원시 스테로이드는 오랫동안 해결합니다

16억년 전의 화합물은 오늘날 지구상 생명체의 대부분을 위한 무대를 마련한 미생물 전환을 드러냅니다.

16억년 된 암석에서 발견된 스테로이드는 과학자들이 단세포 생물의 진화에 대한 오랜 미스터리를 푸는 데 도움이 될 수 있습니다.

이러한 화합물은 핵과 내부 소기관이 막으로 묶여 있는 세포로 정의되는 진핵생물에 의해 생산됩니다. 현대 진핵생물에는 식물, 균류, 동물이 포함됩니다. 대조적으로, 원핵생물(박테리아 및 고세균)에는 이러한 특징이 부족합니다. 분자 데이터를 바탕으로 연구자들은 단세포 진핵생물이 적어도 20억 년 전에 처음 진화했다는 사실을 알고 있지만, 그 초기에 대한 화석 기록은 거의 없습니다.

특히 당황스러운 점은 진핵생물이 세포막의 일부로 생산하는 스테로이드가 약 8억년 전까지 화석 기록에 나타나지 않는다는 점입니다. 오늘날의 인간을 포함한 현생 진핵생물의 마지막 공통조상은 약 12억년 전에 살았으며 이러한 스테로이드를 생산했음이 틀림없으며 왜 고대 암석에는 나타나지 않았는지 혼란을 야기했습니다.

이제 연구자들은 그들이 잘못된 것을 찾고 있다는 것을 발견했습니다. 현대적으로 보이는 스테로이드 화합물을 찾는 대신, 그들은 미생물 대사의 초기 단계에서 전구체를 발견했습니다. 연구팀은 수요일(6월 7일) Nature 저널에 결과를 발표했습니다.

연구 제1저자인 호주 국립대학교 지구과학 연구대학 교수인 조헨 브록스(Jochen Brocks)는 라이브 사이언스(Live Science)와의 인터뷰에서 "이는 매일 분명한 것을 지나쳐 가면서도 '보지' 못하는 것과 같다"고 말했습니다. "하지만 일단 그것이 어떻게 생겼는지 알게 되면 갑자기 모든 곳에서 그것을 보게 됩니다."

연구자들은 어떤 분자를 찾아야 할지 알아낸 후 10억년에서 16억년 전의 퇴적암 전체에서 이러한 분자를 발견했습니다. 이는 연구자들이 진핵생물의 원래 풍부함에 대해 믿었던 것의 그림을 바꾼다고 브록스는 말했다.

"우리는 이전에 진핵생물의 수가 매우 적거나 분자화석을 찾을 수 없는 한계 환경에 국한되어 있다고 생각했습니다."라고 그는 말했습니다. "이제는 개방된 해양 서식지에서도 더 많은 원시 형태가 상당히 풍부할 수 있는 것으로 보입니다."

이 화합물은 처음에는 고대 바다 바닥에 형성된 암석에서 발견되었으며 현재는 호주 노던 테리토리 육지에 노출되어 있습니다. 하지만 연구자들이 전 세계적으로 수십억 년 된 암석으로 사냥을 확대했을 때 그들은 서아프리카, 스칸디나비아, 중국을 포함한 전 세계의 고대 수로에서 스테로이드의 흔적을 발견했습니다.

가장 오래된 샘플의 연대는 16억 4천만년 전으로 거슬러 올라갑니다. 과학자들은 분석을 위해 충분히 잘 보존된 오래된 암석을 아직 발견하지 못했습니다. 또한 브록스는 10억년에서 8억년 전 사이의 기록에 공백이 있다고 말했다. 그 이유는 그 시기의 해양 암석이 아직 거의 존재하지 않기 때문이라고 브록스는 말했다. 하지만 그 시기는 현대 진핵생물이 출현하기 직전이기 때문에 그 공백을 메우는 것이 중요하다고 그는 말했다.

진핵생물의 진화를 연구하지만 이번 연구에는 참여하지 않은 Smith College의 생물학자 Laura Katz는 이번 새로운 연구가 초기 진핵생물에 관한 누락된 데이터를 채우는 데 있어서 "중요한 진전"이라고 말했습니다.

—단순 세포와 복잡한 생명체 사이의 누락된 연결고리 발견 가능성

—거대한 촉수 미생물은 모든 복잡한 생명체의 직접적인 조상일 수 있습니다.

—생명의 기원에 관한 7가지 이론

Katz는 “이 논문은 초기 진핵생물과 초기 진핵생물이 어떤 모습이었을지 이해하는 데 도움이 됩니다.”라고 말했습니다.

이 유기체들은 오늘날과는 매우 다른 환경에서 진화했다고 이번 연구에 참여하지 않은 캐나다 Dalhousie University의 분자생물학자인 Andrew Roger가 Live Science에 말했습니다. 지구의 대기에는 24억년 전까지는 상당한 수준의 산소가 포함되어 있지 않았으며 6억 5천만년 전까지는 현대 산소 수준에 도달하지 못했다고 Roger는 말했습니다.

대부분의 진핵생물이 신진대사에 산소를 사용한다는 점을 고려하면, 대기 중 산소 수준은 진핵생물 진화 시기에 영향을 미쳤을 수 있다고 그는 말했습니다. 새로 진화된 스테로이드 덕분에 이러한 초기 진핵생물이 산소가 풍부한 새로운 환경으로 이동할 수 있게 되었을 가능성도 있다고 Katz는 말했습니다.