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송호준
송호준(Hojun Song) 저자 이메일 보기
Texas A&M University
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397 KB
  CV updated 2020-10-06 13:28
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Phylogenomic analysis sheds light on the evolutionary pathways towards acoustic communication in Orthoptera

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

이번에 발표된 논문은 우리에게 친숙한 메뚜기, 여치, 귀뚜라미 등 메뚜기목 (Orthoptera) 곤충들에게서 음향소통 (acoustic communication)이 어떻게 진화 했는지를 전사체 (transcriptome)을 이용해서 분석한 계통분류를 통해 연구한 내용입니다. 현재 지구상에 살고 있는 동물들 중 소리를 이용해서 소통하는 동물들은 많이 있습니다. 우리가 흔히 생각하는 음향소통하는 동물, 쉽게 얘기해서 우는 동물을 얘기하라고 하면 새나 개구리 등을 먼저 떠올리거나, 아니면 말로 모든 소통을 하는 인간을 떠올리게 되지만, 사실 가장 다양하고 많은 수를 가진 동물은 다름아닌 메뚜기목 입니다. 전세계에 분포하는 메뚜기목의 수는 약 28,000종이며, 그 중에 16,000종이 음향소통을 한다고 알려져 있습니다. 그뿐만 아니라 현존하고 있는 동물 가운데 가장 먼저 음향소통을 진화한 동물도 트라이라스기 (Triassic Period) 화석에 기록된 메뚜기목이라고 할 수 있습니다.

그래서 동물이 어떻게 소통을 하고 소통을 하는데 쓰이는 형태기관들이 어떻게 진화를 했는지를 연구하기엔 메뚜기목이 적합한 모델시스템이라고 생각할 수 있습니다. 이번 연구는 제1저자로 참여한 저와 국제공동연구단체인 1KITE팀 (www.1kite.org)이 함께 약 5년동안 연구 진행을 해서 메뚜기목의 대표적인 개체 239종과 Polyneoptera 10종의 전사체와 미토콘드리아 게놈 유전자를 시퀀싱하고 그 데이터를 계통분류하였고, 그 결과로 지금까지 발표되었던 논문들보다 가장 포괄적인 메뚜기목 계통분류도를 내어 놓게 되었습니다. 이 계통분류도를 바탕으로 화석을 이용한 divergence time estimate 분석을 하여 메뚜기 속 내에 있는 다양한 분류군들이 언제 진화를 했는지 유추하였고, ancestral character state reconstruction 분석을 통해 울음판과 귀가 어떻게 공진화 (coevolve)했는지 밝혀 내었습니다.

이 연구는 제 연구실 이외에 미국, 독일, 중국, 프랑스, 네덜란드, 오스트리아 등 세계각국에 있는 연구자들과 공동연구를 하였고, 최근 서울대에 임용된 신승관 교수님이 제 3저자로 참여하셨습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

미국 텍사스주에 있는 Texas A&M 대학교는 농과대학과 공과대학이 유명한 학교이며, 저는 농과대학에 속한 곤충학과에서 현재 부교수로 재직하며 메뚜기목 분류와 진화를 주제로 연구하고 있습니다. 제 연구실 (www.schistocerca.org/SongLab) 은 현재 미국에서 유일하게 메뚜기목 계통분류 및 진화 연구를 하는 연구실로써, 미래의 메뚜기 연구자들을 육성하는 비전을 가지고 운영을 하고 있습니다. 현재 제 연구실은 두 개의 큰 주제를 가지고 연구하고 있습니다. 첫번째는 메뚜기목을 phylogenomic data를 가지고 계통분류하는 연구입니다. 최근 미국 과학재단 (National Science Foundation)에서 영국과 국제 공동연구를 통해 여치와 귀뚜라미가 어떻게 음향소통을 진화했는지 좀 더 심도 있게 파헤쳐보는 과제를 받아서 그 연구에 집중하고 있습니다. 두번째는 떼 짓는 메뚜기의 진화에 대한 연구입니다. 특별히 메뚜기가 떼를 짓는 과정에 필요한 분자적 메카니즘에서 대해 실험을 통한 전사체 연구와 게놈 연구를 하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

전 세계적으로 보면 메뚜기목을 연구하시는 분이 많지는 않습니다. 전 지난 20년정도 메뚜기목 하나만 가지고 한 우물 파듯이 연구를 해서 그런지, 이제 이 분야에서는 어느정도 제 연구가 영향력 있게 받아들여지고 있고, 거기에 대해 작은 자부심을 느낍니다. 하지만, 제가 가장 보람 있게 느끼는 일은 학생들을 지도하는 일입니다. 특히 대학원생들이 제 연구실에서 연구를 하면서 그들이 연구하는 분류군에 대한 전문가가 되어가는 과정을 지켜보면 보람이 있습니다. 제가 하는 연구는 사실 돈이 되는 연구도 아니고, 병을 치료한다거나, 인류에 도움이 된다거나 하는 거창한 연구가 아닌, 순수과학 그 자체입니다. 그래서 저에게 오는 학생들은 정말 연구에 대한 열정이 분명한 친구들이 대부분인데, 그들이 앞으로 이 분야를 이끌어 나갈 지도자들이 될 것이라고 생각하는 것이 뿌듯합니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

진화생물학이나 곤충계통분류학은 정말 좋아하지 않으면 할 수 없는 순수과학입니다. “그거 해서 뭐 먹고 살래?”라는 질문이 충분히 나올 수 있는 학문입니다. 흔히 말해 돈이 되는 학문은 아니고, 그렇다고 특허가 나오거나 인류에 공헌을 할 수 있는 학문도 아닙니다. 하지만, 순수과학은 기본적이기 때문에 더 중요합니다. 현재 한국에서 진화생물학이나 계통분류학을 연구하시는 분들은 많지 않습니다. 이런 연구로 연구비를 따는 것도 쉽지 않습니다. 그래서 선뜻 이 분야로 진학하기로 결정하는게 어려운 것이 현실입니다. 이 분야로 진학하시려면 뚝심이 있어야 된다는 말씀을 드리고 싶습니다. 그리고 창의력도 있어야 합니다. 현재 미국에서 많은 생명과학분야가 발전함에도 불구하고 진화생물학이 아직도 활발히 연구되고 있는 이유는 이 분야가 생명과학연구에 기초가 되기 때문입니다. 아직 한국은 과학도 유행을 타는 경향이 있기는 하지만, 조만간 순수과학에 대한 중요성과 기초연구의 필요성을 인지하고 연구동향이 바뀔 것이라는 생각이 듭니다. 끈기를 가지고 연구하시면 좋은 결과가 있을 것이라 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

앞서 말씀드릴것처럼, 메뚜기목 계통분류를 phylogenomics를 통해서 연구하는 것이 앞으로 최소한 10년정도의 계획입니다. 제가 하는 연구의 시작은 계통분류도를 만드는 것이지만, 그것이 끝은 아닙니다. 계통분류도는 어떤 형질이 어떻게 진화했는지 알려주는 지도같은 역할을 하고, 궁극적으로 하고 싶은 연구는 genomics, evo-devo, genome-editing 등을 통해서 메뚜기목에서만 볼 수 있는 특이한 형질, 예를 들어 울음판, 귀, 나무잎을 연상시키는 날개, 생식기 등등이 어떻게 만들어지고 진화했는지 알아내는 것입니다. 떼 짓는 메뚜기에 대한 연구도 최근에 미국과학재단에서 받은 큰 연구비를 통해 활발히 진행할 예정입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

저는 한빛사에 소개되는 한국 과학자분들과는 약간 다르게 현재에 위치에 올라와 있습니다. 그래서 잠깐 제 소개를 하고자 합니다. 저는 1994년에 한국에서 고등학교 1학년을 마치고 미국으로 가족과 함께 이민을 왔습니다. 처음엔 미국 뉴저지로 이민을 와서 고등학교를 마치고 1996년에 미국 뉴욕주 북부에 위치한 코넬대학교 (Cornell University) 곤충학과에 들어갔습니다. 어려서부터 곤충학자가 꿈이었는데, 미국에서 와서 곤충학 공부를 정식으로 하게 된 것입니다. 대학교 2학년때부터 코넬대학 곤충박물관에서 일을 하며 분류학을 접하게 되었습니다.

어렸을 땐 여러가지 곤충에 대해 다양하게 관심이 있었는데, 박물관에서 일하면서 메뚜기목 (메뚜기, 귀뚜라미, 여치)등에 좀 더 관심을 가지게 되었습니다. 우연히 북아프리카에서 떼짓는 메뚜기에 대한 글을 읽었는데, 거기에 깊은 관심이 생겨서 떼짓는 메뚜기가 왜 떼를 짓는지 알아내고 싶다는 학구욕이 생겼습니다. 2000년에 학부를 마치고, 곤충학으로 역사가 긴 오하이오 주립대학교 (Ohio State University) 곤충학과에 대학원으로 진학을 하였습니다. 이곳에서 떼짓는 메뚜기가 속한 Schistocerca 속에 대한 계통분류와 메뚜기떼의 진화등에 대해 연구를 하면서 2002년에 석사, 2006년에 박사를 마쳤습니다. 이민초기에 온 가족이 미국 영주권을 따고, 대학원 다니던 중에 미국 시민권을 취득했습니다.

2006년에 박사학위를 받고, 포닥으로 유타주에 있는 브리검 영 대학 (Brigham Young University)에 가게 되었습니다. 포닥으로 처음 2년동안 한 프로젝트는 메뚜기와 관계없는 풍뎅이 미토콘드리아게놈진화에 관한 연구였는데, 이 일을 하면서 분자생물학에 대해 많이 배우게 되었습니다. 2008년에는 제 포닥지도교수와 함께 미국 과학재단에서 메뚜기목 계통분류를 하는 연구비를 지원받아 제가 하고 싶은 메뚜기 연구를 국제적인 스케일로 시작하게 되었습니다. 포닥 4년 후, 2010년에 플로리다 주에 있는 중부플로리다대학 (University of Central Florida) 생물학과에 조교수로 취직을 했습니다. 그곳에서 자리를 잡고 제 연구실을 차리고 학생들을 지도하면서 본격적으로 제가 하고 싶은 연구 (메뚜기목 계통분류 및 진화생물학, 메뚜기 떼의 진화)를 하면서 논문도 내고, 연구비도 더 따고 하다가, 2015년에 곤충학 역사가 긴 텍사스 A&M 대학 (Texas A&M University) 곤충학과에 분류학 교수자리가 나서 학교를 옮기게 되었습니다. 2016년에 부교수로 승진하면서 테뉴어를 받았습니다.

현재 미국에서 곤충을 연구하면서 진화생물학을 하는 한인 교수는 제가 유일합니다. 제가 학부 대학원 다닐 때만 해도 한국에서 계통분류학, 진화생물학 하시는 분들은 정말 극소수였는데, 최근에는 젊은 학생들이 이 분야에 점점 관심을 가지는 것 같아서 참 반갑습니다.

비록 제가 미국에서 자리를 잡고 연구를 하고 있지만, 한국에 제가 하는 연구 분야가 좀 더 정착이 될 수 있게 도움을 드리고 싶은 바람이 있습니다.

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Category: Evolution, Zoology
등록일 2020-10-19
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