해충의 불임을 유발하는 기술
새로운 연구에 따르면, 울바키아라 불리는 박테리아와 그 안에 살고 있는 바이러스가 곤충의 세계에서 흥미로운 일을 하는 것으로 밝혀 졌습니다. 이 박테리아와 바이러스는 수컷 곤충의 정자를 ‘납치’해서 암컷 곤충이 불임이 되게 만들어, 같은 박테리아를 가진 암컷과만 번식하게 합니다. 이 과정을 통해 울바키아 박테리아는 곤충 세계를 자기 멋대로 조종할 수 있게 되는 것입니다.
울바키아 박테리아는 곤충의 생식 조직에서 살면서, 대부분의 시간을 평화롭게 보냅니다. 하지만, 박테리아에게는 큰 비밀이 있습니다. 그것은 바로 프로파지 WO라는 바이러스입니다. 이 바이러스는 울바키아 박테리아 안에서 살면서, 곤충의 정자를 조종하는 특별한 능력을 가지고 있는 것으로 보입니다.
Issue: 이 바이러스가 어떻게 정자를 조종하나요?
Clue: 바이러스는 특정 단백질을 만들어내어 정자의 발달을 방해합니다. 이로 인해 정자가 정상적으로 모양을 바꾸지 못하고, 결국에는 불임을 일으키게 합니다. 그 결과, 울바키아가 없는 암컷과 교미한 수컷의 후손은 생존할 수 없게 됩니다. 이런 방식으로 울바키아 박테리아는 자신을 가진 곤충만이 성공적으로 번식할 수 있게 만들어, 자신의 존재를 더욱 확산시킬수 있습니다.
Issue: 이것이 우리에게 왜 중요한가요?
Clue: 연구자들은 이러한 과정을 이해함으로써, 지카 바이러스와 뎅기열 같은 질병을 전파하는 곤충을 통제할 수 있는 새로운 방법을 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 울바키아가 있는 곤충을 특정 지역에 방출하면, 그 지역의 곤충 개체 수가 더 이상 사람에게 해로운 바이러스를 전파하지 못하게 할 수 있습니다.
이 연구는 곤충이 질병을 전파하는 방식을 이해하고, 이를 통제하는 새로운 방법을 개발하는 데 중요한 단서를 제공합니다. 곤충의 세계에서 벌어지는 이 전투가 어떻게 우리 인간의 건강을 지키는 데 도움이 될 수 있는지 흥미로운 연구입니다.
프로파지 단백질은 긴 비암호화 RNA와 발달 중인 정자의 DNA를 변경하여 숫컷으로 인한 치사율을 증가시킵니다.
울바키아라고 불리는 박테리아와 그것이 운반하는 바이러스가 곤충의 정자를 “납치”하여 곤충의 불임을 유발하는 방법이 밝혀졌습니다. 울바키아는 약 50%의 곤충 종에서 발견되며, 특히 모기와 파리의 생식 조직 내에서 공생하며 삽니다. 이 박테리아는 cifA와 cifB라는 바이러스 유전자를 통해 수컷 곤충의 정자를 조작하여, 이 박테리아와 바이러스 조합을 갖지 않는 암컷과의 수정을 방해합니다. 이로 인해 수컷 곤충은 불임이 되며, 이는 지카 및 뎅기열과 같은 질병을 전파하는 곤충의 개체수를 통제하는 데 활용될 수 있습니다.
울바키아가 있는 수컷과 울바키아가 없는 암컷이 교미할 경우, 정자가 수정란에 치명적인 영향을 미쳐 배아가 죽게 됩니다. 이 과정을 통해 울바키아와 바이러스를 가진 자손의 비율이 증가하게 됩니다. 이 기술은 해충 및 질병 전파를 줄이기 위해 전 세계적으로 실험되고 있습니다. 예를 들어, 울바키아가 없는 해충 개체군을 통제하기 위해 울바키아가 있는 수컷을 방출하는 방법이 연구되고 있습니다.
울바키아는 Zika, 뎅기열, Chikungunya 바이러스 등을 차단하는 능력이 있으며, 이 박테리아에 감염된 모기가 사람을 물었을 때 이러한 바이러스를 전달하지 않게 됩니다. 따라서 울바키아를 통한 모기 개체군의 조절은 바이러스 질병의 전파를 막는 데 효과적인 방법입니다.
이 연구는 또한 울바키아와 Cif 단백질이 정자 발달에 미치는 영향을 밝혀냈습니다. 이 단백질은 정자의 형태 변화와 DNA의 재포장 과정에 영향을 미치며, 이는 정자가 난자를 성공적으로 수정하는 데 필수적입니다. 정자가 이 과정에서 손상되면 남성의 불임이나 배아의 생존 불가능으로 이어질 수 있습니다. 연구진은 또한 Cif 단백질이 긴 비암호화 RNA를 절단하여 정자의 발달과 기능을 방해한다는 사실을 발견했습니다.
이 발견은 곤충의 정자 발달 과정을 조작하여 해로운 곤충 개체군을 통제하고 질병의 전파를 막는 새로운 방법을 제시합니다. 또한, 인간의 불임 문제에 대한 연구에도 중요한 통찰을 제공할 수 있습니다. 연구진은 이 지식을 활용하여 현재의 질병 벡터 및 해충 방제 방법을 강화하고, 장기적으로는 울바키아나 바이러스 단백질 없이 이 기술을 모방할 계획입니다.
https://www.psu.edu/news/eberly-college-science/story/how-does-virus-hijack-insect-sperm-control-disease-vectors-and-pests/ 사이언스 참고
“Chikungunya 바이러스는 모기에 의해 전파되는 바이러스로, 주로 Aedes 종 모기(특히 Aedes aegypti와 Aedes albopictus)에 의해 사람에게 전달됩니다. 이 바이러스는 Chikungunya 열을 일으키는 원인으로 알려져 있으며, 주로 아프리카, 아시아, 유럽, 아메리카 및 인도양 지역에서 발생합니다. 최근에는 기후 변화와 국제 여행의 증가로 인해 전 세계적으로 발병 지역이 확대되고 있습니다.
Chikungunya 열의 주요 증상은 갑작스러운 발열과 심한 관절 통증으로, 때로는 관절을 움직이기 어려울 정도입니다. 기타 증상으로는 근육통, 두통, 피로, 발진 등이 있으며, 대부분의 환자는 회복되지만, 일부에서는 지속적인 관절 통증이 몇 달에서 몇 년까지 지속될 수 있습니다.
현재 Chikungunya 바이러스에 대한 특정 치료법은 없으며, 치료는 주로 증상을 완화하는 데 초점을 맞춥니다. 예방을 위해서는 모기에 물리지 않도록 하는 것이 가장 중요하며, 이를 위해 모기 기피제 사용, 모기가 많은 시간 동안 야외 활동을 피하고, 모기 망을 사용하거나 모기가 들어오지 못하도록 창문에 방충망을 설치하는 등의 방법이 권장됩니다.”