뉴스/속보

환경 DNA(eDNA, Environmental DNA)는 어류 자원평가를 강화할 수 있는 유용한 도구이며, 이는 비침습적이고 비용 효율적이며 확장 가능한 방식으로 어류 개체군을 모니터링할 수 있다. eDNA를 자원평가 체계에 완전히 통합하는 데에는 여전히 과제가 남아 있다. 하지만 현재 진행 중인 연구와 협업을 통해 활용 영역이 점차 확대되고 있으며, 지속가능한 어업 관리에 대한 기여로 이어지고 있다.

최근 한 연구에서 NOAA Fisheries 과학자들은 eDNA 데이터를 자원평가에 통합하기 위한 로드맵을 제시했다. 그 내용은 다음과 같다:

- eDNA 수집의 각 단계별 구체적인 권장사항

- 협업 연구팀에 요구되는 전문 분야

- 개체군 지수(개체 수 변화를 연도별로 추적하는 시계열)를 개발하는 방법. 이를 통해 종의 존재 여부와 풍부도를 여러 해에 걸쳐 평가할 수 있다.

eDNA란 생물이 주변 환경에 배출한 유전물질을 뜻한다. 예를 들어, 물고기가 바다를 헤엄칠 때 물고기의 DNA가 주변 물로 퍼져나간다. eDNA의 원천에는 비늘, 피부세포, 점액, 배설물, 생식세포 등이 속한다. 이러한 유전물질은 연구 조사 과정에서 채집된 해수 등 환경 샘플을 통해 회수되어 물고기 종을 식별하는 데 활용된다. 더 많은 물고기가 있을수록 더 많은 eDNA가 배출되므로, eDNA의 양과 종의 풍부도 사이에는 일정한 상관관계가 있다.

자원평가의 목적은 다음과 같다:

- 해당 종의 절대 생물량(모든 개체의 총 중량)을 추정

- 개체군이 시간이 지나며 어떻게 변화했는지를 파악

- 현재 개체군 규모가 장기적인 추세와 비교하여 건전한 수준인지 여부 판단

자원평가는 어업관리협의회와 관리기관에 중요한 정보를 제공하며, 이들은 이를 바탕으로 지속가능한 어획을 위한 규정을 설정한다.

“자원평가에 포함되기 위해서는, eDNA 조사가 시공간에 걸친 어류 개체 수 변화를 추적하는 데 유용한 정보를 제공해야 합니다.”라고 이번 연구의 제1저자이자 NOAA 알래스카 수산과학센터의 Auke Bay 실험실 소속 유전학자인 Diana Baetscher가 설명했다. “또한 이 데이터는 불확실성에 대한 측정치도 포함해야 합니다. 즉, 측정의 정확도는 샘플을 어떻게 수집했는지에 따라 달라진다는 것입니다. 이는 과학자들이 조사 자료, 어획량, 어류 크기 등의 다양한 데이터를 통합하여 어류 자원을 평가하고 생물량 변화를 가장 잘 추정하는 모델을 구축하는 데 큰 도움이 됩니다.”

< 과제와 해결 방안 >

어류 자원 관리의 핵심 목표는 그들이 어디에 사는가(어류의 서식 분포)와 얼마나 많이 존재하는가(생물량 또는 풍부도)를 정확히 파악하는 것이다. 하지만 이를 정확히 추정하는 것은 어렵다. 이는 개체 전체가 아닌 일부 표본을 기반으로 전체 개체군을 추정해야 하기 때문이다. NOAA Fisheries는 주로 다음 두 가지 출처에서 이 정보를 얻고 있다:

- 조사 과정에서 어망을 통해 채집한 어류

- 상업 어선 및 가공 공장에서 수산업 관찰원이 수집한 데이터

자원평가에 새로운 데이터를 포함하려면 매우 높은 데이터 품질 기준을 충족해야 한다. 따라서 eDNA 조사는 장기적 데이터 수집, 활용 가능성, 비용 효율성을 고려하여 신중하게 설계 및 시행되어야 한다.

기존에 eDNA가 해양 어업 자원평가에 널리 활용되지 못한 주요 기술적, 과학적 과제들은 다음과 같다:

- eDNA와 종의 풍부도 간의 명확한 연관성 구축

- 오탐(false positives, 실제로 없는 종을 감지) 및 누락(false negatives, 실제로 있는 종을 감지하지 못함) 방지를 위한 오류 감소

- eDNA가 시공간적으로 어떻게 확산되는지 이해

- 생물학적 정보와 eDNA의 연계 수집. 전통적인 조사는 물리적으로 어류를 채집하여 어류의 나이, 무게, 생식상태 등의 생물학적 정보를 제공하지만 eDNA는 직접적으로 생물학적 정보를 제공하지 못하므로 기존 조사나 관찰원 자료와 병행해야 함

- eDNA 분석 결과의 불확실성 측정

- 자원평가에 새 조사 방법을 도입하려는 것에 대한 일반적인 회의론 극복

이러한 문제는 eDNA의 정량적, 공간적 특성을 기술하는 방식을 개선함으로써 극복할 수 있다. 즉, 환경 내 존재하는 eDNA 양과 확산 방식에 대한 명확한 이해가 필요하다. 또한 널리 받아들여지는 실험 설계와 데이터 분석 방식을 개발하는 것도 중요하다. 명확한 지침은 결과의 일관성과 신뢰도를 확보하는 데 도움이 될 것이다. 다음 단계는 eDNA 기반 추정치의 불확실성을 식별하고 정량화하는 평가 작업을 철저히 수행하는 것이다. 이렇게 하면 결과의 정확성을 보다 잘 표현하고 향상시킬 수 있다. 나아가, eDNA 조사는 트롤 조사, 음향 모니터링, 영상 관찰 등 기존 방식과 병행할 수 있다. 이러한 보완적 방법들을 함께 활용하면 해양 종 개체군에 대한 더욱 정확한 이해가 가능하다.

< 학제 간 협력으로 eDNA 데이터의 영향력 극대화 >

연구팀은 eDNA 데이터를 효과적으로 수집하고 활용하기 위해 처음부터 명확한 목표 설정이 중요하다고 강조한다.

“유전학자, 모델 구축자, 자원평가 전문가, 조사 기술자, 어업 관리자들이 한자리에 모이면 eDNA 데이터가 실제 과학 및 관리에 필요한 역할을 하게 됩니다.”라고 공동저자이자 NOAA 알래스카 수산과학센터 유전학 프로그램 책임자인 Wes Larson이 말했다. “모두가 협력하면, 현장에서 수행 가능하고 의사결정에도 도움이 되는 조사를 설계할 수 있습니다.”

[출처] NOAA Fisheries 2025/07/09

[원문]

https://www.fisheries.noaa.gov/feature-story/water-data-roadmap-using-edna-stock-assessments