35억년… 지구 생명체 지도 탄생

과학기술

35억년… 지구 생명체 지도 탄생
동식물·균류·미생물 등 2300만 종 수록 중

2015.09.22 09:25 이강봉 객원편집위원

첨단 과학을 통해 지구 생명체 기원에 관한 여러 가지 사실들이 잇따라 밝혀지고 있다. 지금까지 연구 결과로는 지구가 약 45억 년 전에 생성되었으며, 39억 년 전에는 지구 표면이 딱딱하게 굳어졌음을 알게 되었다.

또 각종 화석의 연대 측정 결과로부터 38억5000만 년 전에 단세포 생물이 출현했고, 35억 년 전에 원핵생물인 남조류가, 26억 년 전에 다세포 생물이, 14억 년 전에 녹조류가 출현했음이 밝혀지고 있다.

최근 유전공학의 발전은 또 다른 사실을 말해주고 있다. 그동안 살았던 모든 생명체가 유전자를 통해 서로 이어져 있다는 것인데 지금 11개 다국적 연구기관들이 지난 35억 년 동안 복잡다단하게 이루어져 내려온 계통도를 작성하고 있다.

오픈소스 방식으로 지구 생명체 기원 추적

‘생명의 나무(tree of life)’라고 명명된 이 프로젝트는 지난 2012년에 시작했다. 디지털 작업을 통해 35억년 동안 살았던 약 2300만 종에 이르는 동물과 식물, 균류와 미생물 등의 계통도 ‘OTT(The Open Tree Taxonomy)’를 작성해왔다.

미국 '국립과학원회보(PNAS)'를 통해 공개된 35억년 지구생명체 계통도 ‘OTT'. 현재 10만 종의 생명체를 수록했는데 앞으로 2300만 종까지 종의 수를 확대할 계획이다.

미국 ‘국립과학원회보(PNAS)’를 통해 공개된 35억년 지구생명체 계통도 ‘OTT’. 현재 약 10만 종의 생명체를 수록했는데 앞으로 세계 과학자 모두가 참여할 수 있는 오픈소스 방식을 통해 2300만 종까지 종의 수를 확대할 계획이다. ⓒnasonline.org

그리고 지난 18일 미국 ‘국립과학원회보(PNAS)’를 통해 그동안 작업해온 내용을 공개했다. 또 웹사이트 ‘오픈 트리 라이프'(opentreeoflife.org)‘를 통해 일반인에게 무료 공개 중이다. 11차로 공개한 이 계통도에는 10만여 종의 생명체가 수록돼 있다.

사이트에 공개된 ‘OTT’는 세포 유기체(cellular organisms)로부터 시작한다. 그동안 지구상에 살았던 다양한 생물체들이 원시 생명체로부터 변이와 진화 과정을 거쳐 생겨났다는 진화론에 근거한 것이다.

연구팀에서는 지구 상의 모든 생물체가 유전학적으로 공통 조상을 갖고 있다고 믿고 있다. 때문에 수백만 종의 생물을 잘 연결할 경우 종과 종 사이의 연관 관계를 찾아낼 수 있으며, 또 지구 생명체 역사를 정확히 추적해나갈 수 있다고 보고 있다.

연구팀은 이런 전제 하에 그동안 세계 전역에서 보고된 생명체 기록을 취합해 연결하고 있는 중이다. ‘OTT’를 보면 유기체들이 개별 라인을 따라 다양하게 펴져나가고 있다. 현재 10만여 종의 종을 수록했지만 이를 2300만 종까지 확대해나갈 계획이다.

많은 양의 종에 대한 정보를 한정된 사이트 화면의 게시하고 있는 만큼 다양한 장치들도 마련돼 있다. 무지개 빛깔의 둥근 단추를 누르면 밑에 있는 생물종의 하위 계통도가 나온다. 새로운 계통도가 나온 후에도 곳곳에 색상이 있는 단추를 만날 수 있다.

“7500개 생명체, 계통발생 가지 완성할 계획”

단추를 누르면 그 아래 하위 생물종과 관련된 정보와 출처들을 볼 수 있다. 연구팀은 그동안 각종 학술지를 뒤져 발표된 자료들을 선별한 뒤 이를 종합해 거대한 계통도를 작성했다고 밝혔다.

여러 연구기관은, 개인들까지 연구에 참여할 수 있도록 연구 자료를 모두 공개하는 오픈소스(open source) 방식을 채택하고 있는 것도 특징 중의 하나다. 사이트를 통해 연구 결과를 모두 공개하고, 연구에 관심있는 사람들과 함께 그 내용을 계속 갱신해나가겠다고 말했다.

공동 연구에 참여하고 있는 듀크대 계통발생학자 카렌 크랜스톤(Karen Cranston) 씨는 “지난 2012년까지 약 100개에 저널에 기록된 자료들을 분석하면서 ‘OTT’를 작성하고 있다”고 말했다.

7500개의 계통발생 가지(phylogenetic branch)를 통해 이어지는 생물 계통도를 PDF, 또는 이미지 형태로 재구성하고 있는데 현재 작성된 가지는 484개다. 이 가지들은 유전학적으로 본 종의 진화 과정을 보여주고 있다.

플로리다 대학에서 유전학을 연구하고 있는 더글라스 솔티스(Douglas Soltis) 교수는 “25년 전 이 프로젝트를 제안했을 때 많은 사람들이 머리를 가로 저었다”고 말했다. “그러나 IT의 발전으로 불가능한 것처럼 보였던 ‘생명의 나무’ 프로젝트가 현실이 되고 있다”고 기뻐했다.

현재 관련 자료를 코딩하고 편집하는 일을 돕고 있는 기관은 시카고자연사박물관(Chicago’s Field Museum of Natural History), 웹개발 업체인 인터러뱅(Interrobang), 미시간 대, 플로리다 대, 듀크 대, 조지 워싱톤 대 등이다.

아이다호 대학의 과학자 코디 힌칩(Cody Hinchliff) 씨는 ‘이번 프로젝트가 지구 생명체 연구 역사에 있어 신기원이 될 수 있을 것“이라고 말했다. ”약 180만 개의 종의 이름이 등장하는데, 그중 많은 수가 처음 보는 명칭들“이라고 말했다.

생명체 기원을 놓고 그동안 여러 가설들이 등장했다. ‘생명의 나무’ 프로젝트는 진화론에 근거해 유전학적인 방법을 적용하면서 거대한 계통도를 구성해나가는 오픈소스 작업이다. 과학자들은 물론 일반인들까지 관심이 높아지고 있다.

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