토마토와 감자 유사 식물 ‘에투베로숨’의 자연 교잡 모식도. cell.com

감자 튀김은 토마토 케첩과 함께 먹는 조합이 최고의 궁합으로 꼽힌다. 그런데 감자와 토마토의 궁합이 좋은 건 어쩌면 필연이었는지도 모른다.

최근 연구에 따르면, 감자는 약 900만 년 전 중남미 곳곳에서 자생하던 토마토와, 감자 유사 식물의 교잡으로 탄생한 것으로 밝혀졌다.

국제 공동 연구진은 재배 감자 450종과 야생 감자 56종을 포함한 감자·토마토 계열 식물의 유전체를 분석했다. 그 결과, 감자는 토마토와 ‘에투베로숨(Etuberosum)’이라는 감자 비슷한 식물의 자연 교잡으로 생겨난 잡종 식물이었다.

토마토와 에투베로숨은 약 1,400만 년 전 공통 조상에서 갈라졌지만, 유전적으로 가까워 수백만 년 동안 교배가 가능했고, 그 결과 두 식물의 특징이 결합된 감자가 생겨날 수 있었다.

또한 감자는 엄밀히 말하면 고구마 같은 뿌리가 아닌, 땅속에 있는 덩어리 형태의 줄기다. 이 덩이줄기 형성에 필요한 두 가지 핵심 유전자의 출처도 밝혀졌다.

덩이줄기를 형성하게 하는 ‘SP6A’ 유전자는 토마토에서, 덩이줄기 성장을 돕는 ‘IT1’ 유전자는 에투베로숨에서 각각 물려받았다. 이 두 유전자가 함께 작동해야만 감자는 땅속에 덩이줄기를 형성할 수 있으며, 혹독한 환경에서 생존하고 번식할 수 있다.

연구팀은 “덩이줄기 덕분에 감자는 약 600만~1000만 년 전 안데스 산맥이 형성될 당시의 거친 기후를 견딜 수 있었다.”라며, 이후 다양한 환경에 적응해 새로운 종이 폭발적으로 늘어나 전 세계로 퍼져 주식 작물로 자리 잡았다고 설명했다.

이번 연구는 식물 진화에서 교잡의 중요성을 보여주며, 향후 농업과 품종 개량에도 중요한 기초 자료가 될 것으로 기대된다.
*교잡(交雜): 생명 계통, 품종, 성질이 다른 암수의 교배

[연계 과목]
생명과학 | 통합과학 | 과학탐구실험 | 기술·가정

[연계 학과]
생명과학과 | 농업생명과학과 | 유전공학과 | 생태환경과학과

[탐구활동 예시]
감자가 토마토와 에투베로숨의 자연 교잡으로 탄생했다는 사실을 중심으로, 또 다른 식물계의 자연 교잡 사례(예: 딸기)의 진화 계통도 함께 조사해 보자. 또한, 유전적 다양성이 높은 작물이 환경 변화에 적응이 유리하다는 연구 사례를 분석해, 기후변화와 유전적 다양성 간의 상관관계에 대해 발표해 보자.

*이 기사는 ‘진로N 매거진’에 게재되었습니다.