중국 과학자들은 10년에 걸친 연구를 통해 벼가 게놈의 변화 없이 후성유전학적 메커니즘을 통해 미래 세대에 내한성을 전달할 수 있다는 사실을 발견했습니다. Cell 저널에 발표된 이 연구는 환경 스트레스가 직접적으로 유전적 적응을 유도한다는 중요한 증거를 제공합니다.
중국과학원 유전학 및 발생생물학 연구소 연구진은 저온 민감성 아시아 쌀 품종인 Oryza sativa L을 선택해 생식 성장 기간 동안 영하 15°C의 저온에 노출시켜 내한성 자손을 선별했습니다. 3세대 후에도 일부 식물은 저온 스트레스 하에서도 여전히 높은 수확량을 유지할 수 있습니다. 게놈 서열 분석은 DNA 돌연변이의 영향을 배제했으며, 이는 내한성이 유전적 서열의 변화에 의해 유발되지 않음을 나타냅니다. 추가 분석에 따르면 내한성 쌀의 ACT1 유전자 시작 부분에 있는 화학적 마커(예: 메틸화 변형)가 크게 감소한 것으로 나타났습니다. 실험을 통해 인위적으로 이러한 표시를 줄이면 식물의 내한성을 향상시킬 수 있으며, 표시를 복원하면 이러한 특성이 사라지는 것을 확인하여 후생적 변형의 핵심 역할을 직접적으로 입증했습니다.
연구팀은 또한 중국의 131개 벼 품종을 분석한 결과 추운 북부 지역의 품종에는 일반적으로 ACT1 유전자의 화학적 마커가 적은 반면, 따뜻한 남부 지역의 품종에는 이 마커가 풍부하다는 사실을 발견했습니다. 이는 이러한 후생적 특징이 벼가 고위도로 적응적으로 확산되는 것을 촉진할 수 있음을 나타냅니다.
전문가들은 이번 연구가 DNA 돌연변이의 자연선택을 통해서만 적응성이 점진적으로 형성될 수 있다는 전통적인 진화론적 견해에 도전한다고 논평했습니다. 동물 연구에서 후생유전학적 현상(예: 자손의 건강에 영향을 미치는 환경 독소)이 발견되었지만, 환경 적응에 직접적으로 도움이 되는 벼의 내한성과 같은 사례는 여전히 드뭅니다.