Predator-induced cloning in Dendraster excentricus larvae
Artifact
서부모래달러 Dendraster excentricus의 성체는 태평양 연안의 모래바닥에 납작한 원반을 세우거나 묻고 산다. 그러나 수정 뒤의 유생은 성체와 닮지 않았다. 투명한 몸에 가느다란 팔을 뻗고 플랑크톤으로 떠다니며, 물고기에게는 느리고 눈에 띄는 먹이다.
2008년 워싱턴대학교 연구진은 태어난 지 나흘 된 유생이 물고기 점액에 노출되면 하루 안에 몸 한쪽에서 작은 싹을 내고, 그 싹이 떨어져 새 유생이 되는 것을 관찰했다. 같은 조건에서 점액에 노출되지 않은 대조군은 복제하지 않았다.
복제 뒤에는 두 마리가 남지만, 둘의 합이 이전보다 넉넉해지는 것은 아니다. 약 300마이크로미터였던 원래 유생은 절반 가까이 작아지고, 새 유생은 그보다 더 작았다. 한 개의 큰 표적이 두 개의 작은 표적으로 바뀐 것이다.
Observation
공격이 아니라 물속의 흔적에 반응할 때
유생은 자신을 쫓는 물고기를 보고 도망친 것이 아니다. 물에 녹은 점액, 더 정확히는 점액이 미생물에 의해 분해되며 생기는 일반적 신호에 반응한 것으로 보인다. 연구진은 먹지 않는 물고기의 신호에도 반응할 수 있다고 보았다. 몸을 둘로 나누는 결정은 확실한 공격보다 위험의 확률에 먼저 내려진다.
복제가 먼저 몸집을 줄일 때
무성생식은 보통 같은 몸을 더 만드는 증가로 상상된다. 여기서는 즉각적인 효과가 축소다. 원래 유생은 조직을 떼어 주며 작아지고, 새 유생은 더 작은 크기로 시작한다. 후속 실험에서는 시각으로 먹이를 찾는 물고기가 복제하지 않은 큰 형제 유생을 작은 복제 유생보다 더 많이 먹었다.
지금의 은신처가 나중의 빚이 될 때
작아지면 당장의 물고기 눈에는 덜 띌 수 있다. 하지만 작은 몸이 모든 포식자에게 유리한 것은 아니며, 바닥에 정착한 뒤에도 복제 경험이 없는 개체보다 작을 수 있다. 오늘의 생존은 미래 성장의 여유를 당겨 쓰는 거래다.
성장 순서가 고정된 사다리가 아닐 때
바하칼리포르니아의 실험실 연구에서 이 종은 수정 뒤 팔 수를 늘리며 약 21–23일 만에 변태했다. 유생은 정해진 성체의 축소판이 아니라 환경에 따라 크기와 분기 수를 조정하는 임시 몸이다. 발생은 완성품으로 가는 직선이라기보다, 위험에 대응해 경로를 다시 그리는 과정이다.
Multiple Lenses
발생생물학 — 몸의 설계도에는 되돌아가는 갈림길도 있다
유생은 성장만 하지 않는다. 이미 만든 조직을 재배치해 더 작은 자신과 새 유생을 동시에 만든다. 발생 단계는 통과해야 할 순서이면서 필요할 때 다시 협상되는 자원이다.
Related Concepts
- Developmental plasticity — 같은 유전형이 환경 신호에 따라 다른 발생 경로를 택하는 능력
- Budding — 부모 몸의 일부가 자라 독립 개체가 되는 무성생식
감각생태학 — 냄새는 물고기가 아니라 미래의 가능성을 가리킨다
점액의 분해 신호는 지금 입을 벌린 포식자의 주소가 아니다. 유생은 불완전한 화학적 단서를 앞으로 닥칠 위험으로 번역하고, 오경보의 비용까지 몸으로 지불한다.
Related Concepts
- Kairomone — 한 종이 방출하고 다른 종이 이용하는 종간 화학 신호
- Inducible defense — 포식자 단서가 있을 때만 만들어 비용을 줄이는 방어 형질
포식자–피식자 생태학 — 더 작아지는 것이 숨는 방법일 때
느린 유생은 물고기보다 빨라질 수 없지만, 물고기의 시각이 탐지하기 어려운 크기로 내려갈 수 있다. 방어는 갑옷을 더하는 일이 아니라 관측 장치의 해상도 아래로 몸을 옮기는 일이다.
Related Concepts
- Size refuge — 특정 크기에서 포식자의 탐지나 섭식 효율이 낮아지는 피난 구간
- Phenotypic plasticity — 환경에 따라 같은 생물이 다른 형질을 나타내는 현상
위험이론 — 하나의 좋은 몸보다 두 개의 작은 가능성
둘 다 살아남으면 개체 수가 늘고, 하나만 살아남아도 유전형은 이어진다. 복제는 여분을 저장하는 백업이라기보다 같은 위험을 서로 다른 두 몸에 나누어 싣는 포트폴리오다.
Related Concepts
- Bet-hedging — 평균 성과보다 불확실한 환경에서 계통의 실패 위험을 줄이는 전략
- Risk diversification — 하나의 결과에 모든 손실 가능성을 집중하지 않는 방식
개체성 철학 — 어느 쪽이 원래 유생인가
싹이 떨어진 뒤 두 유생은 같은 유전형을 공유하지만 크기, 위치, 먹힐 확률과 이후 경험은 즉시 달라진다. ‘복제’라는 말은 같음을 말하지만 생존은 바로 그 다음 순간의 차이에 의존한다.
Related Concepts
- Biological individuality — 생물학에서 하나의 개체를 유전형·몸·생리적 통합·진화 단위 가운데 무엇으로 정의할지 묻는 문제
- Genet and ramet — 하나의 유전적 개체와 무성생식으로 생긴 물리적 단위를 구분하는 관점
Twist
이 유생이 복제하는 이유를 “한 마리가 두 마리가 되기 위해서”라고 말하면 절반만 맞다. 당장의 방어 효과는 수를 늘리는 데서가 아니라 크기를 나누는 데서 나온다.
복제하지 않은 큰 유생 한 마리보다 작은 유생 두 마리가 물고기의 시각에 덜 잡힌다면, 둘 가운데 하나가 사라져도 전략은 실패하지 않는다. 보존되는 것은 특정 몸의 온전함이 아니라 같은 유전형이 다음 단계까지 도달할 가능성이다.
그렇다고 새 유생이 예비 부품인 것도 아니다. 떨어지는 순간부터 두 몸은 서로 다른 위치와 먹이, 포식자를 만나며 다른 역사를 만든다. 복제는 현재를 똑같이 복사하지 않는다. 하나였던 미래를 둘로 갈라 놓는다.
모래달러 유생에게 번식과 방어는 서로 다른 행동이 아니다. 잡아먹힐 가능성이 몸을 둘로 나누는 발생 신호가 된다.
Core Question
위험을 피하려 자기 몸을 둘로 나누는 전략에서, 생존은 한 개체를 지키는 일일까 가능한 후속자를 늘리는 일일까?
Related Works / Contrast Cases
《Moon》 — Duncan Jones, 2008
공통점
달의 노동자 샘은 자신과 같은 몸을 마주치며, 동일한 유전적 몸이 여러 개 존재할 때 어느 생명이 작업의 연속성을 위해 교체 가능한 것으로 취급되는지를 묻는다. 하나의 몸을 보존하기보다 동일한 몸을 늘려 기능을 이어 간다는 점에서 모래달러 유생의 복제와 만난다.
결정적 차이
영화의 복제인은 기관이 미리 제조한 노동 대체물이며, 각 몸의 유한성을 숨겨 시스템 비용을 줄인다. 모래달러 유생은 외부 기관 없이 위험 신호에 반응해 스스로 싹을 내고, 원래 유생과 새 유생 모두가 살아남을 수 있다.
질문 강화
복제가 이어 주는 것이 한 존재의 삶이 아니라 계통이나 시스템의 기능이라면, 복제된 각 몸을 ‘후속자’라고 부르는 순간 무엇이 지워질까?
Further Reading
- Dawn Vaughn & Richard Strathmann, Predators Induce Cloning in Echinoderm Larvae — 2008년 Science 원 논문
- University of Washington, Sand dollar larvae use cloning to ‘make change,’ confound predators — 실험 조건, 크기 변화, 비용과 불확실성
- Dawn Vaughn, Predator-Induced Larval Cloning in the Sand Dollar Dendraster excentricus: Might Mothers Matter? — 모계 영향과 반응 변이를 다룬 후속 연구
- Society for Integrative and Comparative Biology, Sand Dolly: the adaptive significance of predator-induced cloning — 큰 비복제 유생과 작은 복제 유생의 포식 비교
- Olivares-Bañuelos, Figueroa-Flores & Carpizo-Ituarte, Índice gonadal y desarrollo larvario de Dendraster excentricus — 바하칼리포르니아 개체군의 발생 단계와 실험실 변태 기록