제주도 곶자왈지역 멋쟁이딱정벌레의 미토콘드리아 ND5 유전자 염기서열 비교분석

Abstract

본 연구는 제주도 곶자왈 지역에서 채집된 멋쟁이딱정벌레[Damaster (Coptolabrus) jankowskii]를 대상으로 미토콘드리아 NADH dehydrogenase subunits 5(ND5) 유전자의 염기서열을 비교 분석하였으며, 이를 바탕으로 지역 간의 유전적 차이를 알아보았다. 분석한 ND5 유전자의 길이는 1,066 base pairs (bp)로 나타났으며 계통학적 분석을 수행하기 위한 ND5 유전자의 유전적 분화율은 ingroup에서 0.00~3.12%이었고, ingroup과 outgroup (Hemicarabus tuberculosus) 에서는 7.33~8.44%인 것으로 나타났다. ND5 유전자 염기서열의 Nieghbor joining (NJ), Maximum parsimony (MP), Maximum likelyhood (ML) 분석을 기초로 작성된 각각의 계통수에서 구좌-성산 곶자왈 지역의 개체는 제주도의 타 지역 개체보다 한반도 본토의 개체와 더 유사한 것으로 나타났는데, 이러한 결과로 세 가지 시나리오를 생각해 볼 수 있다. 첫째, 제주도와 한반도는 서로 섬과 육지로 격리된 지역으로서 기원이 다른 멋쟁이딱정벌레가 각각 유입되었고, 그 이후로도 지리적 격리에 의해 별개의 집단으로 정착해오던 중 한반도의 개체가 제주도로 유입된 것이라는 가설이다. 이때 유입된 개체들은 구좌-성산 곶자왈 지역에서만 한정적으로 채집 되었다는 점을 볼때 정착한지 얼마 안 된 개체들로 볼 수 있다. 둘째, 제주도는 오래전 빙하기에 한반도와 하나의 육지로 연결되어 있었고 하나의 멋쟁이딱정벌레 집단이었던 것이 해빙기 이후 제주도가 섬으로 분리되면서 오랜 시간 지리적 격리에 의해 서로 다른 유전적 변이를 나타내게 되었으며, 최근 인간의 왕래가 빈번해 지면서 한반도 본토의 개체가 제주도로 유입되었다는 가설이다. 셋째, 오래전 빙하기 때에 한반도와 제주도가 하나의 육지로 연결되어 있었고 그로 인해 동일한 기원을 가진 하나의 멋쟁이딱정벌레 집단이었던 것이 해빙기에 제주도가 섬으로 분리되면서 두 개의 지역으로 격리가 되었으며, 이후 중국, 대만, 일본 등 다른 지역의 개체가 제주도의 서쪽지역으로 일부 유입이 되었고 유입된 개체가 점차 서식지를 개척해 나가는 과정에서 기존에 서식하던 집단과 종내경쟁을 하면서, 점차 기존의 집단이 동쪽의 구좌-성산 곶자왈 지역으로 밀려나 도태되어 가는 과정이라는 시나리오다. 이러한 가능성에 대해서는 추후 여러 지역의 표본을 대상으로 추가적인 실험이 진행되어야 할 것으로 생각되며, 본 연구에 사용된 ND5 유전자가 제주도 지역 멋쟁이딱정벌레의 기원을 밝혀내는 데 유용한 도구로 사용될 수 있는 가능성을 보여준 실험이었다고 사료된다.

The mitochondrial NADH dehydrogenase subunit 5 (ND5) gene of Damaster (Coptolabrus) jankowskii was analyzed among three 'gotjawal' terrains on Jeju island, Korea. By comparative analysis of the mitochondrial ND5 gene sequences, genetic relationship was assessed among 37 specimens collected 'gotjawal' terrains including 5 specimens from the Korean peninsula. The ND5 gene sequences analyzed were 1,066 base pairs (bp) in length. Pairwise sequence divergences in the ND5 gene ranged from 0.00 to 3.12% in the ingroup accessions and from 7.33 to 8.44% between the ingroups and the outgroup, Hemicarabus tuberculosus. The greatest divergence (3.12%) in the ingroup accessions was between J-GS10 (Gujwa-Sungsan gotjawal) and J-HS (Hwaseong). Neighbor joining (NJ), maximum parsimony (MP), and maximum likelihood (ML) trees were generated using the ND5 partial sequences data. All three phylogenetic trees represented that the Gujwa-Sungsan gotjawal population was similar rather to that of Korean peninsula than the others on Jeju. Even though, the sampling locality was not various in the Korean peninsula, the results suggested that the origin of D. (C.) jankowskii in the Gujwa-Sungsan gotjawal was not according to the origin of population in the Jocheon-Hamdeog and Aewol gotjawals.