인공번식
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1. 개요
인공 번식은 인간이 식물과 동물을 가축화하면서 시작된 기술로, 멸종 위기 종을 보존하고 개체 수를 늘리기 위해 사용된다. 동물원과 보존 연구소에서 연구와 프로그램을 통해 진행되며, 국제 종 보존 기록과 협력 번식 프로그램을 통해 조정된다. 인공 번식은 유전적 문제, 행동 변화, 다중 짝짓기 시스템 구축의 어려움과 같은 문제에 직면하며, 캘리포니아 콘도르, 아라비아 오릭스, 치타, 프셰발스키 말, 갈라파고스 땅거북 등 다양한 종의 보존에 성공적인 사례가 있다. 보조 생식 기술, 극저온 보존, 복제, 종간 임신 등의 새로운 기술이 개발되고 있으며, 보존 교육과 대중 참여를 유도하는 데 활용되지만, 윤리적 문제, 프로그램의 잠재적 해악, 재도입의 어려움, 자원 할당 문제와 같은 논란도 존재한다.
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| 인공번식 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 야생 동물을 인간의 통제 하에 번식시키는 과정 |
| 목적 | 멸종 위기에 처한 종의 개체 수 보존 연구 상업적 목적 (예: 애완동물 거래, 식용) |
| 역사 | |
| 기원 | 수천 년 전부터 시작되었으며, 초기 형태는 가축화와 관련됨 |
| 현대적 개념 | 20세기 초, 동물원에서의 성공적인 번식 프로그램에서 비롯됨 |
| 유형 | |
| 보존 번식 | 멸종 위기종의 개체 수 회복을 목표 |
| 연구 번식 | 동물의 생태, 행동, 유전 등을 연구하기 위해 수행 |
| 상업 번식 | 경제적 이익을 위해 동물을 번식 (예: 애완동물, 식용 동물) |
| 기술 | |
| 인공 수정 | 수컷의 정액을 암컷의 생식 기관에 인위적으로 주입 |
| 체외 수정 | 난자와 정자를 체외에서 수정시켜 배아를 생성한 후 암컷에게 이식 |
| 배아 이식 | 다른 암컷의 자궁에 배아를 이식하여 임신 및 출산 유도 |
| 유전자 은행 | 동물의 유전 물질(정액, 난자, 체세포)을 냉동 보관하여 유전적 다양성 보존 |
| 고려 사항 | |
| 유전적 다양성 유지 | 근친 교배를 피하고 다양한 혈통을 유지하는 것이 중요 |
| 질병 관리 | 질병 확산을 방지하기 위한 철저한 검역 및 위생 관리 필요 |
| 서식지 적응 | 야생 복귀를 위한 적절한 환경 조성 및 훈련 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 멸종 위기종의 개체 수 증가 유전적 다양성 보존 연구 기회 제공 상업적 이익 창출 |
| 단점 | 높은 비용 유전적 다양성 감소 위험 질병 확산 위험 야생 적응 실패 가능성 |
| 성공 사례 | |
| 캘리포니아 콘도르 | 사육 프로그램을 통해 멸종 위기에서 벗어남 |
| 검은발족제비 | 사육 및 재도입을 통해 개체 수 회복 |
| 흰올빼미 | 사육을 통해 개체 수를 늘리고 야생으로 재도입 |
| 비판 | |
| 윤리적 문제 | 동물을 인위적으로 번식시키는 것에 대한 윤리적 논쟁 존재 |
| 유전적 다양성 감소 | 제한된 개체 수로 인해 유전적 다양성이 감소할 수 있다는 우려 |
| 야생 적응 문제 | 사육된 동물이 야생에서 생존하기 어려울 수 있다는 점 |
2. 역사
인공 번식은 인류가 가축화하기 시작한 초기부터 시작된 오랜 역사를 가지고 있다.
2. 1. 고대
인공 번식 기술은 적어도 10,000년 전 밀과 같은 식물과 염소와 같은 동물을 인간이 처음으로 가축화하면서 시작되었다.[7] 이러한 관행은 최초의 동물원이 등장하면서 확대되었는데, 이는 이집트 선왕조 시대의 수도인 히에라콘폴리스의 왕실 동물원과 같은 형태로 나타났다.[8]2. 2. 현대
1960년대에 최초의 본격적인 인공 번식 프로그램이 시작되었다. 1962년 피닉스 동물원의 아라비아 오릭스 번식 프로그램이 그 예시 중 하나이며, 이 프로그램은 아라비아 오릭스를 야생으로 다시 도입하는 것을 목표로 했다.[9]
3. 국제 협력
인공 번식은 국제적인 협력을 통해 이루어지는 경우가 많다. 호환되는 두 동물이 서로 다른 동물원에 있을 경우, 짝짓기를 위해 동물을 이동시키기도 하지만, 이는 스트레스를 유발하여 짝짓기 가능성을 낮출 수 있다. 인공 수정 (정액 배송)은 또 다른 옵션이지만, 수컷 동물은 정액 채취 중에, 암컷은 인공 수정 과정에서 스트레스를 받을 수 있다. 또한, 운송 시간 동안 정자의 수명을 연장해야 하므로 정액의 품질이 낮아질 수 있다는 단점도 있다.[14]
3. 1. 국제 종 보존 기록 (Studbook)
보존 우선 종의 인공 번식은 국제 종 보존 기록(Studbook)과 조정자를 포함하는 협력 번식 프로그램을 통해 조정되며, 이들은 개별 동물과 기관의 역할을 세계적 또는 지역적 관점에서 평가한다. 이러한 종 보존 기록은 출생일, 성별, 위치 및 계통(알려진 경우)에 대한 정보를 포함하며, 이는 생존 및 번식률, 개체군의 창시자 수 및 근친 교배 계수를 결정하는 데 도움이 된다.[13] 종 조정자는 종 보존 기록의 정보를 검토하고 가장 유리한 자손을 생산할 번식 전략을 결정한다.호환되는 두 동물이 서로 다른 동물원에서 발견되면 짝짓기를 위해 동물을 이동시킬 수 있지만, 이는 스트레스를 유발하며, 이는 짝짓기 가능성을 낮출 수 있다. 그러나 이것은 여전히 유럽 동물원 기구들 사이에서 인기 있는 번식 방법이다.[14]
3. 2. 지역 프로그램
멸종 위기 종 보존을 위한 지역 프로그램은 다음과 같다.- '''아메리카''': 종 생존 계획(Species Survival Plan, SSP) (동물원 및 수족관 협회(Association of Zoos and Aquariums, AZA), 캐나다 동물원 및 수족관 협회(Canadian Association of Zoos and Aquariums, CAZA)), https://www.aza.org/aza-safe?locale=en/ 멸종으로부터 동물 구하기(Saving Animals from Extinction, SAFE) (동물원 및 수족관 협회(Association of Zoos and Aquariums, AZA))
- '''유럽''': 유럽 멸종 위기 종 프로그램(European Endangered Species Programme, EEP) (유럽 동물원 및 수족관 협회(European Association of Zoos and Aquaria, EAZA))
- '''오스트랄라시아''': 오스트랄라시아 종 관리 프로그램(Australasian Species Management Program, ASMP) (동물원 및 수족관 협회(Zoo and Aquarium Association, ZAA))
- '''아프리카''': 아프리카 보존 프로그램(African Preservation Program, APP) (아프리카 동물원 및 수족관 협회(African Association of Zoological Gardens and Aquaria, PAAZAB))
- '''일본''': 일본 동물원 및 수족관 협회(Japanese Association of Zoos and Aquariums, JAZA)의 보존 활동
- '''남아시아''': 남아시아 지역 협력을 위한 동물원 협회(South Asian Zoo Association for Regional Cooperation, SAZARC)의 보존 활동
- '''동남아시아''': 동남아시아 동물원 협회(South East Asian Zoos Association, SEAZA)의 보존 활동
4. 어려움
인공 번식은 여러 가지 어려움에 직면해 있다.
환경 압력의 변화로 인해 식물과 동물 개체군 간의 적응적 차이가 발생한다. 인공 번식은 종이 자연 환경이 아닌 인공 환경에 적응하도록 진화시킬 수 있다.[15] 원래 서식지와 다른 환경에 식물이나 동물을 재도입하면, 해당 환경에 부적합한 특성이 고정되어 개체가 불리해질 수 있다. 종이 인공 환경에 얼마나 적응하는지는 선택 강도, 초기 유전적 다양성, 유효 개체군 크기에 영향을 받는다.[16] 모델링 연구에 따르면, 인공 개체군 설립부터 마지막 방사까지의 기간이 재도입 성공의 중요한 요인이다. 적절한 수의 개체를 방사하고 인공 환경에서 완화된 선택을 받는 세대 수를 최소화하여 중간 프로젝트 기간에 성공을 극대화할 수 있다.[17] 이는 인공 환경에서의 세대 수를 줄이고, 자연 환경과 유사한 환경을 조성하여 인공 적응 선택을 최소화하며, 야생 개체군에서 이주하는 개체 수를 최대화함으로써 가능하다.[18]
사육 개체 수가 적으면 유전적 부동의 영향이 커져 유전자가 우연히 고정되거나 사라져 유전적 다양성이 감소할 수 있다. 병목 현상과 같은 요인도 유전적 다양성에 영향을 미친다. 유전적 다양성 손실은 야생 개체군을 대표할 수 있는 충분한 수의 창립자를 가진 개체군을 확립하고, 개체군 규모를 최대화하며, 유효 개체군 규모 비율을 최대화하고, 사육 세대 수를 최소화함으로써 줄일 수 있다.[17]
4. 1. 유전적 문제
많은 사육 개체군의 목표는 야생 개체군에서 발견되는 것과 유사한 수준의 유전적 다양성을 유지하는 것이다. 사육 개체군은 대개 작고 인공적인 환경에서 유지되기 때문에, 적응, 근친 교배, 다양성 손실과 같은 유전적 요인이 주요 관심사가 될 수 있다.근친 교배는 유기체가 밀접하게 관련된 개체와 짝짓기를 하여 개체군의 이형접합성을 낮추는 현상이다. 근친 교배는 비교적 흔하게 발생할 수 있지만, 이것이 적합성을 감소시키는 결과를 초래할 경우 이를 근교 약세라고 한다. 근교 약세의 유해한 영향은 특히 더 작은 개체군에서 두드러지게 나타나며, 따라서 사육 개체군에서 광범위하게 나타날 수 있다.[19] 이러한 개체군의 생존 가능성을 극대화하려면, 근교 약세로 인해 발생하는 유해 대립 유전자 발현의 영향을 감시하고 줄이며, 유전적 다양성을 회복하는 것이 중요하다.[19] 근친 교배된 개체군과 근친 교배되지 않거나 덜 된 개체군을 비교하면, 유해한 영향이 존재하는지 여부와 그 정도를 파악하는 데 도움이 될 수 있다.[20] 사육 개체군 내에서 근친 교배의 가능성을 면밀히 감시하는 것 또한, 해당 종을 자연 서식지로 재도입하는 데 성공하기 위한 핵심 요소이다.
4. 2. 행동 변화
사육 번식은 야생으로 다시 도입된 동물들의 행동 변화에 영향을 줄 수 있다.[23] 방사된 동물은 사냥이나 먹이를 찾는 능력이 떨어져 기아로 이어지는 경우가 많은데, 이는 어린 시절 중요한 학습 시기를 사육 상태에서 보냈기 때문일 수 있다. 또한 방사된 동물들은 더 위험한 행동을 보이고 포식자를 피하지 못하는 경우가 많다.[23] 황금사자타마린 어미는 새끼를 낳기도 전에 야생에서 죽는 경우가 많은데, 이는 오르거나 먹이를 찾는 방법을 모르기 때문이다. 이는 종이 생존 가능한 새끼를 생산할 수 없게 만들어 재도입에도 불구하고 개체 수가 계속 감소하는 결과를 낳는다. 훈련을 통해 포식자에 대한 대응 기술을 향상시킬 수는 있지만, 그 효과는 일정하지 않다.사육된 연어는 경계심이 줄어드는 비슷한 경향을 보였고, 어린 시기에 포식자에게 잡아먹히는 경우가 많았다. 그러나 자연 먹이가 풍부한 환경에서 자란 연어는 위험을 감수하는 행동이 적었고 생존 가능성이 더 높았다.[24]
쥐를 대상으로 한 연구에서는 여러 세대에 걸쳐 사육 번식이 이루어진 후, 이 쥐들을 야생 쥐와 교배시키기 위해 "방사"했을 때, 사육 환경에서 태어난 쥐들은 야생 쥐 대신 서로 교배하는 경향을 보였다. 이는 사육 번식이 짝짓기 선호도에 영향을 미쳐 재도입 프로그램의 성공에 영향을 줄 수 있음을 보여준다.[25]
인간이 개입하여 종의 회복을 돕는 과정에서 의도치 않게 야생 개체군에 부적응적인 행동을 유발할 수도 있다. 1980년, 야생 채텀섬검은울새의 수는 단 한 쌍만 남게 되었다. 집중적인 관리를 통해 개체군 회복을 도왔고, 1998년에는 200마리까지 늘어났다. 회복 과정에서 과학자들은 둥지 중앙이 아닌 가장자리에 알을 낳는 "가장자리 알 낳기" 습관을 발견했다. 가장자리에 낳은 알은 부화하지 않았다. 이를 막기 위해 관리자들은 알을 둥지 중앙으로 옮겼고, 이는 번식률을 크게 높였다. 그러나 이러한 부적응적 특성이 계속 유지되도록 허용하면서, 현재는 개체 수의 절반 이상이 가장자리에 알을 낳는다. 유전학 연구에 따르면 이는 인간의 개입으로 인해 선택된 상염색체 우성 멘델 형질이었다.[26]
4. 3. 다중 짝짓기 시스템 구축의 어려움
사육 개체군에서 다중 파트너 짝짓기 시스템을 구축하려는 시도는 여러 어려움에 직면한다. 제한된 공간과 정보 부족으로 인해, 사육 환경에서 자연스러운 짝짓기 시스템을 재현하는 것은 어렵다. 사육 상태에서는 한 쌍의 동물이 짝을 맺거나 개체군 전체가 번식에 참여할 것이라는 보장이 없다. 제한된 공간에서 짝 선택을 허용하면 개체군에 유전적 문제가 발생할 수 있다. 또한, 짝짓기 시스템이 사육 개체군에 미치는 영향에 대한 정보가 부족하여 번식을 시도할 때 문제가 발생한다. 이러한 짝짓기 시스템은 항상 완전히 이해되는 것은 아니며, 사육이 그 시스템에 미치는 영향은 더 큰 규모로 연구될 때까지 알 수 없다.5. 성공 사례
인공 번식은 여러 종의 보존에 성공적인 결과를 가져왔다. 대표적인 성공 사례는 다음과 같다.
| 종 | 내용 |
|---|---|
| 아라비아 오릭스 | 1962년 피닉스 동물원에서 시작하여 200마리 이상 번식에 성공, 오만 등지에 재도입되어 1,100마리까지 회복.[27] |
| 치타 | 데 와일트 치타 및 야생 동물 센터에서 1975년부터 2005년까지 785마리 번식, 높은 생존율 기록. |
| 프셰발스키 말 | 인공 번식을 통해 멸종 직전에서 회복, 1990년대 몽골에 재도입.[28] |
| 갈라파고스 땅거북 | 12마리에서 2,000마리 이상으로 회복.[29][30] |
| 태즈메이니아 데블 | 데블 안면 종양 질환으로 개체 수 감소, 인공 번식 프로그램 진행 중이나 번식률은 낮은 상황.[31] |
| 콜롬비아 분지 피그미 토끼 | 오리건 동물원에서 짝짓기 선호도 등을 고려한 번식으로 성공률 증가. |
| 철갑상어과 | 아메리카 말쥐치와 러시아 철갑상어 번식 과정 중 의도치 않게 탄생한 잡종.[32] |
5. 1. 아라비아 오릭스
피닉스 동물원은 1962년 아라비아 오릭스 번식 프로그램을 시작하여 단 9마리의 창립 개체군에서 200마리가 넘는 개체를 성공적으로 번식시켰다.[27] 이 개체들은 전 세계의 다른 많은 시설로 보내져 번식 무리가 설립되었고, 1982년 처음으로 오만에 재도입되었다.[27] 이후 20년 동안 개체 수가 증가하여 원산지 지역에 성공적으로 재정착했으며, 현재 사우디 아라비아, 오만, 이스라엘 등지에 재도입되어 1,100마리에 달하며 회복세를 보이고 있다.[27]5. 2. 치타
1971년 남아프리카 공화국에 설립된 데 와일트 치타 및 야생 동물 센터는 치타 인공 번식 프로그램을 운영하고 있다. 1975년에서 2005년 사이에 242번의 출산으로 총 785마리의 새끼가 태어났다. 새끼의 생존율은 생후 12개월 동안 71.3%, 그 이상은 66.2%로 치타를 성공적으로 번식시킬 수 있다는 사실을 입증했다(그리고 그들의 멸종 위기를 감소시켰다). 또한 다른 번식 서식지의 실패가 "나쁜" 정자 형태 때문일 수 있음을 나타냈다.
5. 3. 프셰발스키 말
프셰발스키 말은 길들여진 적이 없는 유일한 말 종으로, 인공 번식 프로그램을 통해 멸종 직전에서 회복되었으며, 1990년대에 몽골에 성공적으로 재도입되었다.[28]5. 4. 갈라파고스 땅거북
갈라파고스 땅거북 개체군은 한때 12마리까지 감소했지만, 인공 번식 프로그램을 통해 2014년 현재 2,000마리 이상으로 회복되었다.[29][30] 섬 체인에서는 8종의 다른 거북이들도 인공 번식 프로그램의 지원을 받았다.[30]5. 5. 태즈메이니아 데블
태즈메이니아 데블은 데블 안면 종양 질환이라는 전염성 암으로 인해 야생 개체수가 90% 감소했다.[31] 이에 대응하여 인공 보험 개체군 프로그램이 시작되었지만, 2012년 현재 인공 번식률은 필요한 수준보다 낮았다. Keeley, Fanson, Masters, McGreevy(2012)는 분변 프로게스테론과 코르티코스테론 대사체 농도의 시간적 패턴을 조사하여 데블의 발정 주기에 대한 이해를 높이고, 암컷과 수컷의 짝짓기 실패의 잠재적인 원인을 규명하고자 했다. 연구 결과, 번식에 실패한 암컷의 대다수가 인공 번식으로 태어났다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 종의 생존이 인공 번식에만 의존한다면 개체군이 사라질 수 있음을 시사한다.5. 6. 콜롬비아 분지 피그미 토끼
2010년 오리건 동물원은 짝짓기 선호도와 친숙도를 고려한 콜롬비아 분지 피그미 토끼 번식이 번식 성공률을 크게 높였다는 사실을 발견했다.5. 7. 철갑상어 (Sturddlefish)
2019년, 아메리카 말쥐치와 러시아 철갑상어를 별도로 번식시키려던 연구자들은 의도치 않게 두 물고기 사이의 잡종인 철갑상어과를 번식시켰다.[32]6. 연구
사육 번식은 종의 생식 생리학 및 생식 행동을 이해하기 위한 연구 도구가 될 수 있다. 동물을 성공적으로 번식시키려면 짝짓기 시스템, 생식 생리학 및 행동, 짝짓기 의식 등에 대한 이해가 필요하다. 사육 번식 프로그램을 통해 이러한 요소들을 통제된 환경에서 측정하고, 그 결과를 해석하여 야생(ex-situ) 및 자연(in-situ) 보존에 도움을 줄 수 있다.
코끼리의 생식 생리학 및 발정 주기와 관련된 많은 연구가 사육 상태에서 수행되었으며, 이를 통해 번식에 영향을 미치는 요인들을 더 잘 이해할 수 있게 되었다.[33] 행동 연구는 발정이 무리의 행동과 수컷에게 미치는 영향을 정량화한다.[34] 이러한 연구는 시설에서 무리의 행동 변화를 관찰하고, 성공적인 번식을 위한 시도를 하는 데 도움을 줄 수 있다.
생리학적 연구 외에도, 여러 세대에 걸친 연구는 다양한 종의 유전적 변화를 추적하는 데 활용된다. 또한 사육 번식 개체군에 대해 수행된 연구는 특정 종에 대한 SAFE 및 SSP(Species Survival Plan, 종 보존 계획)를 수립하는 데에도 중요하다.
6. 1. 생식 생리학 및 행동 연구
사육 번식은 동물의 짝짓기 체계, 생식 생리학 및 행동, 짝짓기 의식 등을 이해하기 위한 연구 도구로 활용될 수 있다. 동물을 성공적으로 번식시키려면 이러한 요소들에 대한 이해가 필수적이다. 사육 번식 프로그램을 통해 이러한 요소들을 통제된 환경에서 측정하고, 그 결과를 해석하여 야생동물 보존(ex-situ 및 in-situ)에 도움을 줄 수 있다.[33]코끼리의 생식 생리학 및 발정 주기와 관련된 많은 연구가 사육 상태에서 수행되었으며, 이를 통해 번식에 영향을 미치는 요인들을 더 잘 이해할 수 있게 되었다.[33] 행동 연구는 발정이 무리의 행동과 수컷에게 미치는 영향을 정량화한다.[34] 이러한 연구는 시설 내 무리의 행동 변화를 관찰하고, 성공적인 번식을 위한 시도를 하는 데 도움을 줄 수 있다.
생리학적 연구는 여러 세대에 걸쳐 다양한 종의 유전적 변화를 추적하는 데에도 활용된다. 특정 계통 내의 유전적 변화는 번식 권장 사항을 제공하고, 사육 개체군 내에서 유전적 다양성을 높게 유지하는 데 기여한다. 종 계통 기록을 담은 스터드북은 시설에서 개체의 유전적 이력, 출생 및 사망, 부모 정보 등을 추적하는 중요한 자료이다.[35] 이러한 스터드북은 사육 번식 프로그램을 포함한 연구를 수행하려는 노력의 결과이며, 시설 간 협력을 통해 번식 성공률을 높이고 유전적 다양성을 유지하기 위한 최선의 방법을 평가하는 데 사용된다. 유전자 기록 보관은 계통 발생을 이해하고, 사육 개체군에서 여러 세대에 걸쳐 나타날 수 있는 적합성 변화를 파악하는 데에도 활용된다.[35]
사육 번식 개체군에 대한 연구는 특정 종에 대한 SAFE 및 SSP(Species Survival Plan, 종 보존 계획)를 수립하는 데에도 중요하다. 행동 연구는 사육 번식 프로그램 개발에 필수적인데, 이는 시설에서 동물의 사육에 대한 반응을 이해하고 적절한 사육 조건을 제공하는 데 도움을 주기 때문이다.[36] 현재 사육 상태에서 번식 중인 개체군은 특정 종의 성공적인 번식 방법을 이해하는 데 매우 중요한 연구 도구이다.[36] 이 연구는 더 많은 시설에 지식을 전달하여 더 많은 번식 프로그램을 개발하고, 사육 개체군의 유전적 다양성을 높이는 데 기여할 수 있다. 번식 개체군에 대한 연구는 사회 역학, 영양 및 식단 요구 사항, 인구 통계 등 동물의 다른 측면을 이해하는 중요한 관문이기도 하다.[36]
6. 2. 유전적 변화 추적
특정 계통 내의 유전적 변화는 번식 권장 사항을 제공하고 사육 개체군 내에서 유전적 다양성을 높게 유지할 수 있도록 한다. 종 계통 기록을 포함하는 스터드북(Studbook)은 시설에서 개체의 유전적 이력, 특정 종의 사육 번식과 관련된 출생 및 사망, 그리고 특정 개체의 부모를 이해할 수 있도록 번식 이력을 통해 모든 데이터를 추적하는 중요한 자료이다.[35] 이러한 스터드북은 사육 번식 프로그램을 포함한 연구를 수행하려는 수년간의 노력에서 비롯되었으며, 이를 통해 시설은 특정 개체와 관련된 이력을 검토한 다음 번식 성공률을 높이고 사육 상태에서 특정 종의 개체군 내 유전적 다양성을 높이기 위한 최상의 행동 계획을 평가하기 위해 협력할 수 있다. 이러한 유전자 기록 보관은 계통 발생을 이해하고 사육 개체군에서 여러 세대에 걸쳐 발생할 수 있는 적합성 변화를 더 잘 이해하는 데에도 사용된다.[35] 이러한 형태의 기록 보관은 개체군 유전학 관련 연구를 도와 사육 개체군 내에서 높은 유전적 변이를 유지하기 위한 최상의 방법을 평가할수 있게 한다.6. 3. SAFE 및 SSP 개발 지원
행동 연구는 사육 번식 프로그램 개발에 중요한데, 이는 시설에서 동물의 사육에 대한 반응을 이해하고 동물에게 적절한 사육 조건을 적용할 수 있도록 하기 때문이다.[36] 현재 사육 상태에서 번식되고 있는 개체군은 특정 종의 성공적인 번식을 수행하는 방법을 이해하는 데 매우 중요한 연구 도구이다.[36] 이 연구는 더 많은 시설에 지식을 전달하여 더 많은 번식 프로그램을 개발하여 사육 개체군의 유전적 다양성을 높일 수 있게 한다. 번식 개체군에 대해 수행된 연구는 또한 사육 개체군이 번성할 수 있도록 사회 역학, 영양 및 식단 요구 사항, 인구 통계와 같은 동물의 다른 측면을 이해하는 중요한 관문이다.[36]7. 방법
인공 번식 프로그램은 개체군 관리를 위해 다양한 방법을 사용한다. 사육 번식의 어려움을 극복하고 원하는 결과를 얻기 위해 여러 모니터링 방법을 사용하는데, 인공 수정은 자연적으로 교배하지 않는 개체에서 원하는 자손을 생산하여 근친 교배와 같이 관련 개체의 교배 효과를 줄이는 데 사용된다.[37] 판다 포르노그래피에서 볼 수 있는 방법은 교배 행동을 장려하여 프로그램이 선택된 개체를 교배하도록 하는 것이다.[38]
7. 1. 창립 개체군 선정
충분한 유전적 다양성을 갖춘 사육 번식 개체군을 설립하기 위해 사육사는 일반적으로 서로 다른 출처의 개체군, 이상적으로는 최소 20-30개체의 개체를 선택한다. 사육 번식 프로그램의 설립 개체군은 위협받는 상태로 인해 이상적인 수보다 적은 경우가 많아 근친 교배 우울증과 같은 문제에 더 취약하다.[37]
7. 2. 유전적 다양성 관리
충분한 유전적 다양성을 갖춘 사육 번식 개체군을 설립하기 위해 사육사는 일반적으로 서로 다른 출처 개체군, 이상적으로는 최소 20-30개체의 개체를 선택한다. 사육 번식 프로그램의 설립 개체군은 위협받는 상태로 인해 이상적인 수보다 적은 경우가 많아 근친 교배 우울증과 같은 문제에 더 취약하다.[37]
사육 번식의 어려움을 극복하고 원하는 결과를 얻기 위해 사육 번식 프로그램은 여러 모니터링 방법을 사용한다. 인공 수정은 자연적으로 교배하지 않는 개체에서 원하는 자손을 생산하여 근친 교배와 같은 관련 개체의 교배 효과를 줄이기 위해 사용된다.[37] 판다 포르노그래피에서 볼 수 있는 방법은 교배 행동을 장려하여 프로그램이 선택된 개체를 교배하도록 한다.[38] 사육 번식의 한 가지 우려는 관련 개체의 교배 효과를 최소화하는 것이다. 생물의 게놈에서 마이크로새틀라이트 영역을 사용하여 창립자 간의 관계를 결정하고 가장 먼 개체를 선택하여 교배한다.[37] 이 방법은 캘리포니아 콘도르와 괌 레일의 사육 번식에 성공적으로 사용되었다. 최대 근친 교배 회피(MAI) 계획을 통해 개체 수준이 아닌 그룹 수준에서 제어할 수 있으며, 그룹 간에 개체를 교체하여 근친 교배를 피할 수 있다.[37]
시설은 그룹 사육에 비해 집중 사육을 사용하여 더 쉽게 생식 성공을 달성하고 개체군 내에서 더 많은 유전적 다양성을 만들 수 있다. 집중 사육은 한 종이 일부일처제에 강제되어 두 개체만 서로 교배하는 경우이고, 그룹 사육은 전체 개체군이 동일한 공간에 유지되어 다중 파트너 교배 시스템을 복제하려고 하는 경우이다. 집중 사육을 사용하고 일부일처제를 강제하면 근친 교배가 감소하고 더 큰 유전적 다양성이 나타나는 것으로 보인다.[39] 집중 사육 노력은 그룹 배우자 선택을 허용하는 것과 비교하여 사육된 태즈메이니아 데블 개체군에 사용되었다.[39] 이는 개체군의 사육 번식 성공을 증가시키고 개체군 내에서 근친 교배 우울증을 줄이는 데 도움이 되었다.[39] 집중 사육을 사용하여 사육 환경에서 유전적으로 건강한 개체군을 확립하면 시설에서 종의 보존 노력을 더욱 늘리고 사육 개체군에서 발생할 수 있는 유전적 문제에 대처할 수 있다.
7. 3. 집중 사육과 그룹 사육
집중 사육은 한 종이 일부일처제에 강제되어 두 개체만 서로 교배하는 방식이고, 그룹 사육은 전체 개체군이 동일한 공간에 유지되어 다중 파트너 교배 시스템을 모방하는 방식이다. 집중 사육과 일부일처제 강제는 근친 교배를 감소시키고 더 큰 유전적 다양성을 확보하는 데 효과적인 것으로 보인다.[39] 집중 사육은 그룹 배우자 선택을 허용하는 방식과 비교하여 태즈메이니아 데블 사육 개체군에 적용되었다.[39] 이는 개체군의 인공 번식 성공률을 높이고, 개체군 내 근친 교배로 인한 부정적 영향을 줄이는 데 기여했다.[39] 집중 사육을 통해 사육 환경에서 유전적으로 건강한 개체군을 확립하면, 시설에서 종 보존 노력을 더욱 강화하고 사육 개체군에서 발생할 수 있는 유전적 문제에 효과적으로 대처할 수 있다.
8. 새로운 기술
인공 번식 기술은 계속 발전하여 그 가능성을 넓히고 있다. 특히, 보조 생식 기술 (ART), 극저온 보존, 복제, 종간 임신과 같은 기술들이 주목받고 있다. 이러한 기술들은 멸종 위기에 처한 동물들을 보존하고, 가축의 품종을 개량하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 다만, 일부 기술은 윤리적 문제나 낮은 성공률 등 해결해야 할 과제도 안고 있다.
8. 1. 보조 생식 기술 (ART)
자이언트판다는 포획되면 교미에 대한 흥미를 잃고, 암컷 자이언트판다는 1년에 한 번만 발정기를 겪으며, 이 기간은 48~72시간 동안 지속되기 때문에 사육된 야생 동물이 자연적으로 번식하는 것은 어려울 수 있다.[40] 많은 연구자들이 멸종 위기에 처한 동물의 개체수를 늘리기 위해 인공 수정에 의존해 왔다. 인공 수정은 신체적인 번식의 어려움을 극복하고, 수컷이 훨씬 더 많은 수의 암컷에게 정자를 주입할 수 있게 하며, 새끼의 부계 혈통을 통제하고, 자연적인 교미 과정에서 발생하는 부상을 피하는 등 여러 가지 이유로 사용될 수 있다.[41] 또한 인공수정은 유전적으로 더 다양한 사육 개체군을 만들어, 사육 시설이 동물을 이동시킬 필요 없이 유전 물질을 서로 쉽게 공유할 수 있게 한다. 독일 기센의 유스투스-리비히 대학교 미하엘 리어츠 연구 그룹의 과학자들은 앵무새의 정액 채취 및 인공 수정에 대한 새로운 기술을 개발하여 보조 생식을 통해 세계 최초의 마코앵무를 생산했다.[42]8. 2. 극저온 보존
정자, 난자, 배아 등을 초저온 상태로 저장하여 장기간 보존하는 것을 극저온 보존이라고 한다. 이러한 극저온 보존 시설은 유전자 은행에서 동물 종 보존에 사용될 수 있다. 샌디에이고 동물원은 동결 보존 기술을 사용하여 세계에서 가장 희귀하고 멸종 위기에 놓인 종의 냉동 조직을 보관하는 "냉동 동물원"을 설립했다. 현재까지 포유류, 파충류 및 조류를 포함하여 355종 이상의 종이 보존되었다.[43] 난자 동결 보존과 같이 수정 전에 난모세포 동결 보존을 하거나, 수정 후에 배아 동결 보존을 할 수 있다. 극저온으로 보존된 표본은 멸종 위기 종 또는 멸종된 품종을 되살리고, 품종 개선, 교배, 연구 개발에 잠재적으로 사용될 수 있다. 이 방법은 다른 모든 ''역외 보존'' 방법에 비해 훨씬 더 긴 시간 동안 열화 없이 거의 무한정 재료를 보관하는 데 사용할 수 있다. 그러나 극저온 보존은 비용이 많이 드는 전략일 수 있으며 생식질이 생존력을 유지하기 위해서는 장기적인 위생 및 경제적 지원이 필요하다. 극저온 보존은 또한 종에 따라 고유한 문제에 직면할 수 있으며, 일부 종은 냉동 생식질의 생존율이 감소하지만,[43] 극저온 생물학은 활발한 연구 분야이며 식물에 대한 많은 연구가 진행 중이다.가축 품종의 멸종을 방지하기 위한 극저온 보존 사용의 예는 헝가리 회색 소의 경우이다. 헝가리 회색 소는 한때 동남 유럽에서 우세한 품종이었으며 1884년에는 490만 마리의 개체수가 있었다. 이들은 주로 견인력과 육용으로 사용되었다. 그러나 개체수는 제2차 세계 대전 말까지 280,000마리로 감소했고, 결국 1965년부터 1970년까지 187마리의 암컷과 6마리의 수컷으로 개체수가 줄었다.[44] 이 품종의 사용 감소는 주로 기계화된 농업과 우유 생산량이 더 높은 주요 품종의 채택 때문이었다.[45] 헝가리 정부는 지구력, 분만 용이성, 질병 저항성, 다양한 기후에 쉽게 적응하는 등 가치 있는 특성을 가진 이 품종을 보존하기 위한 프로젝트를 시작했다. 정부 프로그램에는 정액 및 배아의 극저온 보존을 포함한 다양한 보존 전략이 포함되었다.[44] 헝가리 정부의 보존 노력으로 2012년에는 개체수가 10,310마리로 증가했으며, 이는 극저온 보존을 사용하여 상당한 개선을 보여준다.[46]
8. 3. 복제
현재 복제 기술의 평균 성공률은 생쥐와 같이 익숙한 종의 경우 9.4%이다.[47] 그러나 야생 동물의 복제 성공률은 보통 1% 미만이다.[48] 2001년에는 멸종 위기종인 아시아 가우어를 복제한 소 베시가 태어났지만, 송아지는 이틀 만에 죽었다. 2003년에는 반텡이 성공적으로 복제되었고, 냉동된 배아에서 아프리카 야생 고양이 3마리가 복제되었다. 이러한 성공은 다른 종의 대리모를 사용하여 멸종된 종을 복제할 수 있다는 희망을 주었다. 2000년에 죽은 마지막 부카르도(피레네 아이벡스)의 조직 샘플이 액체 질소에 냉동 보존되었다. 연구자들은 자이언트 판다와 치타 등 멸종 위기 종의 복제도 고려하고 있다. 그러나 동물 복제는 복제된 동물이 기형으로 고통받다 사망한다는 이유로 동물 보호 단체의 반대에 직면해 있다.[49]8. 4. 종간 임신
종간 임신은 멸종 위기종의 배아를 관련 종의 암컷 자궁에 이식하여 출산까지 유지하는 것이다.[50] 이는 스페인아이벡스[51]와 후바라느시[52]에 사용되었다.9. 보존 교육
사육 번식은 현대 보존 교육의 중요한 도구이다. 지속적인 번식 노력을 통해 개체군을 대중에게 가까이 전시하고, 보존 역할을 설명할 수 있다.[53] 기관들은 코끼리, 기린, 코뿔소와 같이 크고 매력적인 종에 노력을 집중하지만, 브리스틀 동물원의 약용 거머리( Hirudo medicinalis|히루도 메디키날리스la) 사례처럼 다양한 종을 활용하여 보존 문제를 교육할 수 있다.[54]
9. 1. 보존 문제 인식 제고
사육 번식은 종에 대한 관리 방식을 위한 틀을 제공하고 기관이 자연 환경에 포함된 아름다움을 보여줄 수 있기 때문에 현대의 보존 문제 교육에 사용되는 중요한 도구이다. 이러한 사육 번식 방식은 현대 시설의 기능과 보존의 중요성을 설명하는 데 사용될 수 있다. 지속적인 번식 노력을 통해 개체군은 대중에게 더 가까이 전시될 수 있으며, 보존에 있어서의 역할이 설명될 수 있다. 이러한 설명은 많은 사람들이 관여하지 않는 세상의 측면을 보여주는 데 도움이 된다. 보존은 본질적으로 알려진 것이 아니므로 전 세계의 문제에 대한 인식을 높이기 위해 다른 사람들에게 보여주고 가르쳐야 한다. 사람들에게 사육 상태에서 이러한 종을 볼 수 있도록 함으로써 시설은 야생에서 직면한 문제점을 설명하고 이러한 종과 자연 서식지의 보존을 옹호할 수 있다.[53]기관들은 코끼리, 기린, 코뿔소 등과 같은 크고 매력적인 종에 노력을 집중한다. 이러한 종들이 기관에 더 많은 방문객을 유치하고 대중의 더 많은 관심을 끌기 때문이다.[53] 이러한 매력적인 대형 동물들이 다른 종보다 더 많은 관심을 끄는 것은 사실이지만, 우리는 다른 종과 관련된 사육 번식 프로그램과 시설을 사용하여 더 광범위한 문제에 대해 대중을 교육할 수 있다. 영국 브리스틀 동물원 정원은 교육 전시물로 사용할 목적으로 약용 거머리( ''Hirudo medicinalis'') 종을 시설에서 유지해 왔다.[54] 거머리는 일반적으로 부정적인 의미를 가지고 있지만 의학에서 중요한 도구로 사용되어 왔다. 브리스톨 동물원 정원의 전시는 교육적인 정보를 제공하며, 약용 목적으로 지역 주민에게 거머리를 판매한 여성의 이야기를 들려준다.[54] 이 전시는 일반적으로 시설에서 다루지 않는 작은 종을 옹호하지만, 이 시설에서는 잘 관리되고 있으며, 인간과 환경에서의 중요성 때문에 이 종의 적극적인 보존이 이루어지고 있다. 시설은 사육 번식을 사용하여 보존 옹호를 제공하고 이러한 개체군의 유지를 통해 사육 번식에 대해 대중을 교육하는 등 다양한 가능성을 가질 수 있으며, 이는 해당 종을 둘러싼 보존 문제를 일반 대중의 마음에 더 널리 퍼지게 하는 데 도움이 된다.
9. 2. 대중 참여 유도
사육 번식은 종에 대한 관리 방식을 위한 틀을 제공하고 기관이 자연 환경에 포함된 아름다움을 보여줄 수 있기 때문에 현대의 보존 문제 교육에 사용되는 중요한 도구이다. 이러한 사육 번식 방식은 현대 시설의 기능과 보존의 중요성을 설명하는 데 사용될 수 있다. 지속적인 번식 노력을 통해 개체군은 대중에게 더 가까이 전시될 수 있으며, 보존에 있어서의 역할이 설명될 수 있다.[53] 이러한 설명은 많은 사람들이 관여하지 않는 세상의 측면을 보여주는 데 도움이 된다. 보존은 본질적으로 알려진 것이 아니므로 전 세계의 문제에 대한 인식을 높이기 위해 다른 사람들에게 보여주고 가르쳐야 한다. 사람들에게 사육 상태에서 이러한 종을 볼 수 있도록 함으로써 시설은 야생에서 직면한 문제점을 설명하고 이러한 종과 자연 서식지의 보존을 옹호할 수 있다.[53]기관들은 코끼리, 기린, 코뿔소 등과 같이 크고 매력적인 종에 노력을 집중하는데, 이러한 종들이 기관에 더 많은 방문객을 유치하고 대중의 더 많은 관심을 끌기 때문이다.[53] 이러한 매력적인 대형 동물들이 다른 종보다 더 많은 관심을 끄는 것은 사실이지만, 다른 종과 관련된 사육 번식 프로그램과 시설을 사용하여 더 광범위한 문제에 대해 대중을 교육할 수 있다. 영국 브리스톨 동물원 정원은 교육 전시물로 사용할 목적으로 약용 거머리(Hirudo medicinalis|히루도 메디키날리스la) 종을 시설에서 유지해 왔다.[54] 거머리는 일반적으로 부정적인 의미를 가지고 있지만 의학에서 중요한 도구로 사용되어 왔다. 브리스톨 동물원 정원의 전시는 교육적인 정보를 제공하며, 약용 목적으로 지역 주민에게 거머리를 판매한 여성의 이야기를 들려준다.[54] 이 전시는 일반적으로 시설에서 다루지 않는 작은 종을 옹호하지만, 이 시설에서는 잘 관리되고 있으며, 인간과 환경에서의 중요성 때문에 이 종의 적극적인 보존이 이루어지고 있다. 시설은 사육 번식을 사용하여 보존 옹호를 제공하고 이러한 개체군의 유지를 통해 사육 번식에 대해 대중을 교육하는 등 다양한 가능성을 가질 수 있으며, 이는 해당 종을 둘러싼 보존 문제를 일반 대중의 마음에 더 널리 퍼지게 하는 데 도움이 된다.
10. 윤리적 고려 사항
인공 번식은 여러 윤리적인 문제를 제기한다. 과도하게 성공적인 번식 프로그램으로 인해 공간이 부족해지거나, 재정적인 이유로 시설이 문을 닫거나, 동물 권리 옹호 단체의 압력을 받는 상황이 발생할 수 있다.[59] 또한 멸종 위기 종의 보존을 위해 동물을 사육 시설에서 방사해야 한다는 주장도 제기된다.[59]
10. 1. 프로그램의 잠재적 해악
사육 번식은 멸종 위기에 처한 동물이 심각한 멸종 위협에 직면하는 것을 막는 이상적인 해결책이 될 수 있지만, 때때로 득보다 실이 많을 수 있다.[57] 몇 가지 해로운 영향으로는 번식에 필요한 최적의 조건을 이해하는 데 지연이 발생하고, 자급자족 수준에 도달하지 못하거나 방사를 위한 충분한 개체를 제공하지 못하며, 근친 교배로 인한 유전적 다양성의 손실, 그리고 사육 번식된 새끼들이 있음에도 불구하고 재도입에 실패하는 것 등이 있다.[57] 사육 번식 프로그램이 사육 번식된 생물의 적합성을 감소시키는 부정적인 유전적 영향을 미친다는 것이 입증되었지만, 이러한 부정적인 영향이 야생에서 태어난 후손의 전반적인 적합성 또한 감소시킨다는 직접적인 증거는 없다.[58]10. 2. 재도입의 문제점
사육 번식은 멸종 위기에 처한 동물을 보호하는 이상적인 방법처럼 보일 수 있지만, 때로는 득보다 실이 많을 수 있다. 예를 들어, 1993년 과학자들이 희귀 종의 두꺼비를 마요르카 야생에 재도입했을 때, 개구리와 두꺼비를 죽일 수 있는 치명적인 곰팡이가 의도치 않게 유입되기도 하였다.[60] 이처럼 질병 유입의 문제도 발생할 수 있다.또한, 생물의 원래 서식지를 유지하거나 종의 생존을 위해 특정 서식지를 복제하는 것이 중요하다. 즉, 서식지 유지 및 복원의 중요성이 매우 크다.
그 외에도 다음과 같은 문제점들이 존재한다.[57]
- 번식에 필요한 최적의 조건을 이해하는 데 지연 발생
- 자급자족 수준에 도달하지 못하거나 방사를 위한 충분한 개체 제공 실패
- 근친 교배로 인한 유전적 다양성 손실
- 사육 번식된 새끼들이 있음에도 불구하고 재도입 실패
10. 3. 개입의 필요성
사육 번식은 멸종 위기에 처한 동물을 보호하는 이상적인 방법처럼 보일 수 있지만, 때로는 득보다 실이 많을 수 있다. 번식에 필요한 최적 조건을 파악하는 데 시간이 걸리고, 자급자족할 수 있는 수준에 도달하지 못하거나, 근친 교배로 유전적 다양성이 줄어들고, 재도입에 실패하는 등의 문제가 발생할 수 있다.[57]또한, 종이 실제로 인간의 도움을 필요로 하는지, 아니면 그 자원을 다른 곳에 사용할 수 있는지에 대한 윤리적인 문제도 있다. 예를 들어, 매의 경우 1950년대와 1960년대에 살충제 때문에 개체 수가 급감했지만, 연구 결과 인간의 개입 없이도 개체군이 회복될 수 있다는 것이 밝혀졌다.[61] 이는 인공 번식에 힘을 쏟아야 할지, 아니면 문제의 원인을 예방하는 데 노력해야 할지에 대한 의문을 제기한다.
10. 4. 자원 할당 문제
인공 번식에 사용되는 자원을 다른 분야에 할당할 수 있는지에 대한 윤리적 문제가 제기된다. 어떤 개체군은 애초에 멸종 위기에 취약하지 않았기 때문에 개입이 필요하지 않을 수 있다.[61] 예를 들어, 매의 개체군은 1950년대와 1960년대에 살충제의 영향으로 급감했지만, 연구 결과 인간의 개입 없이도 회복될 수 있다는 것이 밝혀졌다.[61] 따라서 인공 번식에 투입되는 노력과 자금을 오염 예방이나 진정으로 개입이 필요한 멸종 위기 종을 돕는 데 사용할 수 있다는 주장이 제기된다.참조
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