저녁 먹고 잠깐 산책을 하고 나서, 책상에 앉아 이메일로 배달된 논문 한 편을 우연히 보게 됐다. <식물 사이토햅도바이러스 cytorhabdovirus에 의한 곤충 숙주의 운동 활성 조절이 바이러스의 전달을 증가시킨다>는 제목으로 네이처 커뮤니케이션에 출판된 논문이다. 논문은 중국농업대학 연구자들에 의해 수행되었다. Gao, DM., Qiao, JH., Gao, Q. et al. A plant cytorhabdovirus modulates locomotor activity of insect vectors to enhance virus transmission. Nat Commun 14, 5754 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41503-3
꿀벌과 호박벌만큼 식물과의 상호작용이 활발한 곤충도 없을 것이니만큼, 식물 유래 바이러스가 곤충의 행동을 조절한다는 내용에 흥미가 갔다. 논문을 자세히 읽지는 않았는데, 마지막 논문그림에서 초파리를 이용해 이 식물 바이러스의 특정 단백질이 곤충의 생체리듬에 변화를 가져온다는걸 증명했다. 실험 디자인은 엉성했지만, 초파리가 이렇게 사용될 수 있다는건 이미 내가 오래전부터 예상해왔던 것이다. 지난 120년 넘게 초파리 유전학자들이 구축해온 이 유전학 도구의 강력함은, 곤충이 관련되는 모든 연구에서 활발하게 사용될 수 밖에 없다.
논문의 서론에 인용된 논문들과 리뷰파일을 대충 훑으니, 이런 종류의 연구가 아주 오래전부터 지속되어 왔는데, 이번 연구에서는 식물 바이러스의 특정 단백질이 행동변화를 일으킨다는 점을 발견한 데에서 의미가 있는 듯 하다. 곤충의 행동을 변화시키는 사례로 일반대중에게도 가장 잘 알려진건 아마도 개미를 풀 위로 올라가게 만드는 기생충일 것이다.
Hughes, D. P., & Libersat, F. (2019). Parasite manipulation of host behavior. Current Biology, 29(2), R45-R47.
식물 바이러스가 곤충의 행동 및 생리를 조절하는 점을 잘 이용하면, 농작물을 해충으로부터 보호하는데 사용할 수도 있을 것이다. 그래서 식물-곤충간 상호작용 연구가 중국의 농업대학들에서 활발히 이루어지고 있는 것 같다.
Mauck, K. E., Kenney, J., & Chesnais, Q. (2019). Progress and challenges in identifying molecular mechanisms underlying host and vector manipulation by plant viruses. Current opinion in insect science, 33, 7-18.
박수제 교수가 찾은 논문들을 보니, 무려 2007년부터 식물바이러스 단백질에 의한 곤충행동의 변화가 연구되어 오고 있었던 것 같다.
Hohn, T. (2007). Plant virus transmission from the insect point of view. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(46), 17905-17906.
Uzest, M., Gargani, D., Drucker, M., Hébrard, E., Garzo, E., Candresse, T., … & Blanc, S. (2007). A protein key to plant virus transmission at the tip of the insect vector stylet. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(46), 17959-17964.
‘식물 바이러스에 의한 곤충 행동의 조절 insect behavior modulation by plant virus’이라는 키워드로 구글을 검색하니 흥미로운 그림이 정말 많이 보인다. 아래 그림은 메뚜기가 식물을 섭취할때 바이러스들이 메뚜기 행동 변화를 유발해서 군집행동을 조절한다는 내용을 보여주는 것 같다.
Zhou, J. S., Drucker, M., & Ng, J. C. (2018). Direct and indirect influences of virus–insect vector–plant interactions on non-circulative, semi-persistent virus transmission. Current opinion in virology, 33, 129-136.
아래 논문 그림은 곤충 장내공생미생물이 식물바이러스의 전달경로에서 어떤 역할을 하는지에 대한 종설논문인 것 같다.
Wu, W., Shan, H. W., Li, J. M., Zhang, C. X., Chen, J. P., & Mao, Q. (2022). Roles of bacterial symbionts in transmission of plant virus by hemipteran vectors. Frontiers in Microbiology, 13, 805352.
아래 그림은 식물 바이러스의 곤충으로의 전이가 환경에 미치는 영향에 대한 일종의 생태학적 조망을 이야기하는 듯 하다.
Blanc, S., & Michalakis, Y. (2016). Manipulation of hosts and vectors by plant viruses and impact of the environment. Current opinion in insect science, 16, 36-43.
아래 그림은 유전적으로 조작된 식물바이러스를 이용해서 곤충숙주를 조절할 수 있는 전략에 대한 소개다. RNAi 방법을 사용한다는 것인데, 꿀벌도 내장공유를 통해 RNAi를 군집내로 빠르게 퍼뜨리는게 가능하다는건 내가 주간경향 칼럼에서 다룬바 있다.
Kolliopoulou, A., Kontogiannatos, D., & Swevers, L. (2020). The use of engineered plant viruses in a trans-kingdom silencing strategy against their insect vectors. Frontiers in Plant Science, 11, 917.
이쯤되면 아바타에 나오는 시고니 위버가 연기한 그레이스 박사의 가설처럼, 지구 생태계가 RNA를 통해 모두 연결되어 있다는 새로운 가이아 가설 같은 사기를 치는 것도 가능할 것 같은데?
