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Oct 20, 2023

10억년 전에 번성했던 초기 미생물의 '잃어버린 세계'

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바다는 10억년 전 진핵 미생물(현대 진핵 세포 사진, 인공 착색)로 가득 차 있었습니다. 출처: Dennis Kunkel 현미경/과학 사진 라이브러리

호주 아웃백 아래 수백 미터에 있는 암석은 한때 세계 바다에 서식했으며 결국 현대 식물과 동물을 탄생시켰을 수도 있는 잃어버린 원시 미생물 세계에 대한 단서를 제공했습니다.

암석에서 분리된 지방과 같은 분자를 분석한 결과, 진핵생물이라고 불리는 이전에 발견되지 않은 고대 유기체 집단에 의해 만들어졌음을 시사합니다. 진핵생물은 일반적으로 세포에 핵과 기타 내부 구획이 포함되어 있는 생물 집단입니다. 이 분자는 16억년 전의 것이며 진핵생물이 이전의 생화학적 증거가 제안한 것보다 훨씬 더 오래 전에 풍부하고 널리 퍼져 있었다는 것을 암시합니다.

이번 연구에는 참여하지 않았지만 매사추세츠주 윌리엄스타운에 있는 윌리엄스 칼리지의 고생물학자인 피비 코헨(Phoebe Cohen)은 “이전 이야기에서는 진핵생물이 8억년 전까지만 해도 극히 드물었다”고 말했다. "고생물학자들은 우리가 화석 기록에서 본 것과는 다르기 때문에 정말 짜증이 났습니다." 그녀는 이번 발견이 두 가지 유형의 증거 사이의 격차를 해소하는 데 도움이 된다고 말했습니다.

새로운 결과는 6월 7일 Nature1에 게재되었습니다.

대부분의 현대 진핵생물은 세포막을 만들고 다른 세포 기능을 수행하기 위해 콜레스테롤과 같은 스테롤이라는 지방과 유사한 화합물에 의존합니다. 스테롤은 진핵생물의 가계도 전체에서 발견되기 때문에 모든 현생 진핵생물의 마지막 공통 조상에 존재했다고 생각됩니다. 이러한 이유로 고생물학자들은 이 화합물을 고대 암석에 있는 진핵생물의 존재에 대한 바이오마커로 사용해 왔습니다.

인생은 어떻게 시작되었나요? 한 가지 핵심 성분이 눈에 들어오고 있습니다.

그러나 8억년 전보다 더 과거로 되돌아가면 스테롤 흔적이 고갈됩니다. 약 10억년 전의 진핵생물인 적색 조류와 녹색 조류의 화석이 존재함에도 불구하고 연구자들은 그보다 오래된 암석에서 화합물의 흔적을 찾을 수 없었습니다.

이러한 부재로 인해 8억년 전에는 진핵생물이 검출 가능한 스테롤 흔적을 남길 만큼 풍부하지 않았다는 추측이 나왔습니다.

그러나 또 다른 가능성은 연구자들이 잘못된 분자를 찾고 있다는 것입니다. 독일 브레멘 대학교의 지구생물학자인 벤저민 네터스하임(Benjamin Nettersheim)과 캔버라에 있는 호주국립대학교의 고생물지구화학자인 요헨 브록스(Jochen Brocks)와 그들의 동료들은 현대 진핵생물이 스테롤을 합성하는 동안 만드는 수명이 짧은 분자에 초점을 맞추기로 결정했습니다. 그러한 현대 중간체는 원시 진핵생물의 최종 산물이었을 수도 있습니다.

연구팀은 전 세계의 암석을 샅샅이 뒤져 이러한 '프로토스테롤'의 광범위한 흔적을 발견했습니다. 이는 이를 생성한 진핵생물이 8억년에서 16억년 전 사이의 물 환경에 풍부했다는 증거입니다.

이는 이전의 생각과 모순된다고 Nettersheim은 ​​말합니다. 한 가지 가능성은 보다 현대적인 스테롤을 만드는 진핵생물이 10억~8억년 전에 선택적인 이점을 얻었고 결국 프로토스테롤을 만드는 진핵생물을 대체했다는 것입니다.

이 연구는 왜 과학자들이 화석 기록을 확인하기 위한 생화학적 흔적을 찾을 수 없는지를 보여줄 수 있다고 매사추세츠주 노샘프턴에 있는 스미스 대학에서 미생물 진핵생물을 연구하는 생물학자인 로라 카츠(Laura Katz)는 말합니다. "우리는 단지 잘못된 것을 찾고 있었을 뿐입니다."

복잡한 생명체를 탄생시킨 신비한 미생물

그러나 캐나다 Halifax의 Dalhousie University에서 비교 유전체학과 진핵 생물의 진화를 연구하는 Andrew Roger는 10억 년 전의 화석화된 홍조류와 녹조류가 살아있는 조류와 매우 유사해 보이며 아마도 현대의 스테롤을 만들었을 것이라고 지적합니다. 이는 전구체뿐만 아니라 현대의 스테롤도 8억년 이상 된 암석에 존재해야 함을 의미합니다. "이 발견은 답변만큼 많은 질문을 제기합니다"라고 그는 말합니다.