환경유전자 분석으로 희귀 수서곤충 '배물방개붙이' 새 서식지 찾았다

환경유전자 분석으로 희귀 수서곤충 ‘배물방개붙이’ 새 서식지 찾았다

• 환경유전자 분석 및 현장조사로 신규 서식지에서 성체 4개체 확인

기후에너지환경부 산하 국립낙동강생물자원관(관장 용석원)은 환경유전자 분석 기법을 활용해 강원특별자치도 인제군 서화면 일대에서 수서곤충 ‘배물방개붙이’의 신규 서식지를 최근 확인했다고 밝혔다.

배물방개붙이는 국내에서 확인된 서식지가 적고 발견이 어려운 희귀 수서곤충으로, 국가생물적색목록에서 위기(EN) 등급에 해당한다.

주로 수온이 낮고 수생식물이 발달한 연못, 습지 등에서 산다. 기후변화와 환경오염의 영향으로 서식지가 감소하고 있어 보전의 필요성이 높다.

국립낙동강생물자원관은 이처럼 직접 발견하기 어려운 희귀생물의 서식지를 탐색하기 위해 환경유전자(environmental DNA, eDNA) 분석 기법을 활용했다.

환경유전자 분석은 생물이 물이나 토양 등 주변 환경에 남긴 미량의 유전물질을 분석해 생물의 존재 여부를 확인하는 기법이다. 생물을 직접 포획하지 않고도 서식 여부를 파악할 수 있어 개체수가 적거나 발견하기 어려운 희귀생물의 서식지 탐색과 관찰에 유용하다.

국립낙동강생물자원관 연구진은 올해 9월부터 최근까지 인제군 서화면 일대에서 채취한 물 시료를 분석해 배물방개붙이의 유전정보를 확인하고, 해당 지역을 신규 서식 후보지로 제시했다. 이후 인제곤충바이오센터와 함께 후보지 현장에서 성체 4개체(수컷 1마리, 암컷 3마리)를 발견하고 실제 서식을 확인했다.

향후 양 기관은 이번에 확인한 신규 서식지를 지속적으로 관찰하고 증식 연구를 추진하는 등 서식지 보호와 개체군 보전을 위한 협력을 이어갈 예정이다.

류시현 국립낙동강생물자원관 다양성보전연구실장은 “이번 연구 결과는 환경유전자 분석을 통해 직접 발견하기 어려운 희귀생물의 새로운 서식지를 찾아냈다는 점에서 의미가 있다”라며, “앞으로도 관련 기술을 활용해 담수생물의 서식지 조사를 지속하고, 이를 보전으로 연계하는 연구를 확대해 나가겠다”라고 밝혔다.

붙임 주요 연구 결과. 끝.

붙임

주요 연구 결과

□ 배물방개붙이(Dytiscus marginalis czerskii)

○ 분류체계

• 동물계 > 절지동물문 > 곤충강 > 딱정벌레목 > 물방개과 > 물방개붙이속

○ 특징

• 냉수성 곤충으로, 주로 수온이 낮고 수생식물이 발달한 연못·습지 등의 정수환경에 서식

• 기후변화와 환경오염에 따른 서식지가 감소하고 있어 보전 필요성이 높은 종임

• 국가생물적색목록에서 위기(EN) 등급에 해당

그림 1. 배물방개붙이(인제곤충바이오센터 제공)

□ 환경유전자 기반 배물방개붙이 신규서식지 발굴

○ 진행과정

• 서식 후보지 선정 및 물 시료 채취: 배물방개붙이의 서식 가능성이 높은 지역을 후보지로 선정하고 선정된 지점에 대한 물 시료 채취

• DNA 추출 및 환경유전자 분석: 채취한 현장수에서 DNA를 추출하고, 자체 개발한 종 특이적 유전자 마커를 활용하여 환경유전자 분석을 수행

• 배물방개붙이 유전정보 확인: 유전자 증폭 결과를 바탕으로 후보지 중 배물방개붙이 유전정보가 검출된 지점 확인

• 양성 지점 현장 조사: 환경유전자 양성 지점을 대상으로 공동 현장조사를 실시하여 실제 개체의 서식 여부 확인

• 신규서식지 확인 및 보호: 실제 개체가 확인된 지점을 신규서식지로 확인하고, 지속적인 모니터링과 증식 연구 등 후속 보전활동 추진

그림 2. 환경유전자 기반 신규서식지 발굴 흐름

○ 환경유전자 분석 및 현장 조사 결과

• 총 6개 지점에서 채취한 물 시료에서 환경유전자 분석을 실시한 결과, 인제군 서화면 일대에서 배물방개붙이 유전정보 확인

※ 본 분석에서는 유전자 증폭을 35회 이내로 반복했을 때 신호가 기준선을 넘는 경우를 검출로 판정. 인제군 서화면 물 시료는 약 32회째 기준선을 넘어 배물방개붙이 DNA가 검출된 것으로 확인

그림 3. 환경유전자 분석 결과

• 환경유전자 양성 지점을 대상으로 공동 현장조사를 실시한 결과, 실제 배물방개붙이 성체 4개체(수컷 1마리, 암컷 3마리)를 확인

그림 4. 환경유전자 양성 지점(좌) 및 발견된 배물방개붙이 개체(우)