환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 산양 등 멸종위기에 처한 야생동물 19종의 성체줄기세포*를 안정적으로 동결 보존할 수 있는 기술을 최근 확립했다고 밝혔다.
* 성체 조직을 구성하는 세포로 새로운 개체로 증식되는 능력이 있음
국립생물자원관 연구진은 2016년부터 종별 맞춤형 동결보존 기술을 개발해 산양(멸종위기 야생생물Ⅰ급), 뱀장어(세계자연보전연맹 세계적색목록 위기종), 한강납줄개(멸종위기 야생생물 Ⅱ급) 등 멸종위기에 몰린 19종의 성체줄기세포를 영하 196도 액체질소에서 최장 7년 동안 동결보존했다.
연구진은 장기간 동결 보존한 이들 세포가 일주일 동안 동결한 세포와 비슷한 71~85%의 안정적인 생존율을 보이는 것을 확인했다.
이는 1980년대부터 멸종위기 동물의 동결보존 연구를 수행한 선진국*의 생존율(50% 미만)보다 높은 수치다.
* 미국(스미소니언박물관, 샌디에이고 동물원), 영국(런던 자연사박물관), 일본(국립환경연구소) 등
종별 맞춤형 동결보호제로 보존한 19종 모두 성체줄기세포가 정상적으로 배양되었고, 한강납줄개와 세포 특성이 매우 유사한 각시붕어의 성체줄기세포를 이식한 실험 결과에서도 정상 개체로 성장하는 것이 확인되어 멸종위기종 보전에 기대를 더하고 있다.
연구진은 이번 동결보존 기술 개발로 멸종위기 동물을 세포 상태로 10년 이상 장기 보존할 수 있게 되어 암컷과 수컷 개체를 관리해야 하는 기존의 인공증식 방식 대비 비용을 절감할 수 있을 것으로 전망했다.
이번 연구 결과는 이달 말 국제학술지 ‘저온생물학회지(Cryobiology)’에 투고될 예정이며, 특허 출원도 앞두고 있다.
서민환 국립생물자원관장은 “이번 연구로 동결 보존한 성체줄기세포를 국립생태원 멸종위기종복원센터에 분산 수장하고 관련 기술을 상호 발전시켜 종 복원이 시급한 우선 복원 대상 멸종위기종의 체계적 보전에 힘쓸 계획”이라며, “이를 통해 소중한 우리 생물자원을 미래세대에 물려줄 수 있는 기반을 마련할 수 있을 것”이라고 말했다.
붙임 1. 동결보존 기술이 확립된 멸종위기 야생동물.
2. 전문용어.
3. 질의응답. 끝.
붙임 1 | | 동결보존 기술이 확립된 멸종위기 야생동물 |
〈표 <1. 종별 맞춤형 동결보존 기술이 확립된 멸종위기종 목록>
연번 | 국명 | 멸종위기 야생생물 등급 | 적색목록 멸종위기 등급 |
1 | 산양 | 멸종위기 야생생물Ⅰ급 | 국가적색목록 취약(VU) |
2 | 한강납줄개 | 멸종위기 야생생물Ⅱ급 | 국가적색목록 위기(EN) |
3 | 미호종개 | 멸종위기 야생생물Ⅰ급 | 국가적색목록 위기(EN) |
4 | 열목어 | 멸종위기 야생생물Ⅱ급 | 국가적색목록 취약(VU) |
5 | 퉁사리 | 멸종위기 야생생물Ⅰ급 | 국가적색목록 위기(EN) |
6 | 감돌고기 | 멸종위기 야생생물Ⅰ급 | 국가적색목록 위기(EN) |
7 | 여울마자 | 멸종위기 야생생물Ⅰ급 | 국가적색목록 위급(CR) |
8 | 모래주사 | 멸종위기 야생생물Ⅱ급 | 국가적색목록 위기(EN) |
9 | 흰수마자 | 멸종위기 야생생물Ⅰ급 | 국가적색목록 취약(VU) |
10 | 물방개 | 멸종위기 야생생물Ⅱ급 | 국가적색목록 준위협(NT) |
11 | 뱀장어 | - | 세계적색목록 위기(EN) |
12 | 연준모치 | - | 국가적색목록 위기(EN) |
13 | 자라 | - | 국가적색목록 취약(VU) |
14 | 동양달팽이 | - | 국가적색목록 취약(VU) |
15 | 북한산달팽이 | - | 국가적색목록 취약(VU) |
16 | 호박달팽이 | - | 국가적색목록 위기(EN) |
17 | 칼조개 | - | 국가적색목록 취약(VU) |
18 | 큰논우렁이 | - | 국가적색목록 위기(EN) |
19 | 강우렁이 | - | 국가적색목록 취약(VU) |
〈그림 1. 멸종위기 야생동물 동결보존 실험과정 모식도〉
〈그림 2. 동결보존 기술이 확립된 멸종위기 야생동물 사진〉
동결보존 기술이 확립된 멸종위기 야생동물 19종 사진
〈그림 3. 6년 3개월 동안 동결 보존한 성체줄기세포를 이용한 실험 결과〉
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6년 3개월 동안 동결 보존한 멸종위기 야생생물Ⅱ급 한강납줄개의 성체줄기세포가 정상적으로 배양 | 6년 3개월 동안 동결 보존한 실험종(각시붕어)의 성체줄기세포가 정상 개체로 성장 |
○ 동결보존(cryopreservation) : 세포나 조직을 영하 196도의 매우 낮은 온도에서 불활성 상태로 냉동보존하다가, 필요할 때 해동과정을 거쳐 생리기능을 회복시킬 수 있는 보존법이다.
○ 멸종위기 야생생물 : 환경부는 ‘야생생물 보호 및 관리에 관한 법률’에 따라 멸종위기 야생생물 목록을 5년마다 개정하고 있다. 멸종위기 야생생물 목록 개정을 위해 전국 분포조사, 유관기관의 각종 연구결과, 전문가 검토 및 세계자연보전연맹(IUCN)의 지역 적색목록 지정 기준을 참조해 2022년 12월 9일 멸종위기 야생생물 282종의 목록을 공포했다.
○ 세계자연보전연맹(IUCN) 세계적색목록 : 세계자연보전연맹의 범주와 기준에 따라 전 세계 생물 종의 멸종 위험성을 평가한 멸종위기종 목록이다. 절멸(EX), 야생절멸(EW), 위급(CR), 위기(EN), 취약(VU), 준위협(NT), 약관심(LC), 정보부족(DD), 미평가(NE)의 9개 범주로 평가. 이중 ’위급(CR)‘, ’위기(EN)‘, ’취약(VU)‘ 범주를 ’멸종우려 범주(Threatened categories)‘라고 부른다.
○ 국가적색목록 : 세계자연보전연맹의 범주와 기준에 따라 전 세계 규모가 아닌 지역 및 국가적 범위에 적용하기 위하여 추가로 개발된 지침이다. 현재 세계 여러 국가의 멸종위기종 보전 관리에 준용 또는 적용 중이다. 우리나라는 남한(또는 한반도)을 대상으로 ’국가생물적색목록‘을 평가하여 목록화하고 있다.
○ 산양 : 우제목 소과에 속하는 멸종위기 야생생물Ⅰ급 포유류. 몸통의 길이는 115~129cm이며, 뿔은 약 13cm이다. 겨울털은 부드러우며 빽빽하게 나 있다. 가파른 바위가 있거나 다른 동물이 접근하기 어려운 험준한 산악 지대에 서식한다. 2~5개체가 무리를 형성하기도 한다. 대부분 일생 동안 일정한 지역에서만 서식하는 습성이 있다. 강원도 설악산, 대관령, 태백산, 경상북도 울진, 지리산 일대에 분포한다. (참고 : 국립생물자원관 한반도의 생물다양성)
○ 뱀장어 : 뱀장어목 뱀장어과에 속하는 세계적색목록 위기(EN) 등급 어류. 몸에는 타원형의 미세한 비늘이 있고 아래턱이 위턱보다 앞으로 튀어나와 있다. 몸 색깔은 사는 장소나 시기에 따라서 약간씩 차이가 난다. 민물에서 바다로 이동할 때는 짙은 검은색으로 변한다. 크고 작은 하천, 호수 및 저수지 등 모든 담수 온난한 수역에서 서식한다. 육식성으로 새우, 게, 수서곤충, 실지렁이, 어린 물고기 등 모든 수중동물을 탐식한다. 낮에는 굴속, 돌 밑, 진흙 속에 숨어 있고 주로 밤에 활동한다. 삼척 오십천 이북의 동해안으로 유입되는 하천을 제외한 전 하천에 서식한다. 일본, 중국, 타이완 및 베트남 등지에도 분포한다. (참고 : 국립생물자원관 한반도의 생물다양성)
○ 한강납줄개 : 잉어목 잉어과에 속하는 멸종위기 야생생물Ⅱ급 어류. 한강수계의 남한강 일부 지역에서만 발견되는 어류로 우리나라 고유종이다. 몸길이는 5~7cm이며, 몸은 타원형으로 체고가 높고 납작하며 꼬리자루는 긴 편이다. 등 쪽은 회녹색이며 배 쪽은 은백색이다. 청색 세로줄이 체측 중앙부 후반부터 꼬리지느러미의 기부까지 이어진다. 등지느러미와 뒷지느러미에는 검은색 점이 3줄로 줄지어 있다. 하천 중류의 흐름이 느리고 갈대나 수초가 많은 지역에서 발견되며, 작은 동물, 식물질, 유기물 등을 먹는다.
(참고 : 국립생물자원관 한반도의 생물다양성)
○ 배양 : 세포, 조직 등 생물체의 일부를 적당히 인공적으로 조성한 환경조건에서 생육시키는 일
○ 우선 복원 대상 멸종위기종 : 환경부 ‘멸종위기 야생생물 보전 종합계획(`18년∼`27년)’에서 선정된 2027년까지 우선 복원할 25종의 생물
1. 1. 번 기술이 멸종위기종 보전에 어떻게 활용될 수 있나요? |
○ 멸종위기 야생동물 종 복원은 개체 단위 인공증식에 의존하고 있어 질병 발생, 천재지변 등으로 유전자원이 일시에 소실될 위험이 있습니다.
○ 이번에 개발된 동결보존 기술은 성체줄기세포를 영하 196도 액체질소에서 영구적으로 동결 보존하고, 필요할 때 세포를 해동해 멸종위기 동물을 종 복원할 수 있어 기존 방법의 문제점에 대한 효과적 대안이 될 수 있습니다.
2. 2.번 연구에서 핵심 기술은 무엇인가요? |
○ 성체줄기세포를 액체질소에서 안정적으로 동결할 수 있는 종별 최적 조건을 찾는 것이 이번 연구의 핵심 기술입니다.
○ 세포막 침투성/비침투성 동결보호제의 조성과 농도 조건, 동결속도 및 해동온도 조건, 세포 단일화 조건 등이 종별 세포 특성에 따라 다르기 때문에 반복 실험을 통해 각각의 종에 맞는 조건을 최적화했습니다.
3. 3. 실험종 각시붕어를 동결보존한 이유는 무엇인가요? |
○ 멸종위기종 한강납줄개와 실험종 각시붕어는 같은 납줄개속의 어류로 성체줄기세포의 특성이 매우 유사합니다.
○ 따라서, 멸종위기종 한강납줄개의 동결보존 시료를 훼손하지 않고 동결보존 상태를 파악하기 위해서 한강납줄개와 같은 동결보존 조건(동결보호제의 조성 및 농도, 동결속도, 해동온도 등)으로 각시붕어를 동결 보존했습니다.
