1) 형태에 기반한 계통분류학적 연구(Classical taxonomy)
우리 주위를 둘러보면 다양한 동물들이 있음을 알게 된다. 산을 올라가다 볼 수 있는 다람쥐, 사람의 눈을 피해 집구석을 신속하게 돌아다니는 바퀴벌레, 여름철 밤이면 우리의 피를 빨기 위해 모여드는 집모기, 그리고 우리의 식탁 위에 올라오는 꽃게 등등의 생물들을 볼 수 있을 것이다. 이 생물들에게는 각기 다람쥐, 바퀴벌레, 집모기, 꽃게라는 이름들이 붙어있음을 또한 알 수 있다. 이와 같이 우리 주변의 생물들에게 이름과 존재를 부여하고, 이들의 생태 및 지리적 특성을 밝히는 계통분류학적 연구가 우리 실험실의 첫 번째 연구 분야이다. 잠정적인 종수가 1억 종을 상회하는 분류군인 선형동물(nematodes)과 십각류(decapods) 및 단각류(amphipods)를 중심으로 하는 갑각류(crustaceans)를 대상으로 계통분류학적 연구가 진행되고 있으며, 연구되지 않은 수많은 동물그룹들이 연구자들을 기다리고 있다.
2) 분자계통생물학(Molecular systematic biology)
다윈이 생물의 진화라는 자연의 법칙을 발견한 이래 인간은 현존하는 생물들의 진화경로와 계통유연관계를 규명하려는 다양한 시도를 해오고 있다. 초기에는 형태 또는 발생상의 증거들을 이용하여 중요한 분류군들의 계통유연관계를 밝혀왔고, 최근에는 분자생물학적인 기법을 이용해 DNA의 염기서열이나 단백질의 아미노산 서열을 이용하여 계통유연관계를 밝혀내는 분자계통학이 각광을 받고 있다. 우리 실험실에서는 다양한 분류군 사이의 특정 부위의 DNA 염기서열 차이를 이용해 계통유연관계를 밝히는 연구를 수행하고 있다. 특히 연구가 많이 되어 있지 않은 선형동물(nematodes)을 비롯한 무척추동물을 대상으로 하고 있다.
3) 분자집단유전학 및 계통지리학(Molecular population genetics and phylogeography)
분자계통생물학이 종 이상 분류군의 계통유연관계를 밝히는 것이라면 집단유전학은 종이하 수준에서 집단 간의 유전적 변이의 차이를 연구 하는 분야이다. 특히, 지리적인 정보가 첨가된 계통 지리학적 연구를 통해 종의 분화(speciation)를 비롯한 소진화(microevolution) 연구를 갑각류, 말라리아 매개모기 등을 대상으로 수행하고 있다.
4) 종 동정을 위한 분자마커 개발(Molecular markers for species identification)
현재 국내에는 여러 가지 목적으로 수많은 외래종이 도입되고 있으며, 이들이 국내 종과 치열한 서식지 경쟁을 벌이며 토종 생물을 멸종시키고 있는 추세이다. 우리나라의 생태계 보호를 위해 외래종과 토종 생물을 손쉽고 정확하게 구분하는 것이 중요하다. 이와 같은 목적을 이루기 위해 우리 실험실에서는 다양한 유전자 부위의 염기서열을 확인하고 비교해, 우리가 원하는 목적에 알맞은 분자마커 개발을 수행하고 있다.
5) 군집구조를 알기 위한 분자마커 개발에 관한 분자생태학적 연구(Molecular ecological studies on community structure based on molecular markers)
해양동물플랑크톤의 상당수는 미소 갑각류와 게, 새우와 같은 식용 대형 갑각류의 유생이다. 이들의 군집구조를 효율적으로 밝히기 위해서는 이들을 동정할 수 있는 분자마커의 개발이 필수적이다. 특히 상업적으로 중요한 게와 새우류의 경우 유생을 동정할 수 있는 분자마커의 개발은 이들의 분포연구를 통해 성체의 포획과 관리를 적절히 할 수 있다는 점에서 대단히 중요하다. 본 실험실에서는 상업적 게류의 분자마커 개발에 관한 연구를 수행하고 있으며, 점차 다른 갑각류로 넓혀갈 예정이다.
6) 환경오염에 민감한 유전자 탐색 및 적용에 관한 분자생태독성학적 연구(Molecular ecotoxicological studies based on biomarkers)
환경오염에 대한 지표 유전자를 개발하기 위해 중금속을 비롯한 환경오염 물질에 따라 발현 차이를 보이는 유전자 탐색을 수행하고 있다. 우리나라 담수생태계에 널리 분포하고 있는 붕어를 대상으로 유해한 중금속에 대한 무독성화기전의 기능을 갖는 단백질인 Metallothionein의 발현양상에 대해 연구를 하고 있다.
7) 염기서열 분석에 의한 분자진화학, 비교유전체학 및 생물정보학적 연구(Studies on molecular evolution, comparative genomics and bioinformatics based on nucleotide sequence analysis)
본 실험실에서는 그동안 ribosomal DNA 및 mitochondrial DNA의 전체 염기서열 결정에 관한 연구를 수행하였고, 염기서열의 1차 구조 및 2차 구조 분석을 통해 이들 유전자의 진화기작에 관한 연구를 수행하였다. 특히, NCBI 데이터 뱅크에 저장된 염기서열과 본 실험실에서 결정된 염기서열의 비교 연구를 통해 축적된 alignment, clustering methods 등에 관한 실제 경험은 향후 데이터 분석법에 대한 연구도 수행할 수 있을 것을 예견한다.
8) 말라리아 방제를 위한 형질전환 모기의 연구(Studies on transgenic anopheline mosquitoes for malaria vector control)
말라리아 방제를 위한 최근의 전략은 모기체내에서 말라리아 원충의 발달을 억제시킬 수 있는 형질전환 모기를 만든 후 이들을 자연계에 방출하여 기존의 자연집단을 대체하는 것이다. 본 실험실의 지도교수는 2001.9 ~ 2002.8 동안 미국서 수행했던 형질전환모기의 연구를 도입하고자 모기를 사육하고 있으며 향후 연구를 지속시킬 계획을 갖고 있다.