The Science Times

생명체의 기원과 생명체 역사를 설명한 새로운 연구가 과학저널 ‘네이처 생태와 진화’(Nature Ecology and Evolution) 최근호에 발표됐다. 고생물학자들은 고대의 생명체와 이 생명체들이 공유한 진화의 역사를 전체적으로 이해하기 위해 오랫동안 노력해 왔다. 그러나 초기 생명체의 화석 기록은 극도로 파편화돼 있고, 그 질은 시생대(Archaean) 쪽으로 거슬러 올라갈수록 크게 나빠진다. 시생대는 25억여 년 전 지구에서 생명이 움트기 시작한 시기로, 지각이 냉각되며 대륙이 형성된 때다. 당시의 유일한 생명체 형태는 미생물이었다. 연구를 수행한 영국 브리스톨대 지구과학대 홀리 베츠(Holly Betts) 교수는 “시생대 화석은 거의 없으며, 일반적으로 청녹색 말류나 전세계 염분 습지를 핑크색으로 물들이는 소금 선호 고세균 같이 우리가 친숙한 혈통으로 분명하게 분류할 수 없다”고 말했다.

여왕개미와 일개미의 노동분업을 통제하는 분자 메커니즘이 밝혀졌다. 일개미들은 부지런하게 일을 해서 신분이 상승되는 사회이동성은 거의 없다. 많은 개미 종들의 구성원은 엄격한 계급사회에서 주어진 역할을 고수한다. 여왕개미는 알을 낳고 일개미는 새끼 양육을 포함해 온갖 뒤치닥거리를 다 하는 것이다. 미국 록펠러대 연구팀은 과학저널 ‘사이언스’(Science) 27일자에 발표한 새로운 연구에서 이 노동분업을 통제하는 생체 분자적 메커니즘을 밝혀냈다. 대니얼 크로나워(Daniel Kronauer) 부교수는 “우리는 어떻게 해서 여왕개미들은 알을 낳고, 일개미들은 불임이 되는지 알고 싶었다”고 말했다. 크로나워 교수팀은 인슐린 유사 펩타이드인 ILP2를 만들어내는 유전자 코딩이 생식을 증진하거나 억제하는 수단 역할을 한다고 보고했다. 이 연구는 한 특정 계급제도가 진화하는 궤적을 조명해 준다.

지구가 진화해 오면서 수많은 생물들이 탄생과 멸종의 굴곡을 겪으며 번성하고, 거기에 관여해 온 요인들은 무엇일까. 지구생태계 안에서 생물다양성 형성에 주요 역할을 해온 수많은 요소들을 모두 이해하기는 힘들다. 국제협동연구팀이 이 같은 과제를 해결하기 위해 진화적 적응과 소멸을 일으키는 기본 요인들을 고려한 컴퓨터 시뮬레이션을 구축해 학계의 관심을 모으고 있다. 과학저널 ‘사이언스’(Science) 20일자에 발표된 이 연구는 지형과 기후변화 사이의 복잡한 상호작용에 대한 이해를 높이고, 이들 요인들이 자연 생태계에서 종의 진화 역사와 생물다양성에 어떻게 영향을 미치는지를 보여준다.

동물왕국의 연인들은 어떻게 알맞는 짝을 찾을까. 여기에는 생화학적 도움이 필요한데, '진화'가 동물들로 하여금 올바른 짝을 발견하도록 하는 예기치 않은 '지도'가 발견됐다. 미국 록펠러대 연구진은 초파리를 이용해 과일 주위에 몰려드는 수많은 파리들로부터 수컷초파리들이 어떻게 자기 종들을 골라내는지를 조사했다. 과학저널 ‘네이처’(Nature) 11일자에 발표된 이 연구 결과는 진화가 동물들이 영속적으로 존속하도록 하기 위해 어떻게 작용하는지에 대한 오랜 믿음을 뒤집어 눈길을 모은다. 과학자들은 동물들이 같은 종을 식별하도록 돕는 화학물질(페로몬)을 탐지하고 처리하는 감각기관을 포함한 말초 신경계 여러 조직이 진화 과정을 통해 변화되어서 동물들이 아무 하고나 교배를 하지 않는다고 생각해 왔다.

인체 조혈 줄기세포가 뼛속에 위치해 있는 것은 햇빛 자외선을 피하기 위한 진화의 결과라는 사실이 밝혀졌다.

수억 년 전 바다와 대기의 산소 수준이 높아지면서 해양생물도 함께 진화했다는 사실이 확인됐다. 이 해양생물의 진화와 혁신은 또한 동물 몸체 크기도 변화시키는 등 지구 환경에 광범위한 영향을 미쳤을 것으로 생각되고 있다. 이는 생물이 환경변화에 적응해 진화해 왔다는 다윈의 이론을 넘어 지구 환경과 생명체는 서로 영향을 주고 받으면서 공동-진화한다는 이론을 확인시켜 준다. 미국 시라큐스대 연구팀이 과학저널 ‘사이언스’에 발표한 이 논문은 이 대학 문리대 준리 루(Zunli Lu) 교수가 이끈 국제연구팀의 수년 간에 걸친 연구로부터 시작됐다. 이 연구에서는 5억4200만년 이상 전부터 시작된, 지층 속에 생물화석이 풍부하게 나타나는 지질시대인 현재의 현생이언(Phanerozoic Eon) 동안 바다 대륙붕에서의 산소화 증가의 원인과 결과를 재고해 봐야 한다는 결론을 내린 바 있다.

과학자들이 7100년 전에 독일에서 살았던 한 전사(warrior)의 유골에서 B형 간염 바이러스의 DNA를 발견했으며, 이 중 일부를 되살리는데 성공했다고 9일 ‘뉴욕타임즈’, ‘워싱턴 포스트’ 등 주요 언론이 보도했다. 지금까지 발견된 가장 오래된 B형 간염 바이러스는 450년 전의 것이다. 이번에 발견한 바이러스는 이보다 15배가 더 오래된 선사시대 병원성 바이러스로, 향후 바이러스 진화 연구에 중요한 실마리를 제공할 것으로 보인다. B형 간염 바이러스(HBV)는 간세포에 감염되어 B형 간염을 일으키는 이중가닥 DNA 바이러스다. WHO(세계보건기구)에 따르면 세계 전역에서 2억5700만 명에 달하는 사람들이 감염돼 고통을 받고 있는 심각한 질병이다.

과학자들이 물고기 척추에 이빨이 있는 고대 백악기 어조(魚鳥)의 두개골 화석을 입체적으로 결합해 공룡이 오늘날의 조류로 전환되는 중추적인 모멘트를 제시했다. 연구 대상이 된 익티오르니스 디스파(Ichthyornis dispar)는 공룡으로부터 오늘날의 조류에 이르는 진화의 흔적에서 핵심적인 위치를 차지하고 있다. 이 종은 약 1억년 전 북아메리카 여러 지역에 서식했으며, 화석에서 이빨이 있는 바닷새처럼 보여 예일대 고생물학자였던 마쉬(O.C. Marsh) 교수와 저명한 동식물 연구가인 찰스 다윈의 관심을 끌었다. 마쉬 교수는 이 어조에 처음으로 이름과 설명을 붙였다.

1일 ‘가디언’ 지에 따르면 캐나다 맥길대학 연구진은 이 달걀껍데기가 나노구조로 돼 있으며 부화 상황에 따라 그 밀도가 변하면서 강도를 조절하고 있다는 사실을 밝혀냈다. 논문 공동저자인 맥길대학의 마크 매키(Marc McKee) 교수는 ‘가디언’ 지와의 인터뷰를 통해 “달걀껍데기가 부서지기 쉬운 것으로 여겨지지만 그렇지 않다.”고 말했다. 특히 안쪽 층의 경우 매우 얇지만 일부 금속보다 더 강할 만큼 강한 속성을 지니고 있다는 것.

바이러스 같은 유기체가 생존을 위해 끊임 없이 새 기능을 획득하고 새로운 진화 경로를 찾아 환경에 적응한다는 연구가 나왔다.