Population structure of the ice goby Leucopsarion petersii (Gobiidae, Teleostei) from the Northwest Pacific revealed by morphological and molecular markers

Abstract

망둑어과(Gobiidae)에 속하는 사백어(Leucopsarion petersii)는 한반도 및 일본 열도 연안에만 분포하는 고유종이다. 한반도 주변의 해역을 포함한 북서태평양은 플라이스토세에 해수면의 반복적인 상승과 하강으로 집단유전학적 연구에 적합한 지역이다. 본 연구에서는 사백어의 생활사 특성에 근거하여 남해에 서식하는 사백어가 형태 또는 유전적으로 구분 가능한 집단 구조를 형성할 가능성이 높다고 가정했다. 이를 증명하기 위해, 남해 4개 지역(부산, 거제, 통영, 완도)에서 채집한 사백어 120개체를 대상으로 형태학적 특성과 미토콘드리아 DNA cytb 및 핵 DNA myh6 분자 마커를 이용하여 남해 집단 내에서, 그리고 일본에서 서식하는 사백어와 비교 분석을 수행했다. 남해에 서식하는 사백어 사이에는 계수 형질에 유의한 차이가 없었고, 계측 형질은 지역과 성별에 따라 차이가 있었다. 계측 형질을 대상으로 한 정준판별분석 결과, 남해 동부(부산, 통영, 거제), 완도, 일본 마이즈루만 세 그룹으로 명확하게 구분되었다. 분자 마커를 기반으로 한 일배체형 네트워크는 네 지역이 동일한 유전자 풀을 공유함을 보여주었으나, 미토콘드리아 DNA 분석에서 유전적 분화 정도(ΦST)를 분석한 결과, 완도와 거제 및 통영은 0.060 및 0.041 (P < 0.05)로 미약한 분화가 나타났다. 남해 및 일본 서해 집단 사이에 약한 유전적 분화가 확인되었으나(ΦST = 0.084; P < 0.05), AMOVA (Analysis of molecular variance)에서 남해와 일본 서해 집단 사이에 명확하게 구분 가능한 집단 구조를 형성하지 않는다고 나타났다. 상기 두 집단은 일본 태평양 집단과는 매우 유의한 차이를 보였다. 핵 DNA 분자 마커 분석에서 남해 및 일본 서해 집단이 유전적으로 동일한 집단에 속하며, 일본 태평양 집단과는 유의한 차이가 있었다. 쓰시마 난류는 남해에서 일본 서해로 사백어 분산을 촉진하여 유전자 흐름을 유발하고 있으나, 완도 사백어는 완도 주변의 복잡한 해양학적 조건으로 인해 분산에 제약을 받는 것으로 추정된다. 개체군통계학적 역사 분석 결과, 남해와 일본 서해 집단의 사백어는 마지막 간빙기에 급격한 개체군 규모 증가를 경험했다고 확인되었다. 보다 자세한 유효 개체군 규모 변화를 확인하기 위한 Bayesian skyline plot 분석에서 상기 두 집단의 사백어는 플라이스토세 간빙기(MIS 5 및 7)에 개체군 규모 확대 사건을 두 번 경험했다고 나타났으며, 이는 빙하기 이후 서식지 확대나 현재와 유사하거나 더 좋은 기후 조건 등의 이유로 개체군 규모가 급격하게 증가한 것으로 추정된다. 북서태평양에 서식하는 사백어의 최근 분화 역사를 명확히 하기 위해서는 보다 민감한 microsatellite DNA 마커를 기반으로 한 추가 연구가 필요하다.