아무도 본적없는 미생물 이야기 하편

2015년 로키가 발견됐을 때 고고학자임이 바로 드러났습니다. 하지만 진핵생물들과 놀라운 유사점을 가진 고고학자였어요. 이것은 진핵생물 빌딩 블록을 가진 최초의 원핵생물입니다.라고 에테마가 말합니다. 진핵생물과 특별히 관련된 100개 유전자의 배터리를 발견했습니다. 특히 로키의 게놈은 작은 GTPases라고 불리는 단백질의 유전자를 가지고 있습니다. 이것들은 세포의 모양과 움직임에 중요합니다. 예를 들어 진핵 세포는 형태를 유지하는 골격을 가지고 있고 작은 GTPases가 골격을 조절합니다. 그들은 또한 막이 구부러지도록 하는 단백질 세트를 조절합니다. 로키가 이런 유전자를 가지고 있다는 사실은 유카 리오테처럼 내면의 골격을 가지고 있다는 것과 외부막을 구부려 박테리아를 집어삼킬 수 있다는 것을 암시합니다. 적절한 숙주세포가 되거나 최소한 우리가 아는 가장 가까운 세포가 되지요. 로키는 거의 진핵생물이 될 뻔했지만, 아직 성공하지 못한 고고학자 그룹에 속합니다. 에테마는 농담으로 그것을 실패한 진핵생물이라고 부릅니다. 그것은 설득력 있는 이야기처럼 보입니다. 하지만 한 가지 큰 문제가 있습니다. 에테마 팀이 해저에서 발견한 모든 것은 로키의 유전자 파편입니다. 연구실에서 배양한 건 말할 것도 없고 로키 자체를 본 적도 없어요. 그래서 우리는 로키의 작은 GTPases가 진핵생물에서와 같은 기능을 수행하는지 알 수 없습니다. 알아낼 수 있는 유일한 방법은 살아있는 로키 세포를 연구하는 것입니다. 누군가 로키 세포를 찾더라도 그건 어려울 거예요 이 미생물들은 영양소가 부족하고 미생물이 느리게 자라는 심해에 살고 있습니다. 그래도 에테마와 그의 동료들은 로키를 찾는 것을 포기하지 않았습니다. 깊은 바다뿐만 아니라 얕은 퇴적물, 하구, 온천에서도 사는 것 같습니다. 한편 다른 과학자들은 진핵생물의 기원에 대한 우리의 생각을 다듬기 위해 로키로부터 증거를 끌어내고 있습니다. 로키의 발견 후 영국 런던 대학의 세포 생물학자 버즈 바움과 그의 팀은 어떻게 최초의 진핵생물이 단순한 고고학에서 진화할 수 있었는지에 대해 몇 가지 제안을 했습니다. 2016년 6월에 발표된 세포 생물학의 동향 논문에서, 그들은 로키 게놈, 특히 작은 GTPases에서 발견된 진핵생물 같은 유전자를 연구했습니다. 진핵생물에서 GTPase 단백질은 세포 내의 막을 가로지르는 폐쇄 물질에 관여합니다. 이것을 돕기 위해 각각의 GTPase는 지질을 운반합니다. 그것을 막에 고정시키는 것을 돕는 작은 지방 분자들 이런 지질한 앵커들이 없다면 GTPases는 그들의 일을 할 수 없을 것입니다. 로키 게놈은 지질을 GTPase 단백질에 첨가하는 데 필요한 도구를 가지고 있지 않습니다. 이것은, 만약 로키가 진핵생물의 조상이 어떤지 우리에게 보여준다면 조상은 이런 방식으로 GTPas를 사용할 수 없다는 것을 암시합니다. 어떻게든 능력을 습득해야 할 필요가 있었을 것입니다. 박테리아는 지질을 첨가하는 기계의 그럴듯한 전구체를 운반합니다. 이것은 고고학자가 박테리아에서 지질 변형 효소를 추출했다는 것을 암시합니다. 바움은 이런 일이 갑자기 일어났을 리가 없다고 주장합니다. 만약 한 고고학자가 갑자기 많은 새로운 유전자를 발견하게 된다면 세포 과정은 중단되었을 것이고 그것은 아마 죽었을 것입니다. 더 가능성이 높은 것은 처음에는 고고학과 박테리아가 안정적인 동반자 관계를 형성했고, 그러고 나서 한 번에 조금씩 유전 물질과 지질들을 옮겨갔다는 것입니다. 이러한 지속적인 파트너십은 내부 구획과 막 매매로 발전할 수 있었습니다. 다시 말해 진핵생물의 발생은 느린 과정이었어요. 박테리아의 극적인 소멸은 아마도 일어날 것이지만 많은 박테리아의 한 단계일 뿐입니다. 바움은 또한 어떻게 삼키는 일이 일어났는지에 대해 깔끔한 생각을 가지고 있습니다. 고전적인 이미지는 고고학 진행자가 박테리아를 삼켜서 수확하는 외부 과정입니다. 하지만 어떤 이유로 소화가 되지 않았습니다. 어떻게 이런 일이 일어날 수 있었는지는 알 수 없습니다. 만약 고고학자가 한 조각의 음식을 먹고 있었다면 왜 그것을 소화시키지 않았을까요. 그래서 2014년 바움은 그가 내부 아웃 모델이라고 부르는 대안을 제안했습니다. 다시 말하지만 이것은 두 세포의 연계가 거의 갑작스러웠다는 가정하에 만들어졌습니다. 바움은 고고학 숙주가 먼저 그것의 환경에 있는 박테리아를 향해 돌기를 확장시켰다고 제안합니다. 이 돌기들은 박테리아를 먹으려는 시도가 아니었습니다. 대신 그들은 두 세포 사이의 물질 전달을 허용했습니다. 결국 그 고고학자는 박테리아를 완전히 덮을 때까지 점점 더 많은 돌기를 형성했습니다. 이 돌기들은 한 개의 세포에서 나온 후 서로 융합되어 연속적인 외부 층을 형성했습니다.라고 바움의 박사 후 동료인 고탐 데이가 말합니다. 현재로서는 바움의 생각이 맞는지 알 수 없습니다. 하지만 에테마가 로키의 친척들을 더 찾을 수 있다면, 우리는 확실한 판단을 내릴 수 있을 만큼 충분한 정보를 얻을 수 있을 것입니다. 지난 몇 달 동안 에테마는 진핵생물과도 밀접한 관련이 있는 로키의 새로운 친척들을 발견했습니다. 이 작업은 아직 초기 단계에 있지만 그는 이 다른 고고학자들이 진핵생물의 구성 요소 중 일부를 소유하고 있다고 말합니다. 우리는 아직 이 이상한 미생물이 진핵생물의 기원에 대해 우리에게 무엇을 가르쳐 줄지 모릅니다. 에테마는 퍼즐이 여전히 단편적으로 조립되고 있다고 말합니다. 로키나 비슷한 것이 마침내 고립되었을 때 우리는 그것이 어떻게 생계를 유지하고 진핵생물 같은 단백질을 무엇에 사용하는지 알아낼 수 있어야 합니다. 그리고 그것은 결국 우리 모두를 탄생시킨 미생물에 대해 말해줄 것입니다.