제2차 세계 대전 후 빈대는 전 세계를 휩쓸었지만, 1950년대에 살충제인 디클로로디페닐트리클로로에탄(DDT) 덕분에 거의 박멸되었습니다. 그러나 이 화학물질은 이후 사용이 금지되었습니다. 그 후 이 도시 해충은 전 세계적으로 다시 확산되었고, 방제에 사용되는 많은 살충제에 내성을 갖게 되었습니다.
의학곤충학 저널에 발표된 한 연구는 도시곤충학자 워렌 부스가 이끄는 버지니아 공과대학 연구팀이 살충제 내성을 유발할 수 있는 유전자 돌연변이를 발견한 과정을 자세히 설명합니다.
이러한 연구 결과는 부스 교수가 대학원생인 카밀 블록의 분자 연구 능력 향상을 위해 설계한 연구의 결과입니다.
조셉 R. 윌슨 농업생명과학대학의 도시곤충학 부교수인 부스는 "순전히 표본을 찾기 위한 탐사였다"고 말했다.
도시 해충 전문가인 부스는 이미 독일바퀴벌레와 흰파리의 신경 세포에서 살충제 저항성을 부여하는 유전자 돌연변이에 대해 알고 있었습니다. 부스는 브룩에게 2008년부터 2022년까지 북미의 한 해충 방제 회사가 수집한 134개 개체군에서 각각 한 마리씩 빈대를 표본으로 추출하여 동일한 세포 돌연변이를 가지고 있는지 분석해 보라고 제안했습니다. 분석 결과, 서로 다른 두 개체군에서 추출한 두 마리의 빈대가 해당 돌연변이를 가지고 있는 것으로 나타났습니다.
"이번 발견은 제가 최근에 수집한 24개의 표본을 바탕으로 이루어졌습니다."라고 곤충학을 전공하고 외래종 협력단(Invasive Species Collaboration)의 일원인 블록은 말했다. "저는 이전에 분자생물학을 해본 적이 없어서 이러한 기술을 배우는 것이 저에게는 매우 중요합니다."
빈대 개체군은 근친교배로 인해 유전적으로 매우 동질적이기 때문에 일반적으로 각 개체군에서 하나의 샘플만으로도 전체 집단을 대표하기에 충분합니다. 그러나 브록이 실제로 돌연변이를 발견했는지 확인하기 위해 부스는 확인된 두 개체군의 모든 샘플을 검사했습니다.
부스 박사는 "두 집단에서 여러 개체를 재검사한 결과, 모두 이 돌연변이를 가지고 있는 것으로 나타났다"며, "이로써 이들은 해당 돌연변이의 보인자로 확인되었고, 이 돌연변이는 독일 바퀴벌레에서 발견된 것과 동일한 돌연변이"라고 말했다.
부스는 독일 바퀴벌레에 대한 연구를 통해 살충제에 대한 저항력이 신경계 세포의 유전자 돌연변이 때문이며, 이러한 메커니즘은 환경에 따라 달라진다는 사실을 알게 되었습니다.
프랄린 생명과학 연구소의 연구원인 부스는 "Rdl 유전자라는 것이 있습니다. 이 유전자는 다른 많은 해충 종에서도 발견되었으며 살충제 디엘드린에 대한 저항성과 관련이 있습니다."라고 말했습니다. "이 돌연변이는 모든 독일 바퀴벌레에서 발견됩니다. 놀랍게도, 우리는 이 돌연변이를 가지고 있지 않은 개체군을 단 하나도 발견하지 못했습니다."
부스에 따르면, 실험실 연구에서 빈대에 효과적인 것으로 입증된 살충제인 피프로닐과 디엘드린은 작용 기전이 동일하기 때문에 이론적으로 이 돌연변이는 두 약물 모두에 대한 내성 발달로 이어질 수 있다고 합니다. 디엘드린은 1990년대부터 사용이 금지되었지만, 피프로닐은 여전히 개와 고양이의 벼룩 구제용으로 사용되고 있으며, 빈대 구제에는 사용되지 않습니다.
부스는 반려동물 치료에 피프로닐 점안액을 사용하는 많은 반려동물 주인들이 고양이와 개를 함께 재워 침구류에 피프로닐 잔류물이 묻게 하는 것으로 추측합니다. 만약 빈대가 그런 환경에 들어가게 되면, 의도치 않게 피프로닐에 접촉하게 되어 개체군 내에서 이 변종이 확산될 가능성이 높아질 수 있다는 것입니다.
부스 교수는 "이 돌연변이가 새로운 것인지, 그 시기에 나중에 나타난 것인지, 아니면 100년 전에도 이미 인구에 존재했던 것인지 알 수 없다"고 말했다.
다음 단계는 이러한 변이를 전 세계, 특히 유럽에서, 그리고 다양한 시대의 박물관 전시물에서 찾아내는 것으로 조사 범위를 확대하는 것입니다. 빈대는 백만 년 이상 존재해 왔기 때문입니다.
2024년 11월, 부스 랩스는 최초로 일반 빈대의 전체 게놈 염기서열 분석에 성공한 연구소가 되었습니다.
부스 교수는 "이 곤충의 유전체 서열이 분석된 것은 이번이 처음"이라며 "이제 유전체 서열을 확보했으니 박물관 표본들을 연구할 수 있다"고 말했다.
부스는 박물관에 보관된 DNA의 문제점은 매우 빠르게 작은 조각으로 분해된다는 점이라고 지적했지만, 연구자들은 이제 염색체 수준의 템플릿을 사용하여 이러한 조각들을 추출하고 염색체와 정렬하여 유전자와 게놈을 재구성할 수 있게 되었습니다.
부스는 자신의 연구실이 해충 방제 회사들과 협력하고 있기 때문에, 그들의 유전자 염기서열 분석 작업이 빈대의 전 세계적인 확산 양상과 박멸 방법을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 언급했습니다.
분자생물학 분야에서 실력을 갈고닦은 브록은 이제 도시 진화에 대한 연구를 계속하게 되어 매우 기쁩니다.
블록은 "저는 진화를 좋아합니다. 아주 흥미롭다고 생각해요."라고 말했습니다. "사람들은 이러한 도시 생물들과 강한 유대감을 느끼는데, 빈대에 관심을 갖는 이유는 아마도 직접 경험해 봤을 가능성이 높기 때문일 겁니다."
린지 마이어스는 버지니아 공과대학교 곤충학과 박사후 연구원이자 부스 연구 그룹의 일원입니다.
세계적인 공립 대학인 버지니아 공대는 지역 사회, 버지니아 주, 그리고 전 세계의 지속 가능한 발전을 촉진함으로써 그 영향력을 보여주고 있습니다.
게시 시간: 2025년 12월 12일