연변이를 발견했는지 확인하고 싶었기 때문에 확인된 두 개체군의 모든 샘플을 검사했습니다.
부스 박사는 "두 집단에서 몇몇 개체를 다시 검사해 본 결과, 모든 개체가 돌연변이를 가지고 있는 것을 확인했습니다."라고 말했습니다. "즉, 이들의 돌연변이는 고정되어 있으며, 독일 바퀴벌레에서 발견된 것과 동일한 돌연변이입니다."
부스는 독일 바퀴벌레를 연구하면서 살충제에 대한 저항력이 신경계 세포의 유전적 돌연변이 때문이며, 이러한 메커니즘은 환경에 의해 결정된다는 것을 알게 되었습니다.
프랄린 생명과학 연구소에서도 근무하는 부스 박사는 “Rdl 유전자라는 것이 있습니다. 이 유전자는 다른 많은 해충 종에서도 발견되었으며, 디엘드린이라는 살충제에 대한 저항성과 관련이 있습니다.”라고 말했습니다. “이 돌연변이는 모든 독일 바퀴벌레에서 발견됩니다. 이 돌연변이가 없는 개체군을 아직 발견하지 못했다는 것이 놀랍습니다.”
실험실에서 빈대에 효과적인 것으로 입증된 두 가지 살충제인 피프로닐과 디엘드린은 작용 기전이 동일하기 때문에 이론적으로 이번 돌연변이로 인해 빈대가 두 살충제 모두에 내성을 갖게 되었다고 부스 박사는 말했다. 디엘드린은 1990년대부터 사용이 금지되었지만, 피프로닐은 현재 빈대 방제가 아닌 고양이와 개의 벼룩 구제용으로만 사용되고 있다.
부스는 국소 피프로닐 치료제를 사용하는 많은 반려동물 주인들이 고양이와 개를 함께 재워 침구류에 피프로닐 잔류물이 남게 될 가능성이 있다고 추측합니다. 만약 빈대가 이러한 환경에 유입된다면, 의도치 않게 피프로닐에 노출될 수 있고, 그 결과 빈대 개체군에서 피프로닐 변이가 선택적으로 증식될 수 있다는 것입니다.
부스 박사는 "이 돌연변이가 새로운 것인지, 이 시기 이후에 발생한 것인지, 이 시기에 발생한 것인지, 아니면 100년 전에도 이미 인구에 존재했던 것인지 알 수 없다"고 말했다.
다음 단계는 연구 범위를 넓혀 전 세계 여러 지역, 특히 유럽에서 이러한 변이를 찾아보고, 빈대가 백만 년 이상 존재해 온 만큼 박물관 표본들 사이에서 다양한 시기의 변이를 살펴보는 것입니다.
2024년 11월, 부스의 연구실은 최초로 일반 빈대의 전체 유전체 서열을 성공적으로 분석했습니다.
부스는 박물관에 보관된 DNA의 문제점은 매우 빠르게 작은 조각으로 분해된다는 점이라고 지적했지만, 이제 연구자들이 염색체 수준의 주형을 확보했기 때문에 이러한 조각들을 재배열하여 염색체를 만들고 유전자와 게놈을 재구성할 수 있다고 설명했다.
부스는 자신의 연구실이 해충 방제 회사들과 협력하고 있기 때문에 유전자 염기서열 분석 연구를 통해 전 세계적으로 빈대가 어디에 서식하는지, 그리고 빈대를 어떻게 박멸해야 하는지 더 잘 이해할 수 있을 것이라고 언급했습니다.
불록은 분자생물학적 기술을 연마했으므로 이제 도시 진화에 대한 연구를 계속할 수 있기를 기대하고 있습니다.
블록은 "저는 진화를 좋아해요. 정말 흥미롭다고 생각합니다."라고 말했습니다. "사람들은 이러한 도시 생물들과 더 깊은 유대감을 형성하고 있고, 빈대에 관심을 갖는 사람들은 직접 경험할 수 있기 때문에 더 쉽게 공감할 수 있다고 생각합니다."
게시 시간: 2025년 5월 13일