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2018년 4월 20일 금요일

최초의 메탄 생성 미생물 이야기



(Artist’s view of the young Earth as it is believed to have looked 3.5 billion years ago. Credit: NASA GSFC)


 메탄 생성균, 정확히 말하면 메탄 생성 고세균 (methanogenic archaea)은 지구 생명 역사에서 매우 중요한 역할을 한 생물체로 생각되고 있습니다. 이들은 지구 생명 역사의 초기에 등장했으며 대사 산물로 메탄을 내놓아 지구 기온을 유지하는 데 큰 역할을 한 것으로 생각됩니다. 메탄은 이산화탄소보다 수십 배 강력한 온실 가스로 태양이 지금보다 어두웠을 때 지구를 따뜻한 행성으로 만드는 데 크게 기여했습니다. 


 하지만 메탄 생성균의 역할은 여기에서 끝나지 않습니다. 과학자들은 메탄 생성균이 지구 초기 생명체에 큰 영향을 주었다고 생각하고 있습니다. 그리고 어쩌면 진핵생물의 진화에 결정적인 역할을 했을지도 모릅니다. 


 MIT의 지구 대기 행성 과학부 Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS)의 조 울페 (Jo Wolfe)와 역시 같은 학부의 그레고리 포니어(Gregory Fournier) 교수는 메탄 생성 미생물이 생명 역사의 초기인 35억년 전부터 존재했으며 시아노박테리아를 비롯한 광합성 미생물에 유전자를 전달했다는 증거를 발견했습니다. 


 연구팀은 탄소 동위원소를 분석과 화석 증거를 통해 메탄 생성 미생물이 존재한 시기가 적어도 35억년 이전이라는 증거를 확인했습니다. 포니어 교수는 유전자 분석의 전문가로 이 초기 메탄 생성 고세균과 시아노박테리아간의 수평적 유전자 전달 (horizontal gene transfer)의 흔적을 조사했습니다. 


 물론 매우 오래전 있었던 일이기 때문에 이를 정확히 분석하기는 쉽지 않지만, 분자생물학적 유전자 시계와 염기쌍의 배열로 유추해보면 이들 메탄 생성 미생물에서 유래한 유전자가 산소를 생산하는 모든 광합성 시아노박테리아의 조상에 전달된 것으로 생각됩니다. (genes were donated from a group within the methanogenic archaea to the ancestor of all oxygen-producing photosynthetic cyanobacteria)


 메탄 생성 고세균은 현재도 산소가 없는 혐기성 환경에서 메탄을 생산해 지구 기후와 자원 순환에 큰 영향을 미칩니다. 비록 우리에게 친숙한 생물은 아니지만, 이들은 지구 환경과 생명 진화의 과정을 이해하는 키워드라고 할 수 있습니다. 


 참고 


More information: Joanna M. Wolfe et al. Horizontal gene transfer constrains the timing of methanogen evolution, Nature Ecology & Evolution (2018). DOI: 10.1038/s41559-018-0513-7


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