공룡 연골에서 세포핵을 복원하다.

 

(An artist's impression of the Caudipteryx specimen and the environment of the Jehol Biota in which it lived. Credit: Zheng Qiuyang)

(A microscope image of the Caudipteryx cells, including one with its nucleus stained purple. Credit: Alida Bailleul)

 대부분의 화석은 뼈나 껍데기 같은 단단한 부분이 썩지 않고 남아 미네랄로 치환되어 영겁의 세월을 살아남는 경우입니다. 연조직이 남는 경우는 매우 드물고 미세한 조직까지 보존된 경우는 더욱 드물게 발견됩니다. 하지만 일부 화석은 세포 구조까지 알아볼 수 있을 만큼 보존 상태가 양호합니다. 

 중국 고척추동물 및 고인류학 연구소와 샹동 티안유 과학 박물관 (Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP) of the Chinese Academy of Sciences and from the Shandong Tianyu Museum of Nature (STM))의 연구팀은 백악기 전기 화석의 보고인 제홀 생물군 (Jehol Biota)에서 1억2500만년 전 공룡의 세포 핵을 확인하는 데 성공했습니다. 

 백악기 전기 제홀 생물군이 번성한 중국 북동부는 습지와 얕은 호수가 풍부한 지역으로 자주 화산 분출이 일어났던 곳입니다. 화산 분출 덕분에 많은 동물이 화산재에 덮혀 손상되지 않고 매몰되어 보존 상태가 매우 우수한 화석이 대량으로 발굴된 것입니다. 연구팀은 이 가운데 카우딥테릭스 (Caudipteryx)라는 작은 수각류 깃털 공룡의 뼈에서 연골 조직을 분리한 후 미세 구조를 확인했습니다. 

 그 결과 놀랍게도 규화과정 (silicification)을 거친 연골 조직은 세포까지 확인할 수 있을 정도로 보존 상태가 양호했습니다. 비록 본래 세포를 구성하던 유기물은 실리카로 대체되었지만, 세포의 핵까지 확인할 수 있었던 것입니다. 

 연구팀은 한 걸음 더 나아가 미네랄 성분을 세포 화석에서 조심스럽게 제거한 후 여기에 헤마토실린 (hematoxylin) 염색을 했습니다. 이 염색약은 세포 핵과 반응해서 보라색을 띄는 성질이 있습니다. 그 결과 공룡 세포는 조류의 세포 비슷하게 염색되었습니다. 카우딥테릭스가 공룡 혹은 조류의 중간에 있는 매우 애매한 공룡이라는 점을 생각할 때 의미 심장한 결과입니다. 

 여기서 한 가지 더 궁금한 부분은 이 세포핵 안에 혹시 공룡 DNA가 숨어 있지 않느냐는 것입니다. 이 질문에 대한 대답은 현재까지는 모른다는 것입니다. 설령 존재해도 매우 약한 파편에 불과할 DNA를 추출하는 과정은 대단히 어려울 것입니다. 연구팀은 더 많은 시간이 필요할 것으로 보고 있습니다. 물론 쥐라기 공원처럼 공룡을 복원할 순 없지만, 공룡 DNA 일부라도 해독할 수 있다면 엄청난 과학적 성과가 될 것입니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2021-09-molecule-remnants-nuclei-ancient-dinosaur.html

https://newatlas.com/science/dinosaur-cartilage-cells-nucleus-dna/

 Zheng, X. et al. Nuclear preservation in the cartilage of the Jehol dinosaur Caudipteryx. Communications Biology (2021). DOI: 10.1038/s42003-021-02627-8