※ 이 글은 Nature에 Allie Wilkinson가 기고한 ‘Panda guts not suited to digesting bamboo’를 전문 번역한 글입니다.
판다는 대나무 다루기의 달인이다. 강력한 턱을 이용하여 단단한 줄기를 벗기고 말랑말랑한 알맹이에 접근한다. 그러나 새로운 연구결과에 의하면 판다의 장 속에 서식하는 미생물은 대나무를 분해하는 데 능숙하지 않다고 한다.
5월 19일 mBio에 실린 논문에서 중국의 과학자들은 “자이언트 판다의 장내 미생물이 셀룰로스(식물 세포벽에서 발견되는 소화하기 힘든 섬유질)를 효율적으로 분해하도록 진화하지 않았다”고 주장했다. 저자들에 의하면 판다의 장내 미생물은 다른 초식동물들보다 육식동물의 장내 미생물에 더 가깝다고 한다.
고대의 자이언트 판다는 본래 잡식성이었다. 최소한 700만 년 전부터 대나무를 메뉴에 추가해 240만~200만 년 전부터는 아예 대나무를 주식으로 하게 된 것으로 알려져 있다. 이에 따라 판다는 대나무를 먹는 데 유리하도록 강한 턱과 가짜 엄지(pseudothumb)를 진화시켰다.
그러나 다른 초식동물과는 달리 기다란 소화관이나 단단한 식물 부위를 분해하는 데 도움이 되는 효소는 발달하지 않아 생물학자들의 궁금증을 자아내 왔다. UC 데이비스의 조너선 에이젠 미생물생태학 교수는 이렇게 말했다.
“근연관계에 있는 동물들과 먹이가 다른 경우, 그에 대응하여 장내 미생물이 어떻게 변화하는지를 연구하는 것은 매우 흥미로운 일이다.”
2011년 발표된 선행연구에서는 “판다는 고기를 먹기에 더 적합한 위장관을 가졌으며 대나무를 스스로 소화시킬 수 없음에도 위장관 속에 있는 미생물의 도움을 받아 대나무만을 먹고 산다”고 보고한 바 있다.
이번 연구에서 중국의 과학자들은 판다의 장내 미생물을 분석하기 위해 1년 동안 다양한 연령대의 판다 45마리로부터 대변을 채취해 그 속에 포함된 미생물의 RNA를 시퀀싱 했다. 그리고 곰, 호랑이, 말, 캥거루 등 다른 포유류의 대변에서 발견된 미생물의 RNA와 비교해 봤다. 그 결과 판다의 장내 미생물에는 다양성이 부족했고, 채식동물에서 흔히 발견되는 셀룰로스 분해 세균은 전혀 발견되지 않았다. 그 대신 판다의 위장관에는 대장균, 시겔라, 연쇄상구균 등 육식동물에서 흔히 발견되는 세균들이 주로 서식하는 것으로 밝혀졌다.
매사추세츠 대학교의 데이비드 셀라 유전체생물학 교수는 이 연구결과에 의문을 표시했다. 무릇 동물의 먹이에 변화가 일어나는 경우, 그것도 판다처럼 수백만 년 전에 대나무를 먹기 시작했다면 장내 미생물의 구성과 기능에 변화가 생기는 것이 당연하다는 게 그의 생각이다.
에이젠 교수도 셀라 교수의 의견에 동의한다. 그에 의하면 ‘판다의 장내 미생물 중 일부는 셀룰로스를 효과적으로 분해한다’고 한다. 그러면서 그는 “중국의 연구진이 미생물의 구성만을 분석했지 기능은 분석하지 않았다”고 비판한다. 장내 미생물의 기능은 신속하게 변하므로 현존하는 세균의 종류만 갖고서는 그들이 어떤 기능을 수행할지 모른다는 것이다.
앞서 언급한 2011년의 논문에서 저자들은 “판다의 장 속에서 서식하는 클로스트리듐 세균이 셀룰로스 분해효소를 생성하는 유전자를 보유하고 있으며, 이 유전자들은 기존의 클로스트리듐에서 발견되지 않았던 것이다”라고 보고한 바 있다.
에이젠 교수는 “이번 연구의 데이터만 갖고서는 판다의 장내 미생물이 셀룰로스를 분해할 수 없다는 주장을 납득할 수 없다”고 말했다. 이에 중국의 과학자들은 “판다의 육식동물형 장내 미생물 구조가 셀룰로스 활용능력에 미치는 영향은 이번 논문의 주제가 아니었다”고 한발 물러서며 복잡한 현상을 분석하려면 좀 더 많은 후속연구가 필요하다고 말했다.
원문: 양병찬
참고
- Xue, Z. et al. mBio 6, e00022-15 (2015).
- Zhu, L., Wu, Q., Dai, J., Zhang, S. & Wei, F. Proc. Natl Acad. Sci. USA 108, 17714–17719 (2011).
