기본 콘텐츠로 건너뛰기

광합성 아메바에서 식물 진화의 기원을 보다



(The amoeba, Paulinella, which has two large, sausage-shaped plastids for photosynthesis. Credit: Hwan Su Yoon)


 식물에서 광합성을 담당하는 세포 소기관은 엽록체입니다. 이 엽록체의 기원은 본래 독립 생활을 하던 박테리아라고 생각되고 있습니다. 아마도 이 사건은 10~15억년 전에 발생한 것으로 추정되고 있습니다. 하지만 너무 오래된 일이라 과연 어떤 과정을 거쳐서 독립 세포가 세포 소기관이 되었는지 알아내는데 어려움이 있습니다. 


 하지만 진핵 생물 세포 내 소기관들이 여러 박테리아의 공생에서 기원했다는 세포내 공생설 (endosymbiosis)을 확인시켜 줄 생명체가 존재합니다. 파울리넬라 (Paulinella) 같은 아메바가 그 생명체로 놀랍게도 이 아메바는 체내에 광합성이 가능한 시아노박테리아(cynobacteria)를 지니고 있습니다. 이는 아주 오래전 발생했던 세포내 공생이 비교적 최근에 다시 일어난 것으로 생각되고 있습니다. 


 독일과 미국의 과학자팀은 파울리넬라와 그 안에 공생하는 박테리아의 유전자를 해독해서 이 과정을 연구해 저널 PNAS에 발표했습니다. 


 연구팀에 의하면 이 공생 관계가 시작된 것은 대략 1억년 전입니다. 하지만 아직도 아메바 안의 박테리아는 완전한 세포 소기관으로 진화되지 않은 색소체 (plastid) 형태로 공존하고 있습니다. 그런데 이런 독립 박테리아에게는 한 가지 곤란한 문제가 있습니다. 완전히 세포 소기관으로 진화된 엽록체와는 달리 독립적인 박테리아라 여러 가지 대사를 안에서 자급자족으로 해결하고 있다는 것입니다. 


 이런 독립적인 공생 박테리아는 시간이 지남에 따라 돌연변이에 의해 유전자를 조금씩 소실하는데, 보통 주변에 있는 다른 박테리아에서 필요한 유전자를 보충해 문제를 해결합니다. 하지만 아메바 안에 살고 있는 박테리아에는 어려운 문제죠. 


 이번 연구에서는 이 아메바가 다른 박테리아에서 유전자를 흡수해서 이 문제를 해결해주고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이런 방식으로 유전자의 열화를 막고 오래 살 수 있도록 유지하는 것이죠. 물론 더 진화를 거듭하면 내부 박테리아는 다른 기능을 모두 잃어버리고 광합성만 하는 세포내 소기관으로 진화할 수 있습니다. 어쩌면 10억 년 전 지구에서 볼 수 있었던 일이었을지 모릅니다. 그리고 다시 10억 년이 지나면 이 아메바도 새로운 식물이 되어 있을지 모르는 일이죠. 


 참고 


Proceedings of the National Academy of Sciences, dx.doi.org/10.1073/pnas.1608016113 

댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...