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2014년 9월 20일 토요일

뜨겁고 산성화된 바다에서도 살아남을 미세 조류



 지구 대기의 이산화탄소 농도가 증가하면서 바다에는 두가지 변화가 동시에 일어나고 있습니다. 첫번째는 더 많은 이산화탄소가 물에 녹으므로써 해양이 이전보다 산성화 되는 것이고 두 번째 변화는 해양이 점차 따뜻해지는 것입니다. 사실 전자와 후자는 약간 상충되지만 (따뜻한 물에는 기체가 덜 녹기 때문에) 그럼에도 불구하고 지구 대기 중 이산화탄소 농도가 꽤 급격히 증가한 덕에 지금의 바다보다 미래의 바다가 더 산성화되면서 온도 역시 상승하게 될 것으로 예상되고 있습니다. 


 이는 해양 생태계에 엄청난 영향을 미치게 될 것이기 때문에 (사실 이미 영향을 미치고 있는 중) 해양 생물학자들은 이 문제에 대해서 많은 연구를 진행중에 있습니다. 최근 독일의 연구자들은 미래의 온난화되고 산성화된 바다에서 빠르게 적응해서 생존할 수 있는 조류 (Algae : 물속에서 광합성을 하는 원시적인 식물) 가 존재한다는 주장을 Nature Climate Change 에 발표했습니다. 


 현재의 이산화탄소 증가 속도와 온도 상승 속도는 과거와는 많이 다릅니다. 즉 과거에도 지구의 평균 기온이나 이산화탄소 농도는 끊임없는 변화를 일으켰으나 대부분은 오랜 시간에 걸친 변화였습니다. 그러나 인류의 활동으로 인해 약 200 년 정도의 시간동안 대기중 이산화탄소 농도는 280 ppm 에서 400 ppm 수준으로 급격히 증가했습니다. 이와 같은 증가속도가 앞으로도 유지된다고 할 때 모든 종류의 해조류가 이에 적응해서 진화할 것으로 생각하기는 어렵습니다. 


 생물학자들이 지구 온난화에 대해서 염려하는 부분은 사실 지구의 기온이 오르는 것 자체도 보다도 그 속도가 너무 빨라 대부분의 생물체가 적응하기 힘들 수 있다는 점입니다. 이런 급격한 변화에 시기에 빠르게 적응할 수 있는 생물체는 생명의 역사를 보건대 대개 작고 한 세대가 짧아서 빠른 속도로 진화할 수 있는 생물체였습니다.


 일단 작은 생물체라는 것은 개체수가 많다는 뜻이고 이런 생물체는 급격한 환경변화에도 일부는 살아남아 번성하기 쉽습니다. 또 세대가 짧을 수록 진화의 속도도 빨라지게 됩니다. 예를 들어 항생제에 대해서 내성을 빠르게 획득하는 세균들이 그 대표적인 사례가 될 수 있습니다. 연구팀은 바다에서 사는 세대가 아주 짧은 미세 조류인  Emiliania huxleyi​ 에 주목했습니다. 이 작은 해조류는 식물성 플랑크톤 (phytoplankton) 으로 중요한데 빠르게 자라고 증식해서 많은 바다 생물체의 먹이가 됩니다. 


 인편모조류 (Coccolithophores​ : 원반형의 코클리드나 별모양 성형체 같은 석회질체를 만드는 조류) 의 일종인 이 식물 플랑크톤은 1 년에 500 세대를 거듭할 수 있을 만큼 증식속도가 빠른 편입니다. 따라서 진화속도도 매우 빠르다고 할 수 있습니다. 여기에 바다에 매우 흔하게 존재해 왠만해서 모든 개체가 다 절멸된다는 것은 생각하기 힘든 종류이기도 합니다. 



(Emiliania huxleyi​ ​ 의 전자 현미경 사진 A scanning electron micrograph of three Emiliania huxleyi cells. Credit: Dr. Kai T Lohbeck (GEOMAR)​ )  


 연구팀은 이 조류를 비롯한 다양한 샘플을 구해서 가장 극단적인 시나리오의 온난화와 산성화에도 견딜 수 있을 것인지를 테스트했습니다. 그 결과 이 작은 조류들은 놀라운 속도로 진화를 거듭해서 가장 극단적인 온난화 시나리오 속에서도 번성할 수 있는 것으로 나타났다고 합니다. 


 과거 생명의 역사를 보면 급격한 환경변화 후에도 일부는 살아남았습니다. 99% 가 죽는 극단적 환경에서도 말이죠. 사실 인편모조류는 고생대로 올라갈 수 있을 만큼 오래된 그룹입니다. 이 작은 식물성 플랑크톤 그룹은 수많은 종들을 멸종시킨 사건들 (공룡을 멸종시킨 K-T 이벤트를 포함) 에서 살아남은 과거가 있기 때문에 이번에도 역시 생존이 가능할 것 같습니다. 


 참고 

Adaptation of a globally important coccolithophore to ocean warming and acidification, Nature Climate Change (2014) DOI: 10.1038/nclimate2379



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