〔Rosette〕 고양이과 동물의 로제트 무늬

고양이과 동물의 로제트 무늬

 

로제트는 일부 동물, 특히 고양이과 동물의 모피와 피부에서 발견되는 장미 모양의 표시 또는 형성입니다.  로제트는 방어 기제나 스토킹 도구로 동물을 위장하는 데 사용됩니다. 포식자는 로제트를 사용하여 그림자와 그늘의 다양한 변화를 시뮬레이션하여 동물이 먹이로부터 숨어 있도록 돕습니다. 로제트는 다른 지점 주위에 클러스터로 그룹화되거나 모피에 얼룩으로 나타날 수 있습니다. 

 

레오파드

Leopard with rosette pattern displayed.

 

표범 (Panthera pardus)은 다양한 털 색깔을 가지고 있습니다. 각 색상 변형에서 표범은 등, 옆구리 및 팔다리에 장미 무늬가 있습니다. 그들은 또한 머리, 배, 팔다리에 장미가 아닌 반점으로 간주되는 패턴을 가지고 있습니다.

 

 

재규어

Rosettes of a jaguar

 

표범과 마찬가지로 재규어(Panthera onca)는 다양한 털 색깔을 가지고 있습니다. 재규어는 흰색에서 검은색에 이르는 색상의 털을 가질 수 있으며 가장 일반적인 것은 갈색을 띤 노란색 영역에 있습니다. 이 큰 고양이는 무작위 조합과 패턴으로 몸에 장미를 가지고 있습니다.

 

 

새끼 사자

Lion cub with rosettes on both legs and abdomen.

 

어린 사자새끼는 다리와 복부 부위에 장미 무늬가 있습니다. 이 로제트는 일반적으로 성충으로 옮겨지지 않고 새끼가 나이가 들어감에 따라 퇴색합니다. 그러나 일부 성숙한 사자는 평생 동안 장미 패턴의 흔적을 남길 수 있습니다. 새끼 사자에게는 로제트 마킹은 긴 풀과 덤불에서 위장 역할을 합니다.

 

 

벵골 고양이

Bengal cat, rosettes seen in midsection.

 

벵골 고양이(Felis catus x Prionailurus bengalensis)는 집 고양이와 아시아 표범 혈통의 조합의 후손입니다. 이 길들여진 고양이는 장미, 반점 및 줄무늬가 조합된 뚜렷한 털 패턴을 가지고 있습니다.

 

 

치타

Cheetah with identifiable spots and no rosettes.

 

개별 치타(Acinonyx jubatus)는 표범이나 재규어와 같이 뚜렷하고 식별 가능한 털 패턴을 가지고 있지만 치타의 패턴은 로제트가 아닌 반점으로 간주됩니다.

 

 

오셀롯

Ocelot, rosettes displayed on back and sides.

 

 

황갈색 재규어

Tan colored jaguar with rosettes displayed.

 

 

 

표범은 어떻게 반점무늬를 갖게 됐을까

Sciencetimes

 

◇배아단계에서 단일 유전자가 몸 전체 색깔 결정

 

표범은 어떻게 외관상 다른 동물과 확연히 구별되는 반점무늬를 갖게 됐을까. 얼룩말이 얼룩무늬를 띠는 이유는 무엇일까.

표범의 반점이나 얼룩말의 얼룩무늬 등 동물들이 각기 저마다의 색깔 패턴을 갖는 이유는 야생 생활에 적응하기 위해서이다.

 

동물들의 색깔 패턴에 관여하는 생물학적 요인들은 그간 규명된 바 있지만 동물들의 색깔 패턴이 어떻게 형성됐는지 그 기작은 여전히 블랙박스로 남았다.

 

미국 하버드대 호피 호엑스트라 (Hopi Hoekstra) 교수팀은 최근 이 블랙박스 해결에 한 걸음 더 다가섰다. 연구팀은 ‘사슴생쥐(deer mice)’라고 불리는 생쥐의 색깔 패턴이 어떤 기작으로 결정되는지를 규명했다. 이번 연구결과는 과학저널 ‘Science’ 최신호에 게재됐다.

 

 

◇사슴생쥐의 색깔 패턴 기작 규명

 

북미에서 가장 널리 서식하는 포유동물인 사슴생쥐는 어두운 등과 밝은 흰색의 복부로 구별되는 색깔 패턴을 띤다.

 

 

이 색깔 패턴은 사슴생쥐가 태어나기도 전에 이미 어미의 배 속에서 결정된다. 이러한 결정은 ‘아구티(aguoti)’라는 단 한 개의 유전자가 조절했다.

 

아구티 유전자는 수정 12주차의 배아발달과정에서 어미 자궁 속 새끼 사슴생쥐의 복부에서 많이 발현된다. 수정 12주차에는 피부의 색소도 형성되지 않는 단계이다. 아구티 유전자가 아구티 단백질로 발현되면 아구티 단백질은 멜라닌 세포의 성숙을 늦춘다. 멜라닌 세포는 완전히 성숙하면 색소를 만드는 세포로 개체의 색깔 패턴 형성에 직접적으로 관여한다.

 

복부에서 과도하게 발현된 아구티 단백질은 멜라닌 세포의 성숙을 늦추고 이는 점차 태어날 사슴생쥐 복부의 색깔을 밝은 흰 색으로 결정짓는다. 결과적으로 성인 사슴생쥐의 색깔 패턴은 태어나기도 전인 수정단계에서 아구티 단백질이 조절하는 것이다.

 

아구티 유전자가 척추동물의 모피, 깃털, 비늘 등에서 발견되는 색소의 종류에 영향을 미친다는 점은 이미 밝혀졌다. 성체의 경우 아구티 유전자가 적게 발현되면 진한 색소가 생산되며 왕성하게 발현되면 밝은 색소를 생산한다.

 

하버드 연구팀이 이번에 규명한 점은 배아단계에서 아구티 유전자의 미묘한 변화가 전체 몸의 색깔 패턴 결정에 중대한 영향을 미친다는 것이다. 호엑스트라 교수는 “아구티 유전자가 복부에서 색소를 만드는 세포의 발달을 늦추는데 이것이 성인이 됐을 경우 복부를 밝은 색으로 만들었다”고 설명했다.

 

연구팀은 아구티 유전자가 없는 사슴생쥐의 색깔은 제트 검은색(jet black)을 나타냄을 보였다. “만약 배아단계에서 아구티 유전자의 발현을 조절한다면 완전히 새로운 색깔 패턴을 만들 수 있다”고 연구팀은 말했다.

 

 

◇아구티 단백질,  멜라닌 세포 성숙 늦춰 색깔 패턴 조절

 

아구티 단백질이 색소를 만드는 세포인 멜라닌 세포의 성숙을 늦추면 미성숙 멜라닌 세포는 체모 소낭을 만들 수 없게 된다. 이는 생쥐의 털 색소를 형성할 수 없게 만든다. 연구팀은 아구티 단백질의 양과 단백질의 발현 장소를 조절함으로써 인위적으로 생쥐의 색깔 패턴을 바꿀 수 있었다.

 

아구티가 배아단계에서 복부에서 많이 발현돼 복부의 색깔이 흰색이 됐듯이 아구티의 발현도 중요하지만 어느 부위에서 발현되는지도 색깔 패턴 결정에 중요하다는 얘기다. 한편 아구티 단백질의 발현을 조절하는 것은 색깔 패턴 이외에는 다른 어떤 부작용도 초래하지 않았다.

 

호엑스트라 교수는 “복부는 흰색이며 등은 검은색인 색깔 패턴은 거의 대부분의 척추동물에서 공통적으로 나타나는 색깔 패턴”이라고 덧붙였다. 이 점에 착안해 연구팀은 표범의 반점이나 얼룩말의 얼룩무늬에도 아구티 유전자가 중요한 역할을 할 것으로 내다봤다.

 

연구팀은 향후 보다 복잡한 색깔 패턴을 가진 동물들에 대한 연구를 계획하고 있다. 예를 들면 줄무늬 생쥐나 ‘레이싱 줄무늬’라는 애칭을 가진 줄다람쥐에 대한 연구이다. 연구팀은 “보다 복잡한 색깔 패턴인 줄무늬에서부터 반점까지 아구티가 중요한 역할을 할 것이라는 점을 부정하기는 힘들어 보인다”고 말했다.

 

하버드 연구팀의 이번 성과는 동물들의 색깔 패턴뿐만 아니라 ‘자연선택’의 측면에서도 흥미로운 사실을 제공한다. 미국 플로리다주의 사슴생쥐는 수천 년에 걸쳐 해변에서 생존할 수 있도록 밝은 털과 다른 위장방법을 갖도록 진화했다.

 

 

◇동물들의 색깔 패턴, 자연선택의 결과

 

사슴생쥐들은 메인랜드 플로리다에서 배리어 섬과 대서양과 걸프 연안의 모래사장으로 수 천 년에 걸쳐 이주했다. 이들은 현재 해변의 흰 모래에서 서식한다. 이 이주과정에서 해변 생쥐들의 털 색깔은 그들의 숲 속 거주 조상들에 비해 눈에 띄게 밝은 색으로 변했다.

 

플로리다 해변의 사슴생쥐는 올빼미, 매 등 포식자로부터 스스로를 위장할 수 있도록 색깔 패턴을 진화시킨 것이다. 기존의 연구에서 육안으로 먹이거리를 잡는 이들 포식동물은 흰색의 해변에서는 검은 색의 생쥐들은 선호하는 것으로 보고됐다.

 

사슴생쥐들이 포식자를 피하고 자신들의 환경에 적응하도록 진화하는 데 결정적인 역할을 한 것이 바로 아구티 유전자라고 연구팀은 설명했다. 호엑스트라 교수는 “어떻게 색깔 패턴이 형성되며 종들 사이에서는 어떻게 다른지는 동물들이 야생에서 생존하고 번식하는데 중요한 문제”라고 지적했다.

 

사슴생쥐들은 플로리다 해변의 밝은 색의 모래 환경에서 생존할 수 있도록 새로운 색깔 패턴으로 진화한 셈이다. 연구팀은 앞서 네브라스카 주 모래언덕에 서식하는 사슴생쥐들을 대상으로 색깔 패턴과 자연선택에 대한 연구를 기 보고한 바 있다.

 

지난 2009년 호엑스트라 연구팀은 어두운 색의 토양이었던 모래언덕이 빙하가 뒤덮으면서 보다 밝은 색의 토양으로 변하자 사슴생쥐들이 재빨리 밝은 색깔로 진화한 것을 발견했다고 과학저널 ‘Science’에 보고했다. 모래언덕은 네브라스카 주의 약 1/4 가량을 차지하며 지난 1만년 동안의 어느 시점에서 빙하의 퇴적으로 모래가 형성됐다.

 

모래언덕 사슴생쥐들의 색깔 변화 역시 보다 색깔이 밝아진 주변 환경에서 포식자들로부터 스스로를 방어하기 위한 자연선택의 결과였다. 연구팀은 네브라스카 주 사슴생쥐의 색깔 변화 역시 아구티 유전자 단 하나의 변화에 기인했다는 점을 규명했다. 아구티 유전자의 왕성한 활동이 등 부분의 털을 보다 창백하게 만들었으며 이점이 전체적으로 사슴생쥐를 기존의 짙은 갈색에서 연한 황금색으로 보이게 만들었다.

 

ScienceTimes

2011.03.03

이성규 객원기자 henry95@daum.net