액체질소 탱크를 아마존에 밀어넣은 것이 어떻게 Spark Ornithology의 유전적 혁명에 도움이 되었나요?

국립 자연사 박물관

거의 40년 전 스미소니언 동물학자인 게리 그레이브스(Gary Graves)는 정글에서 박물관 DNA 수집의 핵심이 되는 조직 샘플을 수집했습니다.

잭 타미시에아

1986년에 조류학자인 Gary Graves와 스미소니언 생물학자 팀은 새를 찾기 위해 브라질 아마존 분지의 외딴 지역으로 내려갔습니다. 다음 7주 동안 그레이브스는 말라리아에 걸렸고, 피라냐가 가득한 지류에서 목욕했으며, 수세기 동안 이 지역의 탐험가들을 괴롭혔던 다른 많은 고난을 견뎌냈습니다.

그러나 새들은 그 모든 것을 그만한 가치가 있게 만들었습니다. 아마존 열대우림에는 형형색색의 마코앵무새, 넓은부리큰부리새, 빛나는 트로곤, 거대한 하피 독수리 등 1,500종 이상의 조류가 서식하고 있습니다. 그레이브즈는 탐험 중에 만난 다양한 새들로부터 심장, 간, 근육 샘플을 수집했습니다. 후덥지근한 황야에서 조직 샘플을 시원하게 유지하기 위해 그는 아마존에 미리 숨겨둔 액체 질소 탱크에 조직 샘플을 보관했습니다.

현재 국립 자연사 박물관의 조류 큐레이터인 그레이브스는 정글에서 유전 데이터가 담긴 금광을 채취했습니다. 그는 전하를 사용하여 크기별로 단백질을 분리하는 당시 최첨단 기술인 단백질 전기영동을 사용하여 조직 추출물을 분석할 계획이었습니다. 1986년에는 DNA 서열을 분석하는 심층적인 실험실 기술이 아직 발명되지 않았습니다.

저렴하고 정확한 게놈 서열 분석 기술의 부족으로 인해 수십 년 동안 이러한 샘플의 진정한 가치가 가려졌습니다. 그러나 DNA 서열 분석 과정이 개선됨에 따라 Graves와 그의 동료들은 마침내 그 운명적인 탐험에서 수집된 샘플의 과학적 잠재력을 깨달을 수 있었습니다. before는 결국 그런 용도로 유용할 것입니다.”라고 Graves는 말했습니다.

오늘날 지구상에는 국립 자연사 박물관보다 더 큰 DNA 저장소가 없을 수도 있습니다.

2015년 B10K 프로젝트가 시작된 이후 몇 년 동안 Graves와 그의 동료들은 약 363종의 조류의 게놈을 설명하고 그 수를 계산하는 수많은 논문을 발표했습니다. 이러한 각 유전자 데이터 세트는 전 세계 연구자들이 자체 연구에 사용할 수 있도록 공개적으로 제공됩니다. B10K 연구자들은 이 거대한 유전자 아카이브를 구축하면서 새들이 과거 환경 변화에 어떻게 반응했는지에 대해 대규모 질문을 할 수 있었으며, 이는 깃털 달린 동물이 미래에 어떻게 살아갈지에 대한 단서를 제공할 수 있습니다.

지난 몇 달 동안 Graves와 그의 동료들은 Proceedings of the National Academy of Sciences 및 Nature Ecology and Evolution에 유전학을 사용하여 263종의 조류가 지난 백만 년 동안 기후 변화에 어떻게 반응했는지 추론하는 두 편의 논문을 발표했습니다. 팀은 다양한 새 종의 몸 크기, 알 수, 부리 길이와 같은 특정 특성을 측정했습니다. 그런 다음 그들은 유전자 데이터를 사용하여 지난 백만 년 동안 각 새의 개체수가 어떻게 변동했는지 모델링했습니다.

Graves에 따르면 이를 통해 특정 기후 조건에서 어떤 특성이 유익한지 관찰할 수 있었습니다. Graves는 “이것은 지구가 먼 과거에 관찰된 수준으로 가열되거나 냉각될 경우 우리가 예상할 수 있는 것과 이것이 새 무리에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 통찰력을 얻는 방법입니다.”라고 Graves는 말했습니다. “과거에 무슨 일이 일어났는지 알면 미래에 어떤 일이 일어날지 예측할 수 있을 것입니다.” 예를 들어, 그들은 몸집이 큰 새들이 약 130,000년 전에 극심한 온난화로 인해 땀을 흘려야 했으며, 이는 작은 새들에게 큰 도움이 되었다는 사실을 발견했습니다.

그레이브스에게 이러한 유전자 데이터 세트를 활용하여 답할 수 있는 질문은 끝이 없습니다. 현재 시퀀싱 파이프라인에 있는 2,000개 이상의 추가 종의 게놈을 통해 그의 공동 팀은 더 많은 종을 이러한 모델에 통합하여 전 세계 버스타드에서 얼룩말 핀치에 이르기까지 모든 것의 미래를 위한 프레임워크를 제공할 계획입니다.