죽음의 뉴트가 처한 불가능한 딜레마
(crookedtimber.org)- Rough-Skinned Newt(Taricha granulosa) 는 세계에서 가장 독성이 강한 뉴트 종으로, 미국 퍼시픽 노스웨스트 지역에 서식함
- 이 뉴트와 garter snake(Thamnophis sirtalis) 사이에는 독성을 둘러싼 진화적 군비 경쟁이 존재함
- 뉴트의 극단적인 독성은 테트로도톡신에 대한 뱀의 저항성과 맞물려 진화했으며, 양쪽 모두 대가를 치르고 있음
- garter snake는 이 독을 간에 저장해서 자신을 먹는 포식자에게도 유독해지는 전략을 사용함
- 이 상호작용의 세부 내용과 예외 상황은 아직 연구 중이며, 다양한 미스터리가 남아있는 상태임
죽음의 뉴트의 독성 원인
- 세계에서 가장 독성이 강한 뉴트인 Taricha granulosa(러프스킨 뉴트) 는 북미 퍼시픽 노스웨스트 해안 지역에 분포함
- 한 마리에서 나올 수 있는 독은 여러 명의 성인 인간을 치명적으로 할 수 있는 수준임
- 뉴트는 독성은 갖고 있지만, 맹독성(venomous)은 아님. 즉, 물거나 쏘지 않으며, 접촉만 하고 손을 아주 깨끗하게 씻으면 안전함
뉴트의 극단적 독성, 그 이유
- 많은 뉴트가 독성을 가지지만, Taricha granulosa만 유난히 독성이 강한 근본 원인은 군비 경쟁(arms race) 에서 기인함
- 이 지역의 garter snake(Thamnophis sirtalis) 는 테트로도톡신(blue-ringed octopus의 독과 동일 성분)에 대한 저항성을 진화시키고 있고, 뉴트는 점점 더 강한 독성을 진화시켜 옴
- 테트로도톡신은 뉴트 피부에 서식하는 공생 세균이 생산함
- 뱀의 저항성이 커질수록 뉴트의 독성도 같이 커지고, 이 과정이 피드백 루프로 지속됨
독성과 저항성의 대가
- 자연계의 모든 것은 비용이 따르며, 뉴트는 독성을 높이는 대가로 더 많은 세균을 유지하기 위해 대사 부담 증가를 감수해야 함
- 더 독성이 강한 뉴트는 더 많은 칼로리를 필요로 하며, 이는 생존에 불리하게 작용함
- 반대로 뱀의 테트로도톡신 저항성도 비용이 있음. 저항성 확보를 위한 신경계 생화학적 변형이 *** 신경학적 기능 장애, 반사능 저하, 미세한 행동 변화 등*** 여러 형태로 나타날 수 있음
- 퍼시픽 노스웨스트 외부 지역의 garter snake는 저항성이 약해 치명적으로 당함. 즉, 저항성 진화에는 분명한 비용이 존재함
garter snake가 독성 뉴트를 먹는 이유
- 저항성 진화도 힘들고, 뉴트를 먹을 때 뱀이 가려움, 구토, 불편감을 겪지만, 뱀들은 계속해서 뉴트를 먹음
- 이유: garter snake는 뉴트를 먹고 테트로도톡신을 간에 축적함으로써 포식자로부터 자신을 보호함. 그러나 자체적으로 독을 만들지는 못하고, 시간이 지나면 독성이 사라져 다시 뉴트를 먹어야 함
군비 경쟁의 진화적 악순환
- 독성이 약한 뉴트는 먹혀버리고, 저항성이 약한 뱀도 뉴트 포식을 못해 독을 축적 못 함
- 뉴트는 aposematic(경고색) 무늬를 못 진화시킴. 눈에 띄게 되면 뱀에 더 많이 먹히기 때문임
- 독성은 계속 높아지고, 뱀의 저항성도 같이 올라가는 식의 끝없는 진화적 딜레마가 지속 중임
다양한 예외와 추가 미스터리
- 알래스카처럼 garter snake가 없는 지역의 뉴트는 대부분 홉독성이 약하나, 일부는 여전히 강함
- 밴쿠버 아일랜드처럼 뱀이 여럿 있는데도 독성과 저항성 군비 경쟁이 덜한 지역도 존재함
- 뉴트만이 아니라 garter snake 자체가 aposematic(경고색) 무늬로 진화할 수 있는가에 대한 의문도 있음. 그러나 외형 변화에 대한 학계 연구는 부족함
- 퍼시픽 노스웨스트 생태계 자체도 지질학적으로 매우 젊은 편이라, 현재의 군비 경쟁이 영구적인 현상인지 불확실함
- Taricha속의 다른 뉴트들도 상당 독성이며, Thamnophis속의 분류도 복잡함
맺음말
- 이 군비 경쟁과 진화적 딜레마는 많은 논문의 연구 대상이며, 아직 명확히 풀리지 않은 미스터리가 많음
- 죽음의 뉴트 사례는 상호 진화, 생태적 상호작용, 진화적 비용이라는 주제의 살아있는 실험실로서, 미래 연구의 여지가 많음
Hacker News 의견
- 텍스트로 보면 저항력을 진화시키는 데에 언제나 비용이 든다는 주장이 있지만, 꼭 그렇다고 보긴 힘들다는 생각임. 많은 동물들에겐 이 형질을 진화시키거나 유지할 특별한 압력이 없기 때문임. 자연선택은 어떤 체크리스트를 가지고 있는 게 아니라, 오직 번식에 유리한 무언가가 있으면 그게 살아남는 구조임. 예를 들면, 소는 테트로도톡신 중독으로 많이 죽지 않기 때문에 굳이 그 저항력을 진화시킬 필요성 자체가 없음. 인간만 비타민 C를 합성 못하는데, 이 형질도 조상 원숭이가 우연히 잃었고, 과일 많은 환경에 살아서 굳이 다시 되찾을 필요가 없었기 때문임. 아마 뱀도 테트로도톡신 저항성에 비용이 따를 수도 있지만, 꼭 그런 건 아니라는 점 강조함
- 작가의 주장을 반대로 생각해 보면, 쓸 일이 거의 없는 독소 저항성 같은 형질도 우리는 그냥 가지고 있는 경우가 많고, 이런 건 부담이 거의 없으니까 유지되는 것이라 추측 가능함. 만약 테트로도톡신 저항성이 이렇게 유지비용이 적은 형질이었다면 더 널리 퍼졌을 테지만, 그렇지 않은 걸 보면 비용이 높거나 최소한 싸지는 않다는 추정 가능성 언급함
- 유전적 문제 해결 공간이라는 측면에서 비용이라는 개념도 있음. 어떤 제약이 하나 줄면 나머지 진화 압력에 더 쉽게 적응하는 구조 가능성 이야기함
- 진화는 공급과 수요, 비용과 이득, 가능성과 제약의 문제로, 결국 운에 좌우되는 구조라는 점 강조함
- 테트로도톡신 중독으로 죽는 동물과 사람 숫자가 0은 아니니까 어느 정도는 선택 압력이 존재함. 만약 저항성이 싸고 쉽게 진화될 수 있는 형질이었다면 모두가 진화시켰을 가능성도 있기 때문에, 저항성의 비용 임계점이 아주 높을 수도 있다는 추측임
- 생물학 지식이 많지 않아도 진화를 인과관계만으로 설명하려는 시각은 답답함
- 최근 알게 된 사실이 있는데, 미국의 많은 정원에 치명적인 식물이 존재해서, 10분 이상 그 밑에 서 있으면 거의 죽게 된다는 이야기임. 그 식물은 바로 water-lily임
- 위키피디아에서 보니, vascular cambia(식물의 부피성장 세포)는 5가지 식물 계통에서 독립적으로 사라졌고, 그 중 네 개는 수생식물(water-lily 포함), monocot도 수생 환경에서 진화한 게 아닐까 하는 과학자 의견 있음. 수생식물들은 구조적 안정성을 위한 목질 성장 자체가 필요 없다는 이론 기억나지만, 자료 출처는 못 찾음
- water-lily는 위험한 식물이 아니고, 일부는 먹을 수도 있고 약재로 사용되기도 함. peace lilly나 calla lilly를 말하는 것인지? 둘 다 치명적이진 않지만 먹으면 아플 수 있음. 치명적인 것은 water hemlock인데, 하얀 꽃을 가짐
- 글 내용이 흥미롭게 쓰여 있어서, 몇 가지 질문이 생김: 독이 약한 newt는 먹히고, 저항성이 적은 snake는 먹잇감 확보에 실패. 이런식으로 arms race가 계속되는 구조임. 여기서 궁금한 건, snake는 어떻게 newt의 독성 정도를 아는지, 일부 newt만 건드리지 않고 남기는지 혹은 만나는 모든 newt를 먹는 건지, 독한 newt는 결국 공격에서 살아남는지에 대한 의문임
- 좀 더 적절한 프레임은, 오랜 시간 동안 snake 유전자에 이 특정 newt를 먹으려는 기호성, 그리고 poison을 저장할 수 있는 저항성이 들어있다는 것. 이 두 유전자가 결합된 snake가 좀 더 효과적으로 번식할 가능성 생김. 수천년간 이런 적응의 반복이 일어나면서 snake와 newt가 서로 달리기 경주하듯 계속 맞물리게 되는 red queen 상황이 형성됨. 여기에는 의사결정이나 의식이 관여하는 게 아니라, 내장된 행동 패턴만 따르는 구조임
- 기사 내 다른 부분에 언급된 바로는, snake가 독이 너무 강할 경우 newt를 뱉어내는 행동을 함. 마치 사람이 매운 고추를 뱉는 것과 비슷한 맥락임
- 위키피디아에 따르면, garter snake는 실제로 newt를 일부 삼키면서 독성 수준을 '맛보는' 식으로 판단함. 삼킬 만하면 먹고, 아니라면 뱉어버림
- 문맥을 보면 garter snake는 먹잇감을 통째로 삼키기 때문에, 강한 독성의 newt는 consumption 시도에서 살아남을 수 있음. 이 때문에 newt는 계속 더 강한 독을 진화시키고, snake도 점점 저항성을 높임. 결국 arms race가 반복됨
- 제목이 정말 마음에 들었고, 기사도 훌륭함. 약간 딴 얘기지만, 매번 'newt'라는 단어를 볼 때마다 Karel Capek이 1920년대에 'robot'이라는 단어를 최초로 만들고, 그 다음에 War with the Newts라는 똑똑한 양서류 이야기까지 써낸 게 떠오름. 공유해줘서 고마움
- 프랑스인으로서 이 단어를 처음 봤는데, 브레인에서는 제목이 'death news'로 자동 번역되는 느낌임
- "알고 보니 garter snake는 tetrodotoxin을 간에 저장함으로써 자기보다 더 큰 포식자에게도 독성을 가지게 됨"이라는 부분, 이런 2차 효과가 너무 흥미로운 포인트임
- blue-ringed octopus에 대한 링크된 기사가 더 흥미롭다는 이야기임
- 저자는 종종 우리가 거대한 로봇이며, 세균들이 우리를 숙주 삼아 움직이며 진화한다는 관점을 언급함. 이 사유에 공감함
- 자연이라는 존재는 결코 친절하지 않음
- snake의 면역성도 현지 caddisfly에 비하면 미약하다는 관련 링크 소개함
- 이 지역에서 평생 살았지만 newt에 의한 중독 사고를 들어본 적이 없어서, 인간의 newt 중독은 매우 드문 일임을 언급함
- 어릴 적 숲과 하천에서 these newts를 이리저리 만졌던 추억 있음. 그만큼 흔했음
- 나는 PNW에 살고 hundreds of garter snake와 some newt는 자주 보지만, Rough-Skinned Newt는 보지 못했음. 이런 생물이 주변에 있었다는 사실을 몰랐음
- "알고 보니 garter snake는 tetrodotoxin을 간에 저장함으로써 포식자에게도 독성이 있다"는 설명이, newt의 피부에 독을 두는 즉각적 방어 방식만큼 효과적인지 의문임. newt는 포식자가 물고 뱉어서 살아남는 경우가 있지만, snake는 간을 먹는 순간 포식자가 죽기 때문에 deter 역할이 덜 명확함. 특히 일부 snake만 면역이라면, 포식자 입장에서 먹어도 되는 snake와 위험한 snake를 구별하기가 어려움
- 어떻게 포식자를 막을 수 있을까라는 질문에 대한 내 생각은, 죽은 포식자와 반쯤 먹힌 snake 사체가 주는 학습 효과가 있을 수도 있고, 어쩌면 한 마리 predator라도 제거하면 종의 이득 구조 가능성도 있음
- 포식자 종 내 약간의 차이, 즉 먹잇감 선택 성격이 유전된다면 아주 작은 차이라도 자연선택이 작동 가능함
- snake를 먹어도 포식자가 바로 죽지 않을 수도 있고, 포유류 같은 상위 포식자에겐 음식 선호도가 있어 뱀을 안 먹는 개체들이 살아남게 되어 그게 유전적, 혹은 부모가 새끼에게 뱀 포획을 안 가르치는 학습 형태로도 굳혀지게 되는 구조임
- "teal deer"라는 표현을 보고 처음엔 이상한 관용어인 줄 알았음. Urban Dictionary에서 찾아보니 "teal dear = tl;dr"이라는 사실을 알게 됨. 이제 마치 엄청난 tetrodotoxin에 내성을 얻은 가터스네이크처럼 어리둥절한 기분임
- 나도 처음엔 못 알아봤는데, 이제 문자 5개 대신 9개로 쿨하게 보이려고 하는 현실이 좀 슬픔. 음절 수는 줄었지만, www 같은 웹 접두사는 오히려 더 길어져서 비효율적임. 독일어에선 3음절이라 괜찮지만 영어/프랑스어에선 9음절이라 아쉬움. 처음부터 web.domain.org가 나았을지도 모름
- 덕분에 teal dear라는 표현을 간접적으로 알게 됨
- 나는 처음에 "steel-man"에 대한 말장난인 줄 알았음. 근데 아니었고, 일단 조사해줘서 고마움