기본 콘텐츠로 건너뛰기

깊은 공생 관계를 진화시킨 광합성 조류와 세균



 (Chain of the symbiotic diatom with its N2 fixing cyanobacterial symbiont. In the brightfield (top) the symbiont is inconspicuous inside the host, whereas with epi-fluorescence (bottom) the filaments of the symbionts (arrows) are easily distinguished. Credit: Dr. Vesna Grujcic.)

​



(Epi-fluorescent images of open ocean symbiotic diatoms with their N2 fixing cyanobacterial symbionts. The symbionts auto fluoresce yellow whereas the diatom chloroplasts fluoresce red. A continuum of integration exists where symbionts reside inside (endobiont, left), or in transition (partially endobionts, middle), or attached (epibionts, right). Credit: Rachel A Foster)

​

​

공생 과정이 오랜 세월 진행되면 일부 공생 미생물들은 독립 생활에 필요한 유전자를 잃고 점점 세포 소기관처럼 변하는 모습을 보입니다. 미토콘드리아나 엽록체는 아주 오래전 진핵생물의 조상에 들어와 통합된 미생물로 생각되고 있습니다.

​

과학자들은 최근에도 계속해서 비슷한 사례들을 발견해 왔습니다. 스톡홀름 대학과 다른 연구 기관의 과학자들은 식물성 단세포 조류인 규조류 (diatoms)와 시아노박테리아의 일종인 리첼리아 (Richelia)의 공생관계에서 비슷한 진화과정을 밝혀냈습니다.

​

규조류와 시아노박테리아 모두 광합성 생물이기 때문에 특별한 공생 관계가 필요하지 않을 것 같지만, 리첼리아 속의 시아노박테리아는 대기 중 질소를 고정하는 특별한 능력이 있습니다. 시아노박테리아는 질소를 공급하고 규조류 식물성 플랑크톤은 살곳과 다른 필요한 영양분을 제공하는 방식으로 공존하는 것입니다.

​

연구팀은 공생 정도에 따라 리첼리아 시아노박테리아의 유전자 소실 정도가 다르게 나타난다는 사실을 발견했습니다. 예를 들어 규조류 세포벽에 사는 세균보다 세포벽 사이에 사는 경우에 유전자 소실이 많고, 아예 규조류 몸에서 살아가는 경우 가장 유전자가 적어져 숙주에 많은 것을 의존한다는 사실을 알 수 있었습니다.

​

다만 엽록체나 미토콘드리아 수준으로 대부분의 유전자를 잃기까지는 아주 많은 시간이 필요한 것으로 보입니다. 아마도 이 과정은 최소 수억 년에 걸쳐 일어났을 것입니다. 생존에 필요한 유전자가 공생 미생물에서 핵으로 이동하고 완전한 형태의 세포 소기관이 되는 데는 상당한 시간이 필요합니다.

​

리첼리아 시아노박테리아가 이 단계까지 진화할지는 알 수 없지만, 수십 억년 전 일어났던 진핵생물의 진화를 엿볼 수 잇는 기회를 제공한다는 점에서 이들의 공생은 과학자들의 주목을 받고 있습니다.

​

​

참고

​

​

https://phys.org/news/2025-08-tiny-ocean-partnership-algae-bacteria.html

​

Vesna Grujcic et al, Stepwise genome evolution from a facultative symbiont to an endosymbiont in the N2-fixing diatom-Richelia symbioses, Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.08.003

라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기