요약:
최대 높이 약 1.2m에 달하는 황제펭귄이 가장 잘 알려진 펭귄이지만 남반구에는 이 외에도 17종의 펭귄이 살고 있다. 이들 펭귄 중 다수는 과학자들이 거의 방문하지 않는 외딴 섬에 서식하기 때문에 오랫동안 연구가 부족했습니다. 이러한 고립은 과학자들이 이전에 케르겔렌 제도에서 새로운 젠투 펭귄 종을 간과했던 이유일 수 있습니다. "황폐한 섬"으로도 알려진 케르겔렌 섬은 가장 가까운 사람이 거주하는 땅에서 약 3,220km 떨어져 있습니다.
칠레 과학자와 캘리포니아 버클리 대학의 과학자들이 이끄는 국제 연구팀은 "Communications Biology" 저널에 이 발견을 알리는 논문을 발표했습니다. 새로운 펭귄 종이 공식적으로 명명된 것은 100년 만에 처음입니다.
과거에는 같은 종으로 여겨졌던 널리 분포되어 있던 젠투펭귄이 실제로는 서로 다른 4종으로 이루어져 있다는 사실을 연구자들이 유전적 증거를 통해 발견했습니다. 한 종류의 펭귄은 등이 검고 배가 흰색인 다른 젠투 펭귄과 매우 유사해 보이기 때문에 오랫동안 인식되지 않은 상태로 남아 있었습니다. 이 색상은 포식자로부터 숨는 데 도움이 되고 바다에서 먹이를 사냥할 때 효율성을 높이는 데 도움이 됩니다.
새로 발견된 펭귄은 크기와 발성에서 미묘한 차이를 제외하고는 다른 젠투 펭귄과 거의 구별할 수 없습니다. 겉모습의 차이는 미미하지만 유전자에는 상당한 차이가 있기 때문에 연구자들은 이들을 '비밀종'으로 분류한다.
또한 연구원들은 이전에 젠투 펭귄의 아종으로 간주되었던 다른 세 그룹이 완전한 종으로 인식될 만큼 유전적으로 독특하다는 사실도 확인했습니다. 기후 변화가 남극 및 남극 아남극 서식지를 재형성함에 따라 새로 발견된 남동부 젠투 펭귄인 Pygoscelis kerguelensis와 다른 두 젠투 펭귄 종의 미래도 불확실합니다.
현재는 남부 젠투 펭귄인 Pygoscelis ellsworthi만이 심각한 충격을 피할 수 있으며 심지어 확장된 남극 범위로부터 혜택을 받을 수도 있는 것으로 보입니다.
논문의 선임 저자 중 한 명이자 칠레 산티아고에 있는 안드레스 벨로 국립대학교의 생태계 및 환경 교수인 줄리아나 비아나(Julianna Vianna)는 남극 대륙에서 기후 변화로 인해 실제로 위협을 받는 것은 젠투 펭귄이 아니라 다른 펭귄 종이라고 말했습니다. 그러나 아남극 지역에서는 젠투 펭귄이 특히 걱정스럽습니다. 아남극 지역은 남극 북쪽에 위치하며 칠레, 남아프리카공화국, 프랑스, 네덜란드, 호주 및 뉴질랜드의 관할하에 있는 여러 먼 섬으로 구성됩니다.
비아나는 관련 국가의 보호 기관이 이 문제를 인식하고 세 종의 젠투펭귄을 구하기 위해 적절한 조치를 취해야 한다고 지적했습니다.
Vianna는 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 과학자인 Larry Bowie 및 칠레 대학교의 과학자인 Eli Pullan과 함께 여러 나라의 펭귄 연구 전문가들을 조직하여 이 새로운 게놈 연구를 수행했습니다. 일부 과학자들은 이전에 젠투펭귄의 아종이 최대 6개나 있을 수 있다고 제안했지만, 연구자들은 오랫동안 이들의 분류에 동의하지 못했습니다.
새로운 연구는 펭귄 64마리의 전체 게놈 서열을 기반으로 합니다. 샘플은 10개의 번식지에서 채취되었으며, 이는 처음으로 젠투 펭귄의 지리적 범위 전체를 포괄합니다. 연구자들은 또한 펭귄의 색깔, 울음소리, 번식 시간, 먹이 유형, 먹이 활동 등을 포함한 펭귄의 물리적, 생태학적 특성을 비교했습니다.
보위는 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스 척추동물학 박물관 관장입니다. 그는 모든 펭귄 중에서 젠투 펭귄의 분류가 아마도 가장 논란이 많은 것이라고 말했습니다. 한 세기가 넘도록 과학자들은 얼마나 많은 종 또는 아종으로 나누어야 하는지에 대해 토론해 왔습니다. 본 논문은 최첨단 통합 연구 방법을 사용하여 이 질문에 답하려고 시도합니다.
보위와 비아나는 거의 10년 동안 펭귄 진화와 다양성을 연구하기 위해 협력해 왔습니다. 2019년에 두 사람은 펭귄이 약 2,200만 년 전에 호주와 뉴질랜드 근처에서 유래했다는 연구 결과를 발표했습니다. 나중에 황제펭귄과 왕펭귄은 두 개의 다른 그룹으로 나뉘어 각각 남극과 아남극 지역을 차지했습니다.
약 1,200만년 전에 남극 주변 해류가 형성되어 다른 펭귄 종들이 남극 아남 지역으로 퍼지게 되었습니다. 그 이후로 펭귄은 점차 외딴 섬에 개체군을 형성했으며 그 분포는 아프리카와 남아메리카 일부 지역까지 북쪽으로 퍼져 나갔습니다.
젠투 펭귄은 매우 다양한 먹이를 먹고 물 속에서 잡을 수 있는 거의 모든 생물을 잡아먹는다는 점에서 다른 많은 펭귄과 다릅니다. 크릴새우 개체수가 감소함에 따라 이러한 먹이 공급의 유연성이 장점이 됩니다. 이에 반해, 좀 더 전문화된 식생활을 하는 황제펭귄과 아델리펭귄의 수는 감소하고 있는 반면, 남극반도의 젠투펭귄의 개체수는 여전히 증가하고 있습니다.
연구원들은 이러한 적응력이 뛰어난 수렵 행동이 새로운 종의 형성을 촉진한다고 믿습니다. 젠투 펭귄은 일반적으로 번식지 근처에서 먹이를 찾아 매년 동일한 번식지로 돌아옵니다. 시간이 지남에 따라 고립된 개체군은 독특한 행동 및 생태학적 특성을 발달시켰습니다.
지난 30만~50만년에 걸쳐 이 고립된 섬의 개체군은 점차 다른 종으로 진화했습니다. 과학자들은 남극 전선이 이러한 차별화를 강화한다고 말합니다. 남극 전선은 수온과 염도에 상당한 차이를 발생시켜 지역 간 동물의 이동을 제한할 수 있습니다.
남극 전선 북쪽의 물은 상대적으로 따뜻하고 염분이 많습니다. 여기에는 크로젯 제도(Crozet Islands), 매리언 섬(Marion Island) 및 맥쿼리 섬(Macquarie Island)에서 발견되는 동부 계통의 Pygoscelis taeniata가 살고 있습니다. 말비나스 제도로도 알려진 포클랜드 제도와 남미의 인근 마르틸로 섬에서 주로 발견되는 북부 계통의 피고스켈리스 파푸아(Pygoscelis papua).
새로 발견된 남동부 계통인 Pygoscelis kerguelensis는 Kerguelen 섬에서 진화했으며 인근 허드 섬에도 분포하고 남극 전선 근처에 살고 있을 수도 있습니다.
남극 전선 남쪽에는 남부 계통인 Pygoscelis ellsworthi가 있습니다. 남극반도, 남극해안, 사우스조지아에서 발견되는 젠투펭귄 중 가장 큰 개체수입니다.
이 게놈 연구는 칠레 대학교 대학원생 Daley Noll이 주도했습니다. 이전 연구와 비교하여 연구팀은 더 다양한 유전자를 분석하고 수천 개의 단일 염기 다형성을 조사했습니다. 결과는 서로 다른 종들이 유전적 수준에서 각자의 생활 환경에 적응했다는 것을 보여줍니다.
예를 들어, 남극에 사는 남부 젠투 펭귄은 열 생산, 지방 저장, 빛 지각과 관련된 유전자를 더 많이 가지고 있습니다. 연구원들은 이러한 특성이 극한의 추위, 계절적 햇빛 변화, 강렬한 반사 얼음 표면에 대처하는 데 도움이 된다고 믿습니다.
동부젠투펭귄은 효율적인 탄수화물 대사 및 향상된 다이빙 능력과 관련된 유전자를 더 많이 가지고 있습니다. 산소 수송, 혈관 성장, 미토콘드리아 기능 및 폐 발달과 관련된 이러한 유전적 특성은 영양이 부족한 물에서 장기간 다이빙하는 데 도움이 되었을 수 있습니다.
한편, 남아메리카에 서식하는 북부 젠투 펭귄은 소화, 심장 기능, 근육 활동과 관련된 유전적 특성을 나타냈습니다. 연구자들은 이러한 변화가 수중 채집 활동을 장기간 유지하는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다.
기후 변화가 젠투 펭귄에 미치는 영향을 예측하기 위해 과학자들은 기후 모델을 사용하여 2050년에도 어느 지역이 여전히 적합한 서식지를 가질 수 있는지 추정했습니다. 적당한 온난화 시나리오에서 남극 섬에 있는 젠투 펭귄은 기존 섬의 적합한 서식지를 모두 잃을 수 있으며, 인근 대체 이주 장소도 제한되어 있습니다.
반대로, 남극 지역의 젠투 펭귄은 남극 대륙으로 더 확장될 수 있습니다. 해빙이 줄어들고 크릴새우 개체수가 감소함에 따라 황제펭귄, 아델리펭귄, 턱끈펭귄 개체수가 감소하여 젠투펭귄이 살 수 있는 공간이 더 많아질 수 있습니다.
Vianna는 남극이 아닌 지역에 있는 많은 펭귄들도 해양 온난화, 서식지 파괴, 쥐나 개와 같은 포식자, 상업 어업 활동과의 경쟁, 우발적인 어망 포획 등 점점 더 심각한 위협에 직면하고 있다고 지적했습니다.
기후 변화의 관점에서 볼 때 개체 수가 극히 적은 섬 종은 남극 아남극 젠투 펭귄과 비슷한 위험에 직면할 수 있다고 그녀는 말했습니다. 갈라파고스 펭귄과 다른 섬 펭귄은 고유종이므로 환경이 바뀌면 갈 곳이 거의 없습니다. 섬은 너무 멀리 떨어져 있어 펭귄이 적응하고 개체군을 형성하기 위해 다른 지역으로 이동하는 것이 어렵습니다.
Bowie는 이번 연구에서 수집된 대규모 게놈 데이터가 향후 더 많은 보존 연구를 뒷받침할 수도 있다고 말했습니다. Vianna는 현재 조류 인플루엔자에 대한 저항성과 관련된 유전적 특성을 찾기 위해 펭귄 게놈을 사용하고 있습니다. 조류 인플루엔자는 전 세계의 펭귄, 기타 조류 및 포유류에 영향을 미치고 있습니다. 이번 발견은 과학자들이 이 질병에 가장 취약한 펭귄 개체군을 식별하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.
보위는 전체 게놈 서열 분석이 종의 적응과 분화를 연구하는 과학자의 능력을 변화시킬 뿐만 아니라 보존 가치도 매우 중요하다고 말했습니다.
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