기본 콘텐츠로 건너뛰기

진핵 생물의 진화를 엿볼 수 있는 18.8억 년 전 미세화석


 

(Common types of Gunflint microfossils, with white scale bars at a scale of 0.01mm. Credit: Sasaki et al.)



(Images of the newly discovered microfossils, with white scale bars at a scale of 0.01mm. Credit: Sasaki et al.)

최초의 생물이 언제 등장했는지, 최초의 진핵 생물은 언제 등장했는지, 그리고 최초의 다세포 생물이 언제 등장했는지는 과학계에서 오랜 논쟁거리였습니다.

이 가운데서 최초의 진핵 생물은 지구 대기 중 산소 농도가 크게 증가한 이후 등장했다고 보고 있습니다. 시기적으로는 20억 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있지만, 아직 작은 세포에 불과하기 때문에 화석으로 이를 입증하기는 매우 어렵습니다.

일본 도호쿠 대학과 도쿄 대학의 과학자들은 미국 온타리오주와 미네소타주에 걸쳐 있는 건플리트 지층 (Gunflint Formation)에서 발견된 미세 화석들을 분석했습니다. 이 지층은 18.8억 년 전의 것으로 시기적으로 보면 핵을 지닌 초기 진핵세포가 진화했거나 아니면 그 직전 단계의 모습을 간직하고 있을 가능성이 높습니다.

연구팀은 여기서 진핵 세포의 미세 화석은 찾지 못했지만, 그 단서를 찾을 수 있는 화석을 발견했습니다. 물론 세포의 흔적이기 때문에 세포 소기관까지 남아있지는 않지만, 건플리트 지층의 미세 화석들은 외부 미세 구조가 생각보다 잘 보존되어 있습니다.

연구팀은 이 화석들을 형태에 따라 다섯 가지로 나눴습니다. 콜로니형, 타원형, ICI , 가시가 있는 것, 꼬리가 있는 것 (colonial, ellipsoidal, intracellular inclusion-bearing (ICI), spinous and tail-bearing types) 입니다.

이 가운데 여러 박테리아가 콜로니를 형성하거나 타원형 모양을 취하는 것은 흔히 볼 수 있는 것입니다. 연구팀은 타원형이 시아노 박테리아와 유사한 형태라고 생각했습니다. ICI 형은 세포내 물질이 있는 것으로 이 박테리아들이 거친 환경에서 생존을 위해 영양분을 비축한 것으로 해석됩니다.

표면에 가시나 꼬리가 있는 형태는 영양분과 물질을 이동하기 쉽게 하기 위한 것으로 이는 진핵 세포의 초기 단계를 시사하고 있습니다. 세포 내 소기관은 확인할 수 없지만, 연구팀은 다양하게 분화한 미세 화석들이 그 가능성을 보여준다고 생각하고 있습니다.

핵과 세포 소기관을 갖춘 진핵 세포의 등장은 인간 같이 복잡한 다세포 동물이 나타나기 위한 필수적인 과정이었습니다. 이 과정을 이해하는 것은 지금 우리가 어떻게 세상에 존재할 수 있는지를 이해하는 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2022-09-discovery-microfossils-age-old-scientific.html

Kohei Sasaki et al, Evolutionary diversification of paleoproterozoic prokaryotes: New microfossil records in 1.88 Ga Gunflint Formation, Precambrian Research (2022). DOI: 10.1016/j.precamres.2022.106798

댓글

이 블로그의 인기 게시물

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 ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...