초기 생명체, 생각보다 먼저 산소 호흡했다
MIT 연구진은 수천 종의 현대 생물 효소를 분석해, 초기 생명체가 대산소 사건(약 23억 년 전)보다 수억 년 앞선 32~28억 년 전에 이미 산소 호흡 능력을 진화시켰다는 증거를 찾았습니다. 당시 생명체가 시아노박테리아가 만든 적은 양의 산소를 곧바로 소비했기 때문에 대기 중 산소 축적이 지연된 것으로 추정됩니다.
약 23억 년 전, 대산소 사건(Great Oxidation Event)으로 알려진 중요한 시기는 지구에서 산소 호흡 생명체의 진화적 방향을 결정지었습니다. 하지만 MIT 지구생물학자들과 공동 연구진은 일부 초기 생명체가 그보다 수억 년 앞서 산소를 활용하는 능력을 진화시켰다는 증거를 발견했습니다.
연구진은 수천 종의 현대 생물체에서 추출한 효소 서열을 생명체의 진화 계통수에 매핑하여, 생명체가 산소를 사용할 수 있게 해주는 효소의 기원을 32억 년에서 28억 년 전의 중부 고생대(Mesoarchean period)까지 추적했습니다.
이 팀의 연구 결과는 지구 역사상 오랜 미스터리를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 즉, 최초의 산소 생성 미생물이 중부 고생대 이전에 이미 등장했을 가능성이 높은데, 왜 대기 중에 산소가 축적되기까지 수억 년이 더 걸렸을까요? 핵심 효소를 진화시킨 유기체들은 산소를 생성하는 시아노박테리아 근처에 서식하며 그들이 만들어낸 소량의 산소를 빠르게 모두 소비했을 것입니다.
MIT 지구, 대기 및 행성 과학과(EAPS)의 연구원이자 지구생물학 부교수인 그레고리 포니에(Gregory Fournier)와 공동 저자인 파티마 후세인(Fatima Husain)은 이번 연구 논문에 대해 다음과 같이 말했습니다. “이번 발견은 호기성 호흡에 대한 기존의 설명을 획기적으로 바꿉니다. 이는 지구 역사의 모든 시기에 걸쳐 생명체가 얼마나 놀랍도록 혁신적인지를 보여줍니다.”
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