다세포 동물의 진화와 인 (phosphorus)

(Close-up view of layered sedimentary rocks representative of those used in this study. Each layer records a snapshot of the Earth system over millions to billions of years. Credit: Georgia Tech / Yale University: Reinhard / Planavsky)​

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 지구상에 생명체가 등장한 것은 적어도 35~38억 년 전으로 생각되고 있습니다. 하지만 30억 년 동안 대부분 시기를 단순한 단세포 생명체의 형태로 존재했습니다. 왜 그랬는지에 대해선 아직 확실한 정답이 없지만, 여러 가지 가설이 제기되어 왔습니다.

  예일 대학 및 조지아 공대의 연구자들은 저널 네이처에 모든 생명체에 중요한 원소인 인(phosphorus)이 부족했던 것이 다세포 생물의 진화를 늦췄다는 연구 내용을 발표했습니다. 인은 ATP 를 비롯해 생명체의 핵심적인 분자를 구성할 때 필요한데, 특히 복잡한 생명체일수록 더 많이 필요합니다. 따라서 인이 부족하다면 다세포 생물의 진화가 늦어질 가능성이 있는 것입니다. 그런데 왜 인이 부족했을까요?

 고대 바다에는 지금보다 더 많은 양의 철 이온이 있었고 이들이 인과 결합해서 바다에서 인을 제거했던 것으로 보입니다. 시간이 지나면서 이 철 이온들은 거대한 철광석 지층을 형성했고 인류는 이 지층에서 철을 채취하고 있습니다. 그리고 바다의 화학적 조성도 그에 따라 변한 것으로 보입니다.

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 연구팀은 고대 바다에서 형성된 퇴적층을 조사했습니다. (사진) 이 퇴적층은 해양 미생물이 쌓여서 형성된 것으로 당시 바다의 인과 철을 비롯한 미량 원소의 비중을 알 수 있는 정보를 제공합니다. 연구팀은 15,000개에 달하는 암석 샘플을 채취해 이를 조사했습니다. 그 결과 8억 년 전부터 시아노박테리아와 다른 미생물들이 더 많은 양의 인을 섭취해 더 활발하게 활동하기 시작했다는 증거를 발견했습니다.

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 사실 인 이외에도 산소 농도, 지구의 기후 조건 등 다른 요인 역시 영향을 미쳤을 가능성이 존재합니다. 이 미스터리를 풀기 위해서는 아직도 더 많은 연구가 필요합니다.

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 아무튼 지구 생명체의 기원은 매우 오래되었지만, 다세포 동물이 등장한 것은 비교적 최근의 일입니다. 이점을 미뤄보면 생명체 자체는 생기기 어렵지 않지만 복잡하게 진화하는 것은 상당한 시간과 조건이 필요한 것으로 생각됩니다. 지구가 인간을 비롯한 다양한 생명이 넘치는 행성이 된 것은 여러 모로 운이 좋았던 결과일지도 모릅니다.

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 참고

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​Evolution of the global phosphorus cycle, Nature, nature.com/articles/doi:10.1038/nature20772                                        

  http://phys.org/news/2016-12-billion-years-earth-history-fertilizer.html#jCp