다세포 생물의 출현은 높은 산소 농도 때문이 아니다?

(Artistic reproduction of fauna during cambrian explosion. Credit: CNX OpenStax, CC BY 4.0 , via Wikimedia Commons)

지구 생명 역사의 대부분은 단세포 생물이 차지하고 있습니다. 최초에 세균과 고세균이 등장한 후 오랜 세월이 지나고 나서 대기 중 산소 농도가 크게 증가한 대산소화 사건이 일어나는데, 이때 높아진 산소 농도가 진핵 생물의 진화를 촉진했다는 가설이 지배적입니다. 다만 이에 대한 반론들도 존재합니다.

아무튼 이 과정을 거쳐 다세포 생물이 등장한 것은 다시 한참 지난 후인 8억년 전에서 6억 8500만년 전으로 추정됩니다. 이 시기를 캄브리아기 대폭발에 간줄 만한 시기라고 보고 아발론 폭발 (Avalon explosion)이라고 부르고 있습니다.

아발론 폭발의 원인은 잘 모르지만, 이 시기 산소 농도의 증가가 원인으로 지목되고 있습니다. 산소가 많을 수록 더 많은 에너지를 사용할 수 있기 때문입니다.

코펜하겐 대학과 다른 여러 연구 기관의 과학자들은 이 가설을 검증하기 위해서 오만 (Oman)의 산맥에서 구한 이 시기 지층의 암석을 분석했습니다.

분석 결과 연구팀은 당시 산소 농도가 지금보다 5-10배 정도 낮았다는 결론을 얻었습니다. 이 시기 산소 농도가 현재의 에베레스트 산 정상 수준의 농도에 불과했다는 것입니다. 연구팀은 오히려 낮은 농도의 산소가 세포들을 천천히 분화하게 유도해 다세포 동물의 진화를 도왔다고 해석했습니다.

다만 이 시기는 눈덩이 지구가 나타났던 시기로 중간에 기후 변화가 극심해서 산소 농도 역시 상당한 변화가 있었을 가능성이 있습니다. 따라서 모든 의문이 해결되었다고 보기에는 어려운 연구 결과입니다.

아무튼 다음 시기인 에디아카라기에는 산소 농도와 온도가 적당해져 눈으로 볼 수 있는 크기의 큰 다세포 생물들인 에디아카라 생물군이 나타나게 됩니다. 그전에 세포들이 뭉쳐 최초의 다세포 생물을 이룬 사연이 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-07-assumption-higher-oxygen-multicellular-earth.html

Chadlin M. Ostrander et al, Widespread seafloor anoxia during generation of the Ediacaran Shuram carbon isotope excursion, Geobiology (2023). DOI: 10.1111/gbi.12557

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