Bigelow Ocean Science Laboratory의 연구에 따르면 투과 방사선으로 인한 화학 반응 생성물을 먹고 사는 미생물 그룹은 수백만 년 동안 진화론적 정체 상태에 있었습니다.
“이 발견은 우리가 진화의 속도와 생명나무의 해석에 대해 가정을 할 때 주의해야 함을 보여줍니다. 일부 유기체는 단거리 선수처럼 진화적으로 가속되고 다른 유기체는 감속되어 신뢰할 수 있는 분자 타임라인을 수립하기 어려울 수 있습니다.”- 연구의 주저자 Eric Beckcraft.
미생물 Candidatus Desulforudis audaxviator는 새로운 연구의 공동 저자인 Tallis Onstott가 이끄는 과학자 그룹에 의해 2008년 처음 발견되었습니다. 지표면에서 3km 떨어진 남아프리카 금광에서 발견되는 이 금광은 광물의 자연적인 방사성 붕괴로 인한 화학 반응에서 필요한 에너지를 받습니다.
그들은 햇빛과 다른 유기체가 없는 완전히 독립적인 생태계에서 암석 내부의 물로 채워진 공동에서 삽니다.
그들의 독특한 생물학과 격리 때문에 새로운 연구의 저자들은 이 미생물이 어떻게 진화했는지 이해하기를 원했습니다. 그들은 지하 깊숙한 곳에서 다른 환경 샘플을 조사하고 시베리아의 Candidatus Desulforudis audaxviator와 캘리포니아의 Death Valley와 남아프리카의 다른 여러 광산을 발견했습니다.
이러한 발견은 연구원들에게 수백만 년 동안의 진화 과정에서 개체군 간에 발생한 차이점을 찾을 수 있는 독특한 기회를 제공했습니다.
“우리는 이 정보를 사용하여 그들이 어떻게 진화했으며 어떤 환경 조건이 특정 유전적 적응으로 이어지는지 이해하고 싶었습니다. 우리는 미생물을 마치 다윈이 갈라파고스 제도에서 연구한 핀치새와 같이 고립된 섬의 주민인 것처럼 생각했습니다. "- 연구의 공동 저자 Ramunas Stepanauskas.
과학자들이 개별 세포의 유전적 청사진을 읽을 수 있도록 하는 고급 도구를 사용하여 연구자들은 3개 대륙에서 가져온 126개 미생물의 게놈을 연구했습니다. 놀랍게도, 그들은 모두 거의 동일한 것으로 판명되었습니다.
스테파나우스카스에 따르면, 이것은 과학자들을 충격에 빠뜨렸고 어리둥절하게 만들었다. 연구자들은 미생물이 장거리를 여행하거나 표면에서 생존하거나 산소가 있는 곳에서 오래 살 수 있다는 증거를 찾지 못했습니다. 결과적으로, 다른 인구는 어떤 식으로든 서로 겹칠 수 없습니다.
“현재 우리가 가지고 있는 가장 좋은 설명은 이 미생물들이 약 1억 7,500만 년 전 판게아 초대륙이 분열하는 동안 물리적 위치가 분산된 이후로 크게 변하지 않았다는 것입니다. 당시의 살아있는 화석인 것 같습니다. 이것은 꽤 미친 소리로 들리고 미생물 진화에 대한 현대의 이해와 모순됩니다. "- Ramunas Stepanauskas.
이 연구의 저자들은 알려진 미생물 진화가 훨씬 더 빠른 속도로 일어난다고 말합니다. 예를 들어, E. coli는 항생제 노출과 같은 환경 변화에 반응하여 불과 몇 년 만에 진화합니다.
연구자들은 그들이 발견한 고정 진화가 본질적으로 유전 코드를 차단하는 미생물의 돌연변이에 대한 강력한 방어와 연결되어 있다고 가정합니다. 그들이 옳다면 이것은 매우 귀중한 발견입니다.
DNA 중합효소라고 하는 DNA 분자의 복사본을 만드는 미생물 효소는 생명공학에서 널리 사용됩니다. 특히 가치가 높은 효소는 충실도가 높거나 복사본과 원본 사이에 약간의 차이가 있지만 스스로를 재생성하는 능력입니다.
“실수를 많이 하지 않는 DNA 중합효소에 대한 수요가 많습니다. 이러한 효소는 DNA 시퀀싱, 진단 테스트 및 유전자 치료에 유용할 수 있다고 Stepanauskas는 말합니다.
이 연구의 결과는 광범위한 의미를 가질 수 있으며 과학자들이 미생물의 유전과 진화 속도에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있습니다.
“이 데이터는 우리가 생명의 나무에서 볼 수 있는 다양한 미생물 가지가 마지막 공통 조상 이후로 매우 다를 수 있음을 강력하게 상기시켜줍니다. 이것을 이해하는 것은 지구 생명체의 역사를 이해하는 데 매우 중요합니다.”라고 Beckcraft는 결론지었습니다.