10억 년에 한 번 있을까 말까 한 진화의 순간을 포착하다

두 생명체가 하나로 합쳐지는 놀라운 현상, 일차 공생 현상

지구 역사상 단 두 번 밖에 일어나지 않았던 일차 공생 현상이 다시 한 번 포착되었습니다. 이는 두 미생물이 하나로 합쳐지면서, 기존에는 볼 수 없었던 능력을 갖게 되는 엄청난 진화의 순간입니다. 이 현상이 마지막으로 일어났을 때, 지구는 식물을 얻게 되었죠.

일차 공생 현상이란?

일차 공생 현상은 한 미생물이 다른 미생물을 삼켜서, 마치 내부 기관처럼 사용하게 되는 현상을 말합니다. 숙주 세포는 공생체에게 영양분, 에너지, 보호 등 다양한 이점을 제공하고, 결국 공생체는 숙주 없이는 살아갈 수 없게 되면서 숙주의 기관, 즉 세포 소기관(organelle)이 됩니다.

이번에 발견된 일차 공생 현상

이번에 발견된 일차 공생 현상의 주인공은 브라루도스페라 비겔로위(Braarudosphaera bigelowii)라는 조류와 UCYN-A라는 시아노박테리아입니다. 브라루도스페라 비겔로위는 UCYN-A를 삼켜서, 일반적인 조류나 식물이 할 수 없는 능력을 갖게 되었습니다. 바로 공기 중의 질소를 고정하여, 더 유용한 화합물로 만드는 능력이죠.

발견의 의의

연구팀은 이 현상이 약 1억 년 전에 시작되었을 것으로 추정하고 있습니다. 미토콘드리아나 엽록체에 비하면 매우 짧은 시간이지만, 진화의 관점에서는 엄청난 발견입니다. 연구팀은 이 새로운 세포 소기관을 “질소체(nitroplast)”라고 명명했습니다.

앞으로의 연구 방향

연구팀은 질소체가 다른 세포에도 존재하는지, 어떤 영향을 미치는지 등을 계속 연구할 계획입니다. 특히 이 발견이 작물의 질소 고정 능력을 향상시켜, 더 나은 농작물을 재배하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

이 연구 결과는 저널 Cell과 Science에 게재되었습니다.