기후변화, 수컷 생식능력 50%까지 감소시켜

문광주 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2018-12-07 12:41:44
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▲ 북극의 침엽수림이 여름 더위로 사막화되고 있다.
지난여름 예년에 겪어보지 못한 열파(Heat wave)로 한국에서는 약 42명이 사망했고 북한은 작물 파괴를 목격해야 했다. 중국 심양(Shenyang) 지역의 에어컨 판매량은 전년도에 비해 35배 증가했다.일본에서도 열과 관련된 원인으로 최소 138명이 사망하고 8월 초까지 열사병으로 입원해야 하는 7만1266명이 입원했다. 7월 17일에 도쿄 소방서는 1936년에 부서가 시작된 이래 하루에 2900번까지 구급차를 파견했다는 기록이 있다.

 

▲ 아시아 딱정벌레
딱정벌레 실험으로 밝혀져

일본의 큐슈 전력은 에어컨 사용을 촉진하기 위해 8월과 9월의 청구서로 75세 이상의 고객에게 10% 할인을 제공했다. 치명적인 더위는 이제 연례행사가 되어 보인다. 더위는 생식능력에도 영향을 미친다는 연구결과가 발표돼 소개한다. 

 

East Anglia 대학의 새로운 연구에 따르면, 기후변화로 남성 생식능력이 위협받을 수 있다.Nature Communications 지(誌)에 지난 13일 발표된 새로운 발견은 “열파가 곤충의 정자를 손상시킨다는 것을 보여 주며, 세대 간 번식력에 부정적인 영향을 미친다”는 것이다. 

 

연구팀은 혹서기간의 남성 불임이 최근 몇 년간 기후와 관련된 멸종을 비롯하여 기후변화가 종의 개체 수에 미치는 영향을 설명하는 데 도움이 될 수 있다고 말한다.연구그룹 리더인 매트 게이지(Matt Gage)교수는 "기후변화에 따라 생물 다양성이 고통받고 있지만 특정 원인과 민감성을 파악하기는 어렵다. 우리는 이 연구에서 정자 기능은 환경이 뜨거워질 때 특별히 민감한 특성이며 엄청난 양의 세계 생물 다양성을 대표하는 모델 시스템에서 나타났다.

 

▲ 사슴벌레
정자 기능이 번식 및 개체 생존 능력에 필수적이기 때문에 이러한 결과는 기후변화에 생물 다양성이 왜 고통을 주는지 설명할 수 있다"고 말했다.그는 또 "더 따뜻한 분위기는 점점 더 휘몰아치고 위험해질 것이며, 더위와 같은 극단적인 사건이 점점 더 자주, 강렬하고 광범위하게 퍼지게 될 것이다. 열파(heat wave)는 극심한 기상 현상을 특히 많이 일으키며, 온도 변화가 너무 심해지면 멸종이 일어나는 것으로 알려져 있다. 왜 이런 일이 발생하는지 알고 싶었다"고 설명했다.

 

연구팀은 붉은 가루 딱정벌레(Tribolium castaneum)를 조사하여 모의 열에너지가 남성 생식에 미치는 영향을 탐구했다. 딱정벌레는 열적 최적 온도보다 5°C~7°C 높거나 혹은 표준 온도 조건에서 5일 동안 온도에 노출됐다. 이후 다양한 실험에서 번식 성공, 정자 기능 및 자손의 손상 가능성을 평가했다. 연구진은 열파들이 수컷 생산할 수 있는 자손의 양을 절반으로 줄이고 두 번째 열파는 숫컷을 거의 살균한다는 것을 발견했다. 대조적으로 암컷은 열파 조건에 영향을 받지 않았다. 그러나 여성의 생식은 간접적으로 영향을 받았는데, 그 이유는 실험 결과에 의하면 열선이 여성의 생식기관 내에서 수정된 정자를 손상시켰기 때문이다.

 

실험적 열파에 따라 수컷은 정자 생산량을 3/4 감소시켰고 생산된 모든 정자는 암컷으로 이동하기 위해 고생했으며 수정하기 전에 죽을 확률이 더 컸다. 연구를 주도한 대학원 연구원인 키르스 세일스(Kirs Sales)는 "우리 연구에 따르면 열파는 수컷의 생식 적합도를 절반으로 줄였으며 효과가 얼마나 일관성이 있었는지는 놀랍다"고 말했다.

▲ T castaneum spermatozoon Credit University of East Anglia
열파는 여러 세대에 걸쳐 피해 입혀
이 단체는 또한 수컷의 취약성의 근본 원인을 조사했다. 열파는 수컷의 성적 행동에 영향을 미쳤다. 세일스는 "두 건의 결과는 수컷에 대한 열파의 연속적인 영향과 차세대에 대한 열파의 영향이었다"고 말했다. 그러면서 "수컷이 10일 간격으로 두 번의 열파 이벤트에 노출되었을 때, 그들의 자손 생산량은 대조군의 1% 미만이었다. 자연의 곤충은 다중 열파 현상을 겪을 가능성이 있으며 수컷이 적응할 수 없거나 번식이 불가능할 경우 인구 생산성에 문제가 될 수 있다"고 강조했다.

 

연구결과에 의하면 열파에 노출된 아빠들 또는 그들의 정자들로 자란 자손들은 더 짧은 생명을 살았다. 열파 조건에 노출된 아들들의 생식능력도 영향을 받았다. 아들들은 일련의 잠재적인 동료를 수정하는 능력이 적으며 자손을 적게 낳았다.

 

연구자들은 이것이 시간이 지남에 따라 이미 기후변화를 겪고 있는 사람들에게 추가적인 압력을 가할 수 있다고 경고한다. "딱정벌레는 생물 다양성의 4분의 1을 차지하는 것으로 생각되며, 이러한 결과는 종의 기후변화 대응 방식을 이해하는 데 매우 중요하다. 또한 열충격으로 인해 온혈 동물의 남성 생식력이 손상될 수 있다는 연구결과가 나왔다. 포유류의 불임을 초래한다."  

 

연구자들은 그 영향이 종의 취약성을 예측하는 모델에 통합되어 궁극적으로 사회 이해 및 보존 활동에 도움이 되기를 희망한다. 2018년 11월 12일 화요일 네이처 커뮤니케이션지는 "실험적 열선의 정자 기능 손상과 모델 곤충의 형질 전환 손상"을 발표했다.

<자세한 정보는 Kris Sales 외, 실험적 열선은 모델 곤충의 정자 기능을 손상시키고 전염성 손상을 유발한다(Nature Communications (2018)). DOI : 10.1038 / s41467-018-07273-z_저널 참조: Nature Communications)>
[문광주 편집위원]

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