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기생의 수수께끼: 일부 유기체는 왜 독립적으로 생존할 수 없을까?
자연에서 많은 유기체는 기생으로 산다. 이러한 유기체를 의무 기생체 또는 홀로기생체라고 한다. 이들이 살아남을 수 있는 유일한 방법은 숙주가 제공하는 영양소에 의존하는 것이고, 적합한 숙주를 찾지 못하면 생명 주기를 완료할 수 없고 번식할 수 없습니다. 그 반대는 숙주 없이도 살 수 있는 선택성 기생충입니다. 그렇다면 이 기생충들은 어떻게 그렇게 독특한 생존 전략을 진화시켰을까?
기생충의 종류
극한환경생물은 바이러스, 박테리아, 균류, 식물, 동물을 포함한 다양한 유기체에 널리 분포되어 있습니다. 그들은 발달을 완료하기 전에 적어도 하나의 기생 단계를 거쳐야 합니다. 논란의 여지가 있기는 하지만, 바이러스는 일반적으로 세포의 자원을 이용해 번식하기 위해 살아있는 세포를 침입해야 하는 의무적 내부기생충으로 간주됩니다.
"기생충의 세계에서 생존의 기술은 숙주와의 상호작용과 적응에 있습니다."
예를 들어, Vespula austriaca와 같은 말벌과에 속하는 종은 Vespula acadica에 기생해야 하는 기생충입니다. 곤충계의 Bombus에서 B. bohemicus는 B. locurum, B. cryptarum, B. terrestris의 기생충입니다.
숙주-기생충 상호작용
생명주기
기생충의 생활주기는 종종 숙주를 이용하는 데 초점을 맞춥니다. 숙주가 감염되면 기생충은 다양한 방식으로 생활주기를 완료합니다. 단일 숙주 종만을 감염시키는 기생충은 직접 생활사를 가지고 있다고 하는 반면, 여러 숙주를 감염시키는 기생충은 복잡 생활사 또는 간접 생활사라고 합니다. 말라리아를 유발하는 플라스모디움 기생충이 그 예입니다.
중간 호스트 및 최종 호스트
기생충은 최종적으로 첫 번째 중간숙주에서 성숙하기 전에 잠시 중간숙주를 이용할 수 있으며, 유일한 번식 장소는 최종 숙주입니다. 예를 들어, 리베이로이아 온다트라에(Ribeiroia ondatrae)는 뭉툭한 가장자리의 화살 달팽이를 첫 번째 중간숙주로 이용하고, 양서류와 어류를 두 번째 중간숙주로, 새를 최종 숙주로 이용합니다.
기생 행동의 지속성
기생충에 따라 숙주에 따라 영구적으로 행동하거나 일시적으로 행동할 수 있습니다. 머릿니와 같은 영구 기생충은 여러 세대에 걸쳐 숙주에서 번식하는 반면, 수확진드기의 유충 단계와 같은 일시적 기생충은 단일 발달 단계에서만 기생 행동을 보입니다.
침략 전략 및 호스트 방어
극한환경생물은 감염성 숙주에 기생하려면 숙주 진입 전, 진입 중, 진입 후에 숙주의 방어선을 효과적으로 회피해야 합니다. 기생충 유형의 다양성으로 인해 보편적인 침입 전략을 파악하기는 어렵습니다.
"기생충의 성공은 숙주의 내부 세계를 정교하게 조작하는 데 달려 있습니다."
예를 들어, 많은 박테리아와 바이러스는 수동 흡수를 통해 숙주 세포에 들어가지만, 일부는 능동적 진입을 통해 침투합니다. 폴리스테스 아트리만디불라리스(Polistes atrimandibularis)와 같은 극단적인 기생성 말벌 중 일부는 숙주의 신뢰를 얻기 위해 화학적 특징을 바꾸어 조용히 숙주 사회에 침투합니다.
호스트 동작 제어
기생충의 경우 감염으로 인해 숙주의 행동이 바뀌는 일은 매우 흔합니다. 이는 일부 행동 이상을 적응 조작으로 분류할 수 있지만, 연구자들은 그러한 행동 변화가 주장하는 것처럼 진정한 조작인지 아니면 순전히 부작용인지는 여전히 논란의 여지가 있다고 지적합니다. 예를 들어, 톡소플라스마 곤디에 감염된 쥐는 고양이 소변에 대한 매력도가 증가했습니다.
"행동 변화는 기생충의 장기 진화의 부산물일 수 있으며 반드시 명확한 이점을 가져오지 않을 수도 있습니다."
확장된 표현형과 그 진화
관찰된 생물체의 행동 중 일부는 그 자체의 유전자의 발현이 아니라 기생충의 영향을 받아 확장된 표현형이 나타난 것입니다. 행동 조작의 진화적 경로도 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 기생충이 지배하는 조작이고, 다른 하나는 숙주의 반응에 의해 주도되는 조작입니다. 이는 또한 기생충이 어떻게 숙주의 행동에 더욱 영향을 미쳐 자신의 확산을 촉진할 수 있는지 보여줍니다.
기생적 모방: 부화자의 지혜
까마귀나 뻐꾸기 같은 기생조는 숙주 알의 색상과 패턴을 흉내 내어 숙주의 거부 반응을 줄입니다. 이런 유형의 모방과 경쟁 덕분에 기생충은 숙주의 환경에 쉽게 섞여들 수 있습니다. 나비와 개미의 예는 기생충이 어떻게 숙주의 행동을 이용해 생존하고 번식하는지 보여줍니다.
진화에서의 극단적 기생성
현재의 진화생물학 이론에 따르면, 숙주와 기생충의 관계는 전통적으로 믿어져 온 상리공생의 평형 상태가 아닌 심각한 질병의 평형 상태로 진화할 가능성이 높습니다.
기생충에 대한 인간의 이해는 생태계에서 기생충이 얼마나 중요한지를 보여줍니다. 극단적인 기생충의 존재는 생태학과 생물학 분야에서 많은 연구에 영감을 주었고, 우리에게 다음과 같은 생각을 던졌습니다. 복잡한 생명의 상호 작용에서 무엇을 배울 수 있을까요?
