기본 콘텐츠로 건너뛰기

5억 2000 만년전의 뇌와 신경계



 화석은 우리에게 까마득한 고대 생물들의 정보를 전달해 주는 가장 중요한 수단이긴 하지만 불행히 그 정보가 제한적일 때가 많습니다. 우연에 의한 기록이기 때문에 전체가 다 기록이 남지 않게 되며 연조직 등 화석화가 어려운 부분은 대부분 기록에 남지 않게 됩니다. 화석에서 이를 상세하게 확인할 수 있는 경우는 아주 극도로 운이 좋은 경우이죠. 예를 들어 신경 조직 같은 경우가 그렇습니다.


 애리조나 대학의 닉 스트라우스펠드 (University of Arizona Regents' Professor Nick Strausfeld) 와 런던 자연사 박물관의 그레그 에지컴브 (London Natural History Museum's Greg Edgecombe) 가 이끄는 국제 연구팀은 새로운 방법으로 5억 2000 만년전에 살았던 생명체의 신경 시스템을 연구했습니다. 


 이들이 연구하는 대상은 갑각류와 절지 동물의 조상뻘에 해당하는 동물로 캄브리아기 초기와 중기에 번성한 Alalcomenaeus  속의 생물입니다. 이들은 커다린 부속지 (great appendage) 를 가진 생물로 그리스어로 큰 발톱을 뜻하는 megacheirans 이라는 명칭으로도 알려져 있는 그룹입니다. 기본적으로 6 cm 미만의 작은 절지 동물인 이들은 주로 얕은 바다에서 서식했습니다. 


 연구자들은 중국의 윈난성 쿤밍 부근의 청장 화석층 (Chengjiang formation) 에 이 그룹에 속하는 3 cm 정도 되는 화석을 발견했습니다. 이 화석의 주인공은 현대의 새우나 전갈처럼 앞쪽에 가위 같은 큰 부속지가 있고 체절을 가진 몸통에는 여러개의 다리 같은 부속지가 있어 바다 밑을 헤엄치거나 기어 다녔던 것으로 보입니다. 이런 생물체는 오늘날에는 매우 흔하지만 5억 2000 만년전에는 새로운 몸을 지닌 생명체였을 것 입니다. 



(새로 발견된 Alalcomenaeus  화석    This is a close-up of the head region of the Alalcomenaeus fossil specimen with the superimposed colors of a microscopy technique revealing the distribution of chemical elements in the fossil. Copper shows up as blue, iron as magenta and the CT scans as green. The coincidence of iron and CT denote nervous system. The creature boasted two pairs of eyes (ball-shaped structures at the top). Credit: N. Strausfeld/University of Arizona)



(측면이 보존된 화석. 현재의 새우와 비슷한 느낌  This is the fossil of the megacheiran Alalcomenaeus, a distant relative of scorpions and spiders. Credit: N. Strausfeld et al.


 이 작은 납짝한 화석에서 신경계를 별도로 확인한다는 것은 매우 어려운 일입니다. 연구팀은 매우 보존이 잘 된 이 화석에서 신경계가 화석화될 때 특히 많이 침투하게 되는 철을 특수한 이미징 기술을 통해 확인했습니다. 위의 사진에서 푸른색은 구리이고 철은 자홍색 (붉은색 + 푸른색) 입니다. 연구팀은 이를 CT 로 확인하고 다시 이를 3D 로 재구성했습니다. (아래 그림)  



(재구성된 신경계의 모습 This is an illustration of the nervous systems of the Alalcomenaeus fossil (left), a larval horseshoe crab (middle) and a scorpion (right). Diagnostic features revealing the evolutionary relationships among these animals include the forward position of the gut opening in the brain and the arrangement of optic centers outside and inside the brain supplied by two pairs of eyes. Credit: N. Strausfeld/University of Arizona)


 그 결과 이 동물의 신경계는 오늘날의 살아있는 화석인 투구게나 혹은 전갈과 비슷했습니다. 이것은 이들이 같은 공통 조상을 가지고 있다는 증거로 볼 수 있습니다. 연구팀은 이들이 협각아문 (Chelicerata, 절지 동물의 한 아문으로 투구게류, 바다전갈류, 거미류, 바다거미류 등을 의미) 한 그룹이라고 생각하고 있으며 이것보다 더 원시적인 협각아문이나 절지 동물의 공통 조상이 있을 것으로 보고 있습니다. 


 또 한가지 주목할 만한 점은 이렇게 오래된 화석임에도 불구하고 뇌를 확인할 수 있다는 점입니다. 가장 오래된 뇌의 화석 가운데 하나라고 할 수 있습니다. 또 완전히 복원된 신경계로써는 지금까지 가장 오래된 것으로 볼 수 있습니다. 3 cm 정도 되는 작은 화석에서 이렇게 오래된 신경계를 다시 재구성할 수 있다는 것 자체로 경이로운 일이라고 해야겠죠.


 이 연구는 네이처에 실렸습니다. 


 참고  


Journal Reference:

  1. Gengo Tanaka, Xianguang Hou, Xiaoya Ma, Gregory D. Edgecombe, Nicholas J. Strausfeld. Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod. Nature, 2013; 502 (7471): 364 DOI:10.1038/nature12520





댓글

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율

R 스튜디오 설치 및 업데이트

 R을 설치한 후 기본으로 제공되는 R 콘솔창에서 코드를 입력해 작업을 수행할 수도 있지만, 보통은 그렇게 하기 보다는 가장 널리 사용되는 R 개발환경인 R 스튜디오가 널리 사용됩니다. 오픈 소스 무료 버전의 R 스튜디오는 누구나 설치가 가능하며 편리한 작업 환경을 제공하기 때문에 R을 위한 IDE에서 가장 널리 사용되어 있습니다. 아래 링크에서 다운로드 받습니다.    https://www.rstudio.com/  다운로드 R 이나 혹은 Powerful IDE for R로 들어가 일반 사용자 버전을 받습니다. 오픈 소스 버전과 상업용 버전, 그리고 데스크탑 버전과 서버 버전이 있는데, 일반적으로는 오픈 소스 버전에 데스크탑 버전을 다운로드 받습니다. 상업 버전의 경우 데스크탑 버전의 경우 년간 995달러, 서버 버전은 9995달러를 받고 여러 가지 기술 지원 및 자문을 해주는 기능이 있습니다.   데스크탑 버전을 설치하는 과정은 매우 쉽기 때문에 별도의 설명이 필요하지 않을 것 같습니다. 인스톨은 윈도우, 맥, 리눅스 (우분투/페도라)에 따라 설치 파일이 나뉘지만 설치가 어렵지는 않을 것입니다. 한 가지 주의할 점이라면 R은 사전에 반드시 따로 설치해야 한다는 점입니다. R 스튜디오만 단독 설치하면 아무것도 할 수 없습니다. 뭐 당연한 이야기죠.   설치된 R 스튜디오는 자동으로 업데이틀 체크하지 않습니다. 따라서 업데이트를 위해서는 R 스튜디오에서 Help 로 들어가 업데이트를 확인해야 합니다.     만약 업데이트 할 내용이 없다면 최신 버전이라고 알려줄 것이고 업데이트가 있다면 업데이트를 진행할 수 있도록 도와주게 됩니다. R의 업데이트와 R 스튜디오의 업데이트는 모두 개별적이며 앞서 설명했듯이 R 업데이트는 사실 기존 버전과 병행해서 새로운 버전을 새롭게 설치하는 것입니다. R 스튜디오는 실제로 업데이트가 이뤄지기 때문에 구버전을 지워줄 필요는

R 패키지 설치 및 업데이트 오류 (1)

 R 패키지를 설치하거나 업데이트 하다보면 여러 가지 문제가 생기는 경우들이 있습니다. 이 경우 아예 R을 재설치하는 것도 방법이지만, 어떤 경우에는 이렇게해도 해결이 안되고 계속해서 사용자는 괴롭히는 경우도 있습니다. 이런 경우 중 하나를 소개합니다.  새로운 패키지를 설치, 혹은 업데이트 하는 과정에서 같이 설치하는 패키지 중 하나가 설치가 되지 않는다는 메세지가 계속 나왔는데, 사실은 백신 프로그램 때문이었던 경우입니다.   dplyr 패키지를 업데이트 하려고 했는데, 제대로 되지 않아 다시 설치를 진행했습니다. 그런데 일부 패키지가 제대로 설치되지 않는다는 메세지가 나왔습니다.  > install.packages("dplyr") Error in install.packages : Updating loaded packages > install.packages("dplyr") Installing package into ‘C:/Users/jjy05_000/Documents/R/win-library/3.4’ (as ‘lib’ is unspecified) also installing the dependencies ‘bindr’, ‘bindrcpp’, ‘Rcpp’, ‘rlang’, ‘plogr’ trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindr_0.1.1.zip ' Content type 'application/zip' length 15285 bytes (14 KB) downloaded 14 KB trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindrcpp_0.2.2.zip ' Content type 'application/zip' length 620344 b