지구적으로 양서류가 감소하고 있다. 수정 후 변태에 이르는 생활사를 수중에서 진행하는 양서류는 수환경 내의 오염물질에 1차적으로 노출되며 독성효과에 대한 감수성이 높아 수환경의 오염에 특히 취약하다. 양서류는 수서생태계의 건강도 지표로서 유용할 뿐 아니라 배아 또는 유생에서 분자 및 개체수준의 다양한 생체지표를 이용한 내분비계장애물질을 비롯한 다양한 환경오염물질의 독성평가 모델로서도 유용하다. 양서류에서 얻어진 독성자료는 수환경 오염물질의 관리와 안전관리기준의 설정에 활발히 이용되고 있다. 다양한 알킬페놀류 화합물이 농업, 공업, 가정활동에 사용되고 있으며, 수환경 내에 잔류한다. 이들은 다양한 수생동물에서 내분비계장애 효과를 갖는 것으로 알려졌다. 본 소고에서는 양서류의 배아, 유생을 대상으로 알킬페놀류 화합물의 종류별, 노출경로 및 농도, 노출기간 및 발생단계 등에 따른 내분비계장애효과와 그 기작에 관한 국내외 자료를 정리하였다.
지구적으로 양서류가 감소하고 있다. 오래전부터 중금속은 양서류 군집 감소의 원인 중 한가지로 지목받고 있다. 수정 후 변태에 이르는 생활사를 수중에서 진행하는 양서류는 수환경 내의 오염물질에 1차적으로 노출되며 독성효과에 대한 감수성이 높아 수환경의 오염에 특히 취약하다. 양서류는 수서생태계의 건강도 지표로서 유용할 뿐 아니라 분자 및 개체수준의 다양한 생체지표를 이용한 다양한 환경오염물질의 독성평가 모델로서도 유용하다. 양서류에서 얻어진 독성자료는 수환경 오염물질의 관리와 안전관리기준으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 기존에 보고된 중금속이 양서류의 다양한 독성종말점에 미치는 영향들에 대해 검토하고 분석하였다.
The chloroacetanilide herbicide alachlor (2-chloro-2', 6'-diethyl-N-(methoxymethyl)-acetanilide) and organochlorine insecticide endosulfan (6, 7, 8, 9, 10, 10-hexachloro-l, 5, 5a, 6, 9, 9a-hexahydro-6, 9-methano-2, 3, 4-benzodioxathiepin-3-oxide)are the highly toxic agricultural chemicals. Bombina orientalis is one of the most common amphibians in the world and comprises a large proportion of their total number. B. orientalis spawns in the farming regions at Spring when the massive application of agricultural chemicals occurs. These chemicals in farmland may threaten the reproduction of this frog. Therefore, we examined the embryotoxic and survival effects of alachlor and endosulfan at various concentrations in B. orientalis embryos. The survival rates of embryos at 312h post fertilization treated with alachlor and endosulfan were decreased with concentration dependent manner. Also, developmental malformations appeared by alachlor and endosulfan in B. orientalis embryos. The malformations showed in order of frequency with bent trunk, tail dysplasia, bent tail, thick-set body and ventral blister in alachlor treated embryos. The exposure of endosulfan produced 7 types of severe external malformations with tail dysplasia, pectoral blister, bent trunk, bent tail, cephalic dysplasia, ventral blister, and thick-set body. Following exposure to alachlor and endosulfan the types of malformations were diverse, suggesting these chemicals target multiple events in embryonic and larval development in this species. These results suggested that alachlor and endosulfan were detrimental for survival and development of B. orientalis embryos.
Jiyeon Cheon;Jongsun Kim;Hyerim Kwon;Jiho Park;Daesik Park
Journal of Ecology and Environment
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제48권3호
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pp.214-221
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2024
Background: To identify and avoid predators, amphibians rely on chemical cues. Onychodactylus koreanus undergo two to three years of the larval stage in mountainous streams, where they encounter various predators. We aimed to identify the potential predators of O. koreanus larvae based on their antipredator responses to predator odors. Additionally, we examined whether the response was innate or can be strengthened by predator olfactory learning. Results: In Experiment 1, O. koreanus larvae exhibited a substantial antipredator response to Chinese minnow (Rhynchocypris oxycephalus) odor but not to Korean freshwater crayfish (Cambaroides similis) odor. In Experiment 2, O. koreanus larvae, who did not previously expose to R. oxycephalus odor, demonstrated a substantial antipredator response to it. Experiment 3 indicated that predator olfactory learning of R. oxycephalus did not enhance the antipredator response of the larvae. Conclusions: Rhynchocypris oxycephalus could prey on O. koreanus larvae, whose antipredator response to R. oxycephalus odor is innate and not enhanced by olfactory learning. Further investigation into the olfactory system of this species may provide insights into the life cycle of O. koreanus, uncovering hidden underground breeding sites and unknown breeding periods.
본 연구는 서식지 특성에 따른 양서류 유생의 몸상태 변화를 알아보기 위하여 2012년 3월부터 4월까지 한국산 도롱뇽 유생을 대상으로 진행되었다. 우리는 물이 마를 위험이 없는 서식지와 물이 마를 위험이 있는 서식지로 나누어, 유생의 성장과 외부요인에 대한 민감도에 대하여 알아 보았다. 부화 10일 후, 각 유생의 머리에서 눈이 위치한 부분의 넓이(HWE)와 머리에서 제일 넓은 곳의 길이(LHW)와 코끝부터 항문까지의 길이(SVL)를 측정하였으며, 폴리페니즘을 알아 보기 위하여 HWE/LHW의 비율을 사용하여 분석하였다. 물이 마를 위험이 없는 서식지의 유생은 물이 마를 위험이 있는 서식지의 유생보다 큰 SVL를 가지고 태어났으며, 이후의 성장률도 더 빨랐다. 또한 같은 포식자에게 노출되었을 때, 물이 마를 위험이 없는 서식지 유생은 물이 마를 위험이 있는 서식지 유생보다 HWE/LHW가 더 작게 나타났다. 따라서 물이 마를 위험이 있는 서식지 유생은 물이 마를 위험이 없는 서식지 유생보다 외부요인에 대하여 더 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다.
농약류 3종의 독성평가를 위해 FETAX(Frog Embryo Teratogenesis Assay-Xenopus) 기법에 따라 국내에 서식 중인 두꺼비(Bufo gargarizans)의 배아를 배양하면서 Benomyl(살균제), Carbofuran(살충제), Thiobencarb(제초제)의 영향을 probit 분석법으로 조사하였다. 그 결과, Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 농도에 의존하여 유생의 체장 길이는 감소하고 치사율과 기형율은 증가하였다. Benomyl, Carbofuran, Thiobencarb의 teratogenic concentration(EC50)은 각각 1.03, 8.74, 4.98mg/ℓ을 나타내어 Benomyl이 기형 유발에 가장 민감하게 반응하였으며, embryo lethal concentrations(LC50)은 7.26, 560.72, 16.87mg/ℓ을 나타내어 Benomyl이 가장 낮은 농도에서 배아가 치사되는 것으로 나타났다. Teratogenic index (TI=LC50/EC50)는 Benomyl 7.05, Carbofuran 64.16, Thiobencarb 3.39를 나타내어 TI값이 모두 기형유발물질로 판단되는 기준인 1.5이상으로 시험에 사용된 농약류 3종은 최기형성 물질로 판단된다. Carbofuran이 가장 강력한 최기형성물질로 작용함을 알 수 있었으며, 농약류가 두꺼비 및 양서류의 배아 발달에 미치는 영향과 그 작용기작을 규명하기 위해서는 보다 구체적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
내분비계장애물질과 같은 유기화합물에 의한 수계의 오염은 지구적인 양서류 감소의 원인으로 의심되고 있다. 양서류는 수정 후 변태에 이르는 생활사를 수중에서 진행하므로 수환경 오염물질에 의한 독성효과를 연구하기에 적합한 모델이다. 또한 양서류는 인간을 비롯한 육상척추동물과 발생학적으로 많은 공통점을 가지므로 공중보건학적 관점에서도 수환경 오염물질의 위해성 평가에 적항한 모델생물이다. 특정 화학물질이나 환경매체의 안전관리 기준을 설정하고 수환경의 독성물질 관리를 위해서는 다양한 독성종말점에서 독성정보가 필요하다. 알킬페놀류 화합물은 농업, 공업, 가정활동에 사용되고 있으며, 수환경 내에 잔류하여 다양한 수생동물에서 내분비계장애효과를 갖는다. 본 소고에서는 양서류의 배아, 유생을 대상으로 알킬페놀류 화합물의 종류별, 노출경로 및 농도, 노출 시기에 따른 발생장애와 발생기형 유발효과와 그 기작에 관한 국내외 자료를 정리하였다. 육수환경 잔류 오염물질의 중장기 노출독성 평가모델로서 양서류배아 발생독성평가법의 유용성을 제안하였다.
앞서 본 연구실에서는 도롱뇽(Hynobius leechii) 다리 재생 과정중 기존의 조직들이 와해되고 조직 및 그 구성 세포의 분화 양성이 소멸되는 탈분화 과정중 시소솜 acid phosphatase의 활성도가 급격히 증가함을 보고한바 있다. 본 연구에서는 다리 재생 과정에서 이 효소의 시간적, 공간적 분포 및 발현 양상을 알아보기 위해 단일 항체를 만들었다. 리소솜 acid phosphatase에 대한 22단일 항체균중 5항체군이 탈분화 조직과 강한 면역반응을 보였으며 이들의 시간적, 공간적 반응 양상은 조직의 탈분화 상태와 일치하였다. 이 결과는 탈분화 과정시 증가하는 리소솜 acid phosphatase의 활성도가 이 효소의 시간적, 공간적 분포 및 발현 양상과 밀접히 연관되어 있음을 반영하며 탈분화 과정중 이 효소의 역할이 매우 중요함을 시사하고 있다. Immunoblotting 결과 이들 단일 항체군은 리소솜 acid phosphatase의 monomer인 53kDa밴드를 인식하였다. 한편 도롱뇽의 리소솜 acid phosphatase에 대한 단일 항체와 타종의 LAP에 대한 cross-reactivity를 immunoblot으로 조사한 결과 양서류인 axolotl(Ambystoma mexicanum)과 Xenopus laevis에서는 유사한 분자량 band에서 반응이 나타났으나 그외 생쥐, 초파리, C.elegans에서는 cross-reactivity가 없는 것으로 조사되었다. 이러한 결과들은 본 연구에서 만들어진 단일 항체가 한국산 도롱뇽의 리소솜 acid phosphatase를 특이적으로 인식하며 나아가 양서류내에서는 이 효소의 상동서이 높음을 시사하고 있다.
국내에 서식하는 대표적인 무미양서류 중 두꺼비 (Bufo gargarizans), 청개구리 (Hyla japonica), 참개구리 (Rana nigromaculata) 및 무당개구리 (Bombina orientalis)를 대상으로 각 종의 배아 발달에 미치는 Pb의 효과를 FETAX를 활용하여 분석한 결과 4종의 배아 모두 Pb의 농도가 증가함에 따라 사망률, 기형율이 증가하고 다양한 기형 양상이 나타났으며 성장률은 감소하였다. 두꺼비, 청개구리, 참개구리, 무당개구리의 반수치사농도(half maximal lethal concentration; $LC_{50}$)는 각각 0.58, 0.49, 0.52, $0.54mg\;L^{-1}$를 나타내었고 반수영향농도 (half maximal effective concentration; $EC_{50}$)은 각각 0.35, 0.27, 0.30, $0.29mg\;L^{-1}$을 나타냈다. 기형성지수(teratogenic index; $TI=LC_{50}/EC_{50}$)는 두꺼비, 청개구리, 참개구리 및 무당개구리에서 각각 1.66, 1.81, 1.73, 1.86로 나타나 무당개구리가 가장 민감한 영향을 나타냈으며 다음으로 청개구리, 참개구리, 두꺼비 순으로 나타났다. 이는 서로 다른 종이 같은 농도의 오염물질에 노출되었다 하더라도 종에 따라 차이가 나타날 수 있음을 의미한다. 이상의 결과를 통해 Pb가 무미양서류 4종의 배아 발달에 기형성 물질로 작용함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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