18S 리보솜 RNA 유전자의 염기서열 분석에 의한 한국산 산호충류의 계통분류학적 연구

Abstract

생물계 내의 각기 다른 분류군 간의 계통분류(phylogeny)에 관한 연구들은 현재까지 주로 형태 및 발생학적 특징에 근거하여 이루어져 왔다. 본 연구대상인 산호충 강(Class Anthozoa)의 기존의 분류체계는 주로 격막의 형태에 따라 크게 두 아강으로 나누어진다. 폴립의 격막이 완전하고 8개를 가지며, 깃모양의 촉수가 8개인 무리를 팔방산호 아강(Subclass Octocorallia), 6의 배수로된 촉수와 격막을 가진(보통 8개 이상)무리를 육방산호 아강(Subclass Zoantharia)이라고 한다. 그러나 이 중 육방산호 아강에서 꽃말미잘 아강(Subclass Cerianti-patharia)을 분리시켜 세 아강으로 보는 견해도 있다. 한편, 최근 급속히 발전하는 분자생물학적 기법은 계통분류를 연구하는 데 있어 그 가치가 입증되고 있으며, 그 중 유전자의 염기서열이 보여주는 변이를 통한 계통진화학적 연구가 현재 시도되어 지고 있다. 이에 본 연구는 한국에 분포하는 산호층류 중 세 아강에 속하는 대표적인 종들과 동일한 자포동물 문에 속하는 히드로층류를 대상으로 PCR Cloning 방법을 사용하여 18S 리보솜 RNA 유전자의 cloning과 sequencing을 함으로써 산호층류의 세 아강및 실험에 사용된 여섯 종들의 계통유연관계를 유추해 보았다. 또한 이를 기존에 연구되어 있는 형태적인 형질에 의한 계통유연관계와 비교하여 산호층류의 계통분류에 적용해보았다. 본 연구의 결과로 한국산 산호층류 4종(Bellonella rigida, Anthopleura kurogane′, Anthopleura midori, Cerianthus filiformis)과 히드로충류 1종 (Coryne pusilla)의 18S 리보솜 RNA 유전자의 염기서열이 밝혀졌으며, UPGMA clustering method, Fitch-Margoliash method, parsimony method 그리고 invariant method등을 사용해서 실험에 사용된 여섯 종들의 계통유연관계를 수지도로 나타내었다. 각각의 수지도에서 Cerianthus filiformis가 외부군인 Coryne pusilla로 부터 가장 먼저 분지되므로 산호층류 가운데서 비교적 원시적인 분류군으로 여겨진다. 그 다음으로 Bellonella rigida가 분지되었으며, 해변말미잘류(Anemonia sulcata, Anthopleura kurogane', Anthopleura midori) 세 종은 단일계통군(monophyletic group)을 형성하며 가장 나중에 분지된다. 이는 말미잘 아강보다 팔방산호 아강이 더 원시적인 분류군임을 나타내고 있다. 본 연구에 의한 분류체계는 두 아강(Octocorallia, Zoantharia)보다는 세 아강(Ceriantipatharia, Octocorallia, Zoantharia)으로 보는 견해를 지지하고 있다. 본 연구결과에서 기존의 분류체계와 다른 점은 해변말미잘 과(Family Actiniidae)에 속하는 세 종 간의 유연관계인데 현재의 분류체계는 Anemonia sulcata를 세 종 중 가장 원시적인 분류군으로 취급하나, 본 연구 결과로는 Anthopleura midori가 가장 원시적인 것으로 나타났다. 이러한 문제는 앞으로 18S 리보솜 RNA의 전체 염기서열이 밝혀지고, 근연 종과의 연구가 수행된다면 해결되리라 사료된다. ;Phylogenetic relationships in various taxomonic groups in the living world have been achieved by a ground of morphological and developmental character. A existing classification of class Anthozoa is divided two subclasses by the morphology of mesentery. The subclass Octocorallia has the complete eight mesenteries and pinnate tentacles, and the subclass Zoantharia has the tentacles and mesenteries of six's multiple proportion. But three subclass system has been also established by virtue of isolation of subclass Ceriantiphataria from the Zoantharia. On the other hand, rapid developing techniques of the molecular biology have been examined the utility in phylogenetic study. In this study, we used PCR cloning method in order to do cloning of 18s rRNA gene in Korean Anthozoa. Thus nucleotide sequence of 18s rRNA gene was identified on four species of Anthozoa and one species of Hydrozoa. UPGMA clustering method, Fitch-Margoliash method, parsimony method and invariant method was used in data analysis and showed us the dendrogram. In each other dendrogram, because Cerianthus filiformis was firstly divided from the outgroup Coryne pusilla, this species was regarded as a primitive species. And then, Bellonella rigida was divided from Cerianthus filifortiiis. Three species(Anemonia sulcata, Anthopleura midori, Anthopleura kurogae) of actiniarians built up a monophyletic group and was divided from Bellonella rigida. This is shown that subclass Octocorallia is more primitive than subclass Zoantharia. A classification system on the ground of this study is supported three subclasses system(Ceriantiphataria, Octocorallia, Zoantharia) than two subclasses system(Octocorallia, Zoantharia). In the results of this study, a point in contrast to existing classification system is relationship among three species in family Actiniidae. By the existing classification system, Anemonia sulcata is a most primitive species among them. But Anthopleura midori was shown more primitive species. This problem will be solved by discovering of complete sequences of 18S rRNA gene and studing about other relative species.