□연구개요 나비목의 대표적 미소나방그룹이자 가장 큰 상과인 뿔나방상과(Lepidoptera: Gelechioidea)는 분류·생태학적으로 연구가 시급한 범세계적 광식성 해충과 경제적으로 중요한 다수의 농업 및 검역해충을 포함하는 분류군으로 전 세계적으로 분포하고 있다. 하지만 이들에 대한 연구는 주로 소수의 연구진에 의해 유럽과 북미지역(구북구 유럽 역과 신북구)을 중심으로 종 다양성과 계통 연구가 진행되어 왔다. 본 연구는 동아시아를 중심으로 한 전체 아시아지역 (구북구 아시아, 오리엔탈)의 뿔나방상과에 대한 종 다양성 발굴을 기반으로 범세계적인 샘플링을 근거로 한 계통학적 연구를 진행였다. 이를 통해 뿔나방상과 내 미개척 과에 대한 종 다양성을 밝히고, 외부 형태·형질과 분자마커(DNA)를 기반으로 한 계통수를 도출하여 뿔나방상과 분류군간의 명확한 계통관계를 구축하고자 한다. 특히, 다양하고 특이한 먹이기질(식식성, 부식성, 균식성과 육식성)과 이에 따른 다양한 서식지를 가진 그룹간의 진화론적 경로를 밝혀, 뿔나방상과의 기원과 그 진화사를 밝히고자 한다. □연구 목표대비 연구결과 1. 뿔나방상과 내 구성 집단(미개척분류군 중심)에 대한 종 다양성 연구 - 국내·외 조사 및 표본대여를 통해 뿔나방상과그룹의 기록이 미진하였던 구북구아시아, 오리엔탈 지역과 호주구와 아프리카열대구에서의 새로운 종을 발굴하여 분류학적 정리 및 각각의 개체에 대한 분자생물정보인 DNA 확보하였다. 확보된 DNA를 기반, 형태분류종과 분자종결정진단법(ABGD, PTP, bPTP)를 통해 얻은 MOTUs를 비교·분석하여 다수의 Cryptic species를 발굴하였고, 뿔나방상과 내 종(species)를 결정할 종 내 최대값의 임계값(threshould value)을 2.5%로 정립하였다. 상과(superfmaily) 범위에서 최초로 정립된 임계값은 향후 상과 내,종 다양성을 발굴하고 연구하는데 있어 크게 활용 될 것으로 판단된다. 2. 뿔나방상과의 분자계통분석 및 생물학적 특징(먹이기질 및 서식지)에 따른 진화적 가설 정립 - 본 연구를 통해 과거 유럽과 일부 북미지역의 개체군에 국한되어있던 샘플링의 범위를 확장, 범세계적 샘플링을 기반으로 함, 분자계통수를 작성하였다. Mitochondrial genes, Nuclear genes과 Protein coding genes 그리고 전체를 포함한 계통수를 비교·분석하여 유전자별 특징을 파악하였고, 뿔나방상과에 속하는 상위분류군 23개의 과/아과에 대한 계통학적 위치가 재정립되었다. 주요 생물학적 특징인 서식처와 깊게 연관되어있는 먹이기질에 대한 데이터를 기반으로 진화통계학적 분석(RASP, ancestral states)을 한 결과, 뿔나방상과류 조상들의 먹이기질의 조상형질은 식식성으로 분석되었으며, 이들은 다양한 먹이기질로 진화하면서 다양한 분류군으로 분기·수렴진화한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 상과를 구성하는 분류군별 먹이기질의 조상형질이 파악되어 주요 생물학적 특징이자 서식지와 깊게 연관되어있는 먹이기질에 대한 진화사가 파악되었다. 3. 분자시계기법(Molecular dating)을 활용한 뿔나방상과 분류군의 다윈론적 진화론에 입각한 분화시기 추적 - 본 연구를 위해 5천5백만년~2천3백6십만년 연대로 추정되는 발틱 화석(baltic amber)과 4천만년~1천오백만년 연대로 추정되는 도미니칸 화석(dominican amber)의 데이타를 기반, 분자시계분석법(molecular dating)이 이용하여 과거 뿔나방상과 조상들이 분기가 시작된 연대를 추적하였다. 그 결과, 뿔나방상과의 분화가 시작된 때는 지금으로부터 약1억67만년 전인 중생대 쥐라기시대로 분석되었다. 그리고 대부분의 주요 분류군들의 분기시점은 속씨식물(angiosperm)의 폭발적 방사가 일어난 9천7백만 년전 이후의 후기 백악기때인 것으로 분석되었다. 그 중, 뿔나방과가 가장 최근에 분기가 시작된 것으로 확인되어, 이들은 에오세때 분기가 시작되어 오늘날 가장 높은 종 다양성을 보이는 것으로 유추되었다. 9천만년전, 후기 백악기때의 기후가 오늘날 주요 상과 내 분류군의 생태학적 특징과 분포에 큰 영향을 줬을 것으로 유추되었다. 그 당시의 지구는 오늘날보다 훨씬 따뜻한 기후로 극지방에 얼음이 존재하지 않는 시기로, 유라시아대륙과 아프리카, 그리고 호주대륙이 가깝게 위치했던 넓은 대륙지역으로 구성되었고 이러한 환경이 현존하는 분류 초기 분화에 가장 큰 영향을 줬을 것으로 추정되었다. □연구개발결과의 중요성 - 뿔나방상과 내 새로운 분류군 발굴 및 이들에 대한 분류학적 정리를 시도함으로써, 동물이명 및 동아시아를 중심으로 한 아시아지역의 분포등과 같은 기초적인 정보들을 집대성하여 관련 응용분야에서 필요한 분류학적 기초자료 제공 - 뿔나방상과 내 종별, 개체별 분자생물정보(DNA) 구축 - 뿔나방상과 내 생물다양성 측정 및 생물학적 정보 구축 - 뿔나방상과 내의 분류체계 정립 - 뿔나방상과류의 조상형질에 대한 과학적 추론 - 연대기 측정을 통한 서식지의 이동과 이에 따른 먹이기질의 상관관계 이해 (출처 : 요 약 문 2p)
- 연구책임자 : 김소라
- 주관연구기관 : 서울대학교
- 발행년도 : 20200600
- Keyword : 나비목;뿔나방상과;미소나방류;종 다양성;계통수;진화;분자시계분석;
