2011년 동일본대지진 당시 일본 동북부를 덮친 거대한 쓰나미는 서로 다른 곳에 살던 두 물고기의 운명까지 바꿨다. 바다와 강에 각각 살던 두 종이 쓰나미에 휩쓸려 같은 연못에서 만나면서 대규모 교잡이 시작됐다. 이듬해에는 잡종이 전체의 38%에 달했다.
그런데 불과 10세대가 지나자 놀라운 변화가 나타났다. 두 종이 뒤섞인 집단에서 바다를 오가는 일본큰가시고기의 유전자가 대부분 사라지고, 유전체 구성이 다시 담수성 큰가시고기 쪽으로 돌아간 것이다.
일본 국립유전학연구소와 홋카이도대학교 등 공동 연구팀은 당시 이와테현 오쓰치초에서 만난 큰가시고기와 일본큰가시고기 집단을 9년간 추적해 이런 사실을 확인했다. 현지에서 이토요(イトヨ)라 부르는 큰가시고기는 담수어이고, 니혼이토요(ニホンイトヨ)라 칭하는 일본큰가시고기는 강에서 태어나 바다에서 자란 뒤 산란기에 돌아오는 회유어다.
두 물고기가 만나게 된 것은 순전히 대지진 때문이다. 2011년 3월 11일 높이 10m가 넘는 쓰나미가 오쓰치초를 덮쳤고 지반까지 내려앉으면서 마을 중심부에 용천수가 고인 새로운 담수 연못이 만들어졌다.
연구팀은 쓰나미가 밀려올 때 바다의 일본큰가시고기가 육지로 운반되고, 물이 빠질 때는 상류의 큰가시고기가 마을 중심부로 휩쓸려 내려온 것으로 보고 있다. 평소라면 생활권이 달라 좀처럼 만날 일이 없는 두 종이 같은 연못에 갇히고 말았다.
두 종은 가까운 친척이지만 이미 별개의 종으로 분화했다. 실제로 대지진 직전인 2010년 이 지역 조사에서는 두 종의 잡종이 발견되지 않았다. 하지만 쓰나미 발생 이듬해 조사에서는 채집된 물고기의 38%가 잡종으로 확인됐다.
뜻밖의 자연 실험장이 만들어진 연구팀은 2012년부터 2020년까지 9년 동안 이곳의 물고기를 채집해 게놈 변화를 추적했다. 자연에서 교잡이 시작된 시점을 알고 그 직후부터 여러 세대의 변화를 관찰할 수 있는 드문 기회였다.
초기에는 두 종 사이에서 태어난 잡종이 많았고, 이 잡종이 다시 큰가시고기와 교배한 흔적도 확인됐다. 그러나 시간이 흐르면서 일본큰가시고기에서 물려받은 유전자가 계속 줄어들기 시작했다. 일부 유전자에서만 나타난 현상도 아니었다.
이 지역 큰가시고기류는 약 1년이면 한 세대가 바뀐다. 약 10세대가 지난 2020년 무렵에는 일본큰가시고기에서 유래한 게놈 대부분이 사라져 집단의 유전체 구성이 거의 담수성 큰가시고기 쪽으로 돌아와 있었다.
이는 잡종 물고기 자체가 큰가시고기로 변했다는 의미는 아니다. 잡종과 그 후손이 번식하는 과정에서 일본큰가시고기에서 물려받은 유전자가 세대를 거듭할수록 집단에서 제거된 결과다.
연구팀이 놀란 것은 변화의 속도였다. 쓰나미 직후 물고기 10마리 중 약 4마리가 잡종일 만큼 유전자가 뒤섞였는데도 불과 10세대 만에 한쪽 종의 유전적 흔적 대부분이 밀려났다.
그렇다면 왜 일본큰가시고기의 유전자만 빠르게 사라졌을까. 단순히 바다에 적응한 물고기가 담수에서 살아남기 어려웠기 때문만은 아니었다. 연구팀은 두 종의 생태와 게놈을 분석하면서 서로 다른 종의 유전자가 뒤섞이는 것을 막는 여러 장벽을 찾아냈다.
박지연 기자 yeon@sputnik.kr
