복잡한 생명의 기원에 대한 새로운 단서

신화의 도시 아스가르드의 전설적인 북유럽 신인 토르는 혼자가 아닙니다. 저널에 발표된 획기적인 연구에 따르면 자연독수리, 불가사리, 데이지 및 지구상의 모든 복잡한 유기체와 함께 우리 인간은 어떤 의미에서 Asgardians입니다.

고세균(archaea)이라고 불리는 수백 종의 서로 다른 미생물의 게놈을 분석한 결과, 오스틴에 있는 텍사스 대학과 다른 기관의 연구원들은 진핵생물(진핵생물) – 전 세계의 모든 식물, 동물, 곤충 및 균류를 포함하여 세포에 핵이 있는 복잡한 생명체 – 일반적인 Asgard archaean 조상에 그들의 뿌리를 추적하십시오. 즉, 진핵생물은 진화생물학자의 용어로 Asgard archaea 내에서 “잘 중첩된 클레이드”이며 새가 공룡이라는 더 큰 그룹 내의 여러 그룹 중 하나이며 공통 조상을 공유하는 것과 유사합니다. 팀은 모든 진핵생물이 아스가르드 사이에서 공통 조상을 공유한다는 사실을 발견했습니다.

약 20억년 전보다 더 먼 진핵생물의 화석이 발견되지 않아 그 이전에는 다양한 종류의 미생물만 존재했음을 시사한다.

“그래서 미생물이 진핵생물로 진화하게 된 계기는 무엇입니까?” 통합 생물학 및 해양 과학 부교수 인 UT Austin Brett Baker는 말했습니다. “그것은 큰 질문입니다. 이 공통 조상을 갖는 것은 그것을 이해하는 데 큰 진전입니다.”

네덜란드 Wageningen 대학의 Thijs Ettema가 이끄는 연구팀은 Hodarchaeales(또는 줄여서 Hods)라고 불리는 새로 기술된 목으로 생명 나무의 모든 복잡한 생명체와 관련된 가장 가까운 미생물을 식별했습니다. 해양 퇴적물에서 발견되는 Hods는 Asgard archaea의 더 큰 그룹 내의 여러 하위 그룹 중 하나입니다.

아스가르드 고세균은 20억년 전에 진화했으며 그들의 후손은 여전히 ​​살아 있습니다. 일부는 전 세계 심해 퇴적물과 온천에서 발견되었지만 지금까지 실험실에서 성공적으로 성장한 균주는 두 가지뿐입니다. 그들을 식별하기 위해 과학자들은 환경에서 유전 물질을 수집한 다음 게놈을 함께 조각합니다. 실험실에서 성장하고 연구할 수 있는 다른 유기체와의 유전적 유사성을 기반으로 과학자들은 아스가르드의 신진대사 및 기타 특징을 추론할 수 있습니다.

베이커 연구실의 발레리 드 안다 연구원은 “공룡이나 고대 문명의 영역을 탐험하는 것이 아니라 복잡한 생명체의 시작을 촉발할 수 있는 잠재적인 신진대사 반응으로 깊숙이 여행하는 타임머신을 상상해보라”고 말했다. “화석이나 고대 유물 대신 현대 미생물의 유전적 청사진을 보고 과거를 재구성합니다.”

연구원들은 모델링을 위한 입력으로 50개 이상의 설명되지 않은 Asgard 게놈을 추가하여 알려진 Asgard 게놈 다양성을 확장했습니다. 그들의 분석에 따르면 모든 현대 아스가르드의 조상은 더운 환경에서 살면서 CO를 소비한 것으로 보입니다.₂ 그리고 살 화학 물질. 한편, 진핵생물과 더 밀접한 관련이 있는 Hods는 대사적으로 우리와 더 유사하여 탄소를 먹고 더 시원한 환경에서 생활합니다.

De Anda는 “최초의 진핵 세포를 발생시킨 조상의 분자 청사진을 처음으로 찾고 있기 때문에 이것은 정말 흥미진진하다”고 말했다.

북유럽 신화에서 Hod(Höd, Höðr 또는 Hoder라고도 함)는 Odin과 Frigg의 눈먼 아들인 신으로 속아 동생 Baldr을 죽입니다.

베이커는 “나는 내 대화에서 ‘우리는 모두 아스가르드인’이라는 농담을 계속한다”고 말했다. “이제 그게 아마 내 묘비에 있을 거야.”

UT Austin의 다른 저자는 Kiley W. Seitz와 Nina Dombrowski입니다. Etema 외에도 다른 기관의 저자로는 Laura Eme, Daniel Tamarit, Eva Caceres, Courtney Stairs, Max Schön, William Lewis, Felix Homa, Jimmy Saw, Jonathan Lombard, Takuro Nunoura, Wen-Jun Li, Zheng-Shuang Hua, Lin-Xing Chen, Jillian Banfield, Emily St. John, Anna-Louise Reysenbach, Matthew Stott, Andreas Schramm, Kasper Kjeldsen 및 Andreas Teske.

이 연구에 대한 지원은 무어 및 시몬스 재단, 미국 국립 과학 재단, 웰컴 트러스트 재단, 유럽 연구 위원회, 스웨덴 연구 위원회, 네덜란드 연구 위원회, 국립 자연과학 재단의 진핵생물 기원 프로그램에서 제공했습니다. 중국, Wenner-Gren 재단, 생명 연구소 과학(스웨덴) 및 유럽 위원회의 Marie Skódowska-Curie Actions.

베이커는 “나에게 가장 흥미로운 점은 생물학자들이 고세균이라고 생각하는 것에서 진핵생물에 더 가까운 이 유기체 호다케알레스로의 전환을 보기 시작했다는 것”이라고 설명했다. “또 다른 표현은 이 Hods가 고대 세계에서 우리의 자매 그룹이라는 것입니다.”

베이커는 모든 고세균 중에서 아스가르드가 진핵생물을 낳았다는 것이 이치에 맞다고 말했습니다. 진핵생물과 마찬가지로 아스가르드 고세균의 구성원은 게놈에 여러 복사본이 있는 많은 유전자를 가지고 있습니다. 진핵생물에서 유전자가 복제되면 새로운 사본은 종종 새로운 기능을 수행하여 유기체에 새로운 능력을 부여합니다. 그것은 진화의 큰 원동력 중 하나였습니다.

베이커는 “우리는 특히 이 아스가르드에서 유전자 복제가 무엇을 초래했는지 알지 못한다”고 말했다. “그러나 우리는 진핵생물에서 유전자 복제가 새로운 기능과 세포 복잡성의 증가로 이어진다는 것을 알고 있습니다. 그래서 우리는 그것이 Asgards가 진핵생물을 정의하는 혁신을 이끈 방법 중 하나라고 생각합니다.”

고세균을 연구하는 과학자들은 한때 진핵생물에만 있는 것으로 생각되었던 많은 단백질을 발견했습니다. 베이커는 이것이 다음과 같은 질문을 제기한다고 말했습니다. 고세균에서 이 진핵 단백질이 어떤 기능을 하는가?

베이커는 “이러한 단순한 형태의 생명체와 진핵생물 특성을 연구하면 우리 자신에 대해 많은 것을 알 수 있을 것”이라고 말했다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230622182815.htm