미토콘드리아가 없는 진핵 세포 발견

(Light micrograph of Monocercomonoides sp. (PA203). Credit: Dr Naoji Yubuki.)

 자연은 항상 인간을 놀라게 해왔습니다. 최근 생물학자들은 다시 한 번 자연의 경이 앞에 놀랄 수밖에 없었습니다. 왜냐하면, 미토콘트리아가 없는 진핵 세포를 발견했기 때문이죠. 

 지구 생명체는 가장 단순한 형태의 박테리아에서 시작되었습니다. 이 단순한 생물체가 수십 억년의 진화를 거쳐 이룩한 가장 획기적인 변화는 핵과 미토콘드리아를 갖춘 진핵세포(eukaryote)로 진화한 것입니다. 

 미토콘드리아는 세포내 소기관으로 산소 호흡을 통해 생물학적 에너지의 기본 단위인 ATP를 생산하는 공장이라고 할 수 있습니다. 산소라는 반응성이 매우 큰 물질을 이용한 호흡을 개발하면서 진핵 생물은 과거 박테리아가 할 수 없었던 수준의 높은 에너지를 감당할 수 있게 되었고 지금처럼 다세포 생물로 진화할 수 있는 기반을 마련했던 것입니다. 

 그러나 산소가 거의 없는 환경에 살거나 혹은 일부 기생성 진핵 세포 가운데는 미토콘드리아가 거의 없는 종류도 존재합니다. 하지만 이 경우에도 완전히 결여되었기 보다는 최소한의 에너지 생산을 위해 일부 남겨놨거나 최소한 그와 비슷한 기능은 가지고 있는 경우가 대부분이었습니다. 미토콘드리아의 기능이 진핵 생물 생존에 매우 필수적이기 때문입니다.  

 그런데 안나 칸코우스카(Anna Karnkowska, University of British Columbia in Vancouver, Canada)를 비롯한 연구자들이 저널 Current Biology에 발표한 내용에 따르면 미토콘드리아가 정말 100% 존재하지 않는 진핵 생물이 발견되었다고 합니다. 

 이 생물은 Monocercomonoides sp. 로 사실 그 존재는 오래전 알려져 있었습니다. 연구팀은 이 생물체 내부에 있는 모든 DNA를 분석해서 (미토콘드리아는 자체적인 mtDNA를 가지고 있음) 산소가 거의 없는 혐기성 조건에서 살아가는 이 생물이 사실 완벽하게 미토콘드리아가 없다는 사실을 밝혀냈습니다. 다시 말해 산소 호흡을 전혀 하지 않는 것입니다. 그러면 대체 이 진핵 생물은 어떻게 에너지를 얻는 것일까요? 

 이들은 박테리아에서 획득한 것으로 보이는 황 대사 시스템인 cytosolic sulfur mobilization system (SUF)을 이용해서 에너지를 얻는다고 합니다. 물론 산소를 이용한 호흡에 비해서 생성되는 에너지는 적지만, 산소가 없는 환경에서도 살아가기 위해서 진화한 것입니다. 이는 다시 한 번 생물 진화의 놀라운 적응력을 보여주는 사례입니다. 

 참고 

Karnkowska et al.: "A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle" Current Biology,http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(16)30263-9 , DOI:

 http://phys.org/news/2016-05-eukaryote-lacks-mitochondria.html#jCp