Witek Murek이 Wellcome Sanger Institute의 Cambridgeshire 캠퍼스에서 고대 벽돌과 부싯돌 벽을 조사하고 있습니다.

“우리는 생명 공학자들이 설계하고 수백만 년에 걸쳐 진화한 매우 진보된 도구인 인간의 손을 사용할 것입니다. 그리고 일부 조류를 집어 봉투에 넣을 것입니다.”라고 그는 말합니다.

이것은 완보동물 사냥입니다. 지구상의 모든 생명체의 게놈 서열을 밝히는 거대하고 야심 찬 과학 프로젝트의 첫 번째 작은 단계입니다.

연구소의 생명의 나무 프로그램을 이끄는 Mark Blaxter 교수와 함께 박사후 연구원이자 완보동물 전문가인 Morik은 잎이 무성한 캠퍼스의 호두나무에서 이끼류를 계속 수집한 후 샘플을 가지고 실험실로 돌아옵니다.

1998년에 밀리미터 길이의 선충이 전체 게놈 서열을 분석한 최초의 동물이었습니다. 인간 게놈의 서열은 불과 5년 후에 처음으로 밝혀졌지만 2021년이 되어서야 완전히 완성되었습니다.

게놈은 DNA라고 알려진 화학 코드로 작성된 동물을 만들기 위한 지침입니다. 유전체학은 유전자를 넘어 유전자 사이에서 발견되는 모든 DNA를 포함합니다. 종에 대한 “참조 게놈”을 생성하면 과학자들이 유기체의 생물학과 진화를 더 잘 연구하고 새로운 약물과 화합물을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

게놈 서열 분석에는 수년이 걸렸습니다. Blaxter는 경력 초기에 25년 동안 연구하면서 18개의 게놈 서열을 분석했습니다. 이제 시퀀싱 기술의 발전 덕분에 Tree of Life 프로그램은 매주 48개의 시퀀싱을 진행하고 있습니다. 지금까지 주로 영국과 아일랜드 종에 초점을 맞춰 고래부터 곰팡이까지 2,600개의 게놈 서열을 분석했습니다.

이제 작년 Guardian Invertebrate 대회에서 인기를 끌었던 미세한 완보동물의 차례입니다.

현재까지 전 세계적으로 약 1,500종의 완보동물(이름은 “느리게 걷는 동물”을 의미함)이 확인되었습니다. 그들은 파괴할 수 없는 것으로 알려져 있으며, 뜨거운 열기, 극한의 추위, 심지어 우주 공간에서의 주문까지도 살아남을 수 있습니다. 이는 물에 의해 깨어날 때까지 건조되고 정지된 움직임을 유지하는 능력 때문입니다.

Mork는 자신이 수집한 이끼와 이끼류 샘플을 물 한 컵에 넣어 서열 분석 과정을 시작합니다. 30분 후 완보동물들이 떠나기 시작했습니다.

그는 현미경 아래에 작은 조류 조각을 놓고 완보동물을 빠르게 식별합니다. 그녀는 통통한 작은 다리를 흔들고 있습니다. 이 “이끼돼지”는 반투명한 중간 크기의 완보동물로, 길이가 약 350마이크로미터(사람의 머리카락 굵기는 50마이크로미터)입니다. 그는 최근에 먹혔습니다: Mork는 그의 장의 내용물을 볼 수 있습니다.

지금까지 영국에 등록된 물곰 50마리 중 약 20마리(전체 종 수에 대해 “매우 과소평가”된 것)를 수집한 Muric은 정확한 종을 식별하려면 물곰의 알을 확인해야 할 것입니다. 일부 완보동물에는 부드러운 알이 있습니다. 다른 것들은 표면에 버섯, 원뿔 또는 바늘 모양을 가지고 있습니다.

Tardigrades는 “선충류를 사냥하고 스파게티처럼 먹는 탐욕스러운 육식 동물”일 수 있다고 Morek은 말합니다. 하지만 또한 부모의 보살핌을 어떻게 나타낼 수 있는지도 밝혀 줍니다. 어미는 때때로 껍질 안에 알이 안전하게 들어 있는 큐티클(피부)을 떨어뜨립니다. 하지만 알이 부화할 때까지 다리에 피부를 붙인 상태로 유지합니다.

Mork는 가능한 한 가깝게 분류를 확인하기 위해 유리 사이에 완보동물을 배치하는 임시 변통 슬라이드를 만듭니다. 물이 증발하고 완보동물이 유리에 의해 부서질 수 있으므로 일시적이어야 합니다.

완보동물은 살아 있는 채로 암호가 있는 플라스틱 튜브로 옮겨집니다. 이는 나중에 시퀀싱을 위해 냉동되어 -71°C에서 실험실의 특수 이중 도어 냉동고에 보관됩니다.

공공 데이터베이스에는 4개의 고품질 완보동물 게놈이 기탁되어 있으며, Muric은 14개에 대해 긴밀히 협력하고 있으며 거의 ​​50종의 종이 서열 분석을 기다리고 있습니다.

시퀀싱을 위해 DNA를 추출하기 전에 Wittek은 샘플을 수동으로 “중단”해야 합니다. 완보동물의 200마이크로미터를 손으로 자르거나 얼었을 때 얼음 덩어리로 분쇄하는 형태를 사용할 수 있다.

완보동물은 200~500피코그램(1피코그램은 1조분의 1그램)에 불과한 소량의 DNA를 함유하고 있습니다. 과거에 연구자들은 충분한 DNA를 얻기 위해 1,000마리의 물곰을 모아야 했는데, 이는 희귀종이나 찾기 어려운 종에서는 불가능한 힘든 과정이었습니다. 또 다른 전략은 단일 암컷을 사용하여 많은 수의 유전자 클론을 생산하는 것입니다.

그러나 Wellcome Sanger Institute는 피코그램 입력 다중 모드 시퀀싱 프로토콜이라는 다른 접근 방식을 발표했습니다.

이 기술을 사용하여 완보동물로부터 게놈 DNA와 RNA를 추출하고 두 개의 튜브로 분리합니다. 그런 다음 연구자들은 중합효소 연쇄반응(PCR)을 사용하여 이러한 단편을 증폭시켜 충분한 물질을 생산합니다.

생성된 DNA의 품질을 확인하고 샘플을 연구소 과학운영팀에 전달합니다. 시퀀싱된 데이터는 연구소의 컴퓨터 클러스터에서 사용할 수 있게 됩니다. 서열 자체는 DNA 분자에서 발견되는 네 가지 유형의 염기, 즉 아데닌, 시토신, 구아닌 및 티민(ACTG)의 수백만 개의 긴 사슬입니다.

완보동물 연구자들에게 다행스럽게도 완보동물 게놈은 작습니다. 즉, 인간 게놈보다 30배 더 작습니다. PCR 과정은 복잡하지만 과학자들은 완보동물 게놈을 조립하는 데 더 적은 데이터가 필요합니다.

Mork의 경우 완보동물의 서열을 분석하면 종들이 서로 어떻게 관련되어 있는지 밝혀내는 데 도움이 될 것입니다. 놀랍게도 일부 완보동물은 5억 5천만년의 진화를 거쳐 분리되었습니다.

그러나 게놈 서열 분석은 또한 동결에 대한 저항성(동결), 저산소증에 대한 저항성(무산소증), 탈수증(무수증)에 대한 반복적 생존 능력과 같은 완보동물의 초능력이 우리에게 어떻게 도움이 될 수 있는지를 밝힐 수 있습니다.

Blaxter는 “이 지구상의 대부분의 생명체는 완보동물과 같이 작기 때문에 게놈 시퀀싱에 대한 이 새로운 접근 방식은 모든 생명체의 시퀀싱에 대한 문을 열 것”이라고 말했습니다. “이러한 게놈은 차례로 생물의학 및 생명공학 분야에서 새로운 아이디어와 기회를 열어줄 것입니다.”

과학자들은 염기서열 분석을 통해 이러한 과정에 필요한 유전자와 단백질을 식별할 수 있습니다. 무수생물증에서 중요한 특정 단백질이 있다면, 그것을 가뭄 저항성 백신을 생산하는 데 사용할 수 있을까요? 아니면 작물에 첨가하여 가뭄 저항성을 더욱 높일 수 있을까요?

Mork는 “많은 연구 질문이 있습니다”라고 말합니다. “더 많이 알수록 더 많은 질문을 하게 됩니다. 이는 결코 끝나지 않는 이야기입니다.”

2026년 올해의 무척추동물이 선정되었습니다.

작년에는 완보동물이 승리했지만, 2026년에는 누가 승리하게 될까요? 올해 세 번째 무척추동물 대회의 시작을 알리는 휘슬이 울렸습니다.

뾰족한 생물인 우리는 동물계에서 소수에 불과합니다. 인간, 개, 소, 새, 물고기 – 우리는 우리가 행성의 지배자라고 생각할 수도 있지만 그렇지 않습니다. 우리는 지구상 동물의 겨우 5%만을 차지합니다. 그러나 반면에 선택할 수 있는 무척추동물은 최소 130만 종에 이릅니다.

우리는 세계 무척추동물의 경이로움과 중요성을 기념하는 매우 인기 있는 연례 Guardian Jamboree에 참여할 수 있도록 귀하가 가장 좋아하는 취약한 생물을 추천해 주시기를 바랍니다. 달팽이, 거미, 해면, 산호, 이매패류, 말벌, 게 등 우리의 알려지지 않은 이웃들의 보이지 않는 노력이 없다면 인류 문명이라는 위대한 건축물은 무너질 것입니다.

이들은 수분매개자, 토양 건설자, 다산을 가져오는 자, 물 정화자, 포식자, 전염병 조절자입니다. 소수의 무척추동물이 여전히 인간 세계를 파괴하고 있을지 모르지만, 전설적인 생물학자 E. O. 윌슨이 말했듯이, “진실은 우리에게 무척추동물이 필요하지만 그들에게는 우리가 필요하지 않다는 것입니다.”

여기에 당신이 가장 좋아하는 무척추동물을 지명해 주세요. 우리 작가들은 최종 후보 10명을 선정하고 프로필을 작성하며, 8월 17일에 여러분이 가장 좋아하는 책을 발표할 것입니다.