요약:
진핵생물에 대한 연구는 복잡한 생명체의 내열성의 상한선을 높였습니다. 지난 22일, '셀' 매거진은 미국 시러큐스 대학 등 공동 연구팀의 결과를 공식 발표했다. 캘리포니아주 라센 화산 국립공원의 온천에서 분리한 '캐스케이드 파이어 아메바'는 63°C에서 유사분열을 완료하고, 70°C에서 보호 외층을 형성하고, 냉각 후 회복해 기존 진핵생물의 성장 한계인 약 60°C를 깨뜨렸다.
63℃ 환경의 아메바. 이미지 출처: 미국 시러큐스 대학교
연구팀은 2023년부터 2025년까지 캐스케이드 산맥의 라센 화산 국립공원에서 지열 샘플을 수집했습니다. 수온은 약 47℃~64℃입니다. 연구팀은 실험실로 돌아온 후 먼저 지열 아메바를 57°C에서 배양했는데, 이는 이미 이전에 알려진 아메바 성장 최대치보다 높았습니다. 그런 다음 점차적으로 온도를 63°C까지 올리고 유사분열을 직접 관찰하여 그것이 생존할 뿐만 아니라 오래된 진핵생물의 허용 한계를 넘어서는 조건에서도 번식할 수 있음을 증명했습니다. 63°C를 초과하면 곤충 몸체의 모양이 바뀌고 보호 외부 층을 형성합니다. 70°C에 노출된 후 더 낮은 온도로 되돌려도 여전히 회복될 수 있습니다.
진핵생물에는 핵과 동물, 식물, 균류 및 일부 단세포 미생물을 포함한 내부 소기관이 있습니다. 지난 수십 년 동안 연구자들은 일반적으로 진핵생물의 성장 한계를 약 60°C로 추정해 왔으며, 이 값에 가까운 종은 소수에 불과합니다.
신종은 '캐스케이드 산맥의 불 아메바'의 이름을 따서 명명되었으며 온천 호열성 진핵 원생동물로 자리매김하고 있습니다. 이는 진핵생물의 생존을 위한 가장 높은 절대 온도 기록을 세울 뿐만 아니라 복잡한 세포 구조가 고온에 의해 파괴되는 것을 방지합니다. 이에 비해 내열성이 가장 높은 미생물에 대한 기록은 약 122°C의 심해 열수 환경에서 발견되는 고세균 "Methanothermophilus Candlerii"에 의해 유지됩니다. 그러나 이 그룹은 진핵생물 구조를 가지고 있지 않으며 동물 및 식물과 직접 순위를 매길 수 없습니다.
게놈 시퀀싱 결과 파이어 아메바의 단백질 유지 및 DNA 복구와 관련된 유전자의 수가 온대 아메바 친척보다 많은 것으로 나타났습니다. 이는 고온에서 단백질 변성 및 DNA 손상과 같은 압력에 해당합니다. 연구팀은 또한 단백질 표면에 양전하를 띤 아미노산의 비율이 더 높다는 사실도 발견했는데, 이는 일부 내열성 박테리아와 고세균에서도 발견되는 특징으로, 고온으로 인한 풀림과 응집을 줄이는 데 도움이 됩니다.
이 연구는 작년 말 사전 인쇄 플랫폼에 게시되었지만 동료 검토를 거치지 않았습니다. 현재 팀은 실험실 경사도를 사용하여 63°C에서 유사분열을 하고 보호 외부층을 형성하며 70°C에서 회복할 수 있는 복잡한 단일 세포 생명체가 이미 존재한다는 것을 증명했지만 이것이 생명체가 동일한 외계 환경에도 존재할 수 있다는 의미는 아닙니다. 그들은 진핵생물의 열적 한계를 실제로 측정할 여지가 아직 남아 있다고 말했습니다.
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