고생물학자들은 10억 년 전의 생명체를 엿보기 위해 고대 암석의 화학적 흔적과 살아있는 동물의 유전학을 활용하고 있습니다. 12월 1일 Nature Communications에 발표된 연구는 지질학과 유전학을 결합하여 초기 지구의 변화가 어떻게 동물이 먹는 방식의 변화를 촉발했는지 보여줍니다.
데이비드 골드(David Gold)가 이끄는 고생물학자들은 고대 암석의 화학적 흔적과 유전학 연구를 통해 초기 생명체의 진화를 밝혀내고 있습니다. 그들은 암석의 스테롤 지질의 변화가 동물 식단의 주요 변화 및 조류의 증가와 동시에 발생하여 10억 년 전의 생명체에 대한 빛을 밝혀준다는 사실을 발견했습니다.
데이비스 캘리포니아 대학교 지구 및 행성 과학과의 부교수인 David Gold는 생명의 진화를 연구하기 위해 지질학과 생물학의 도구를 사용하여 분자 고생물학이라는 새로운 분야의 연구에 참여하고 있습니다. 새로운 기술을 사용하면 동물 화석이 드문 고대 암석에서 화학적 생명체 흔적을 복구하는 것이 가능할 수도 있습니다.
지질은 수억 년 동안 암석에 남아 있을 수 있습니다. 16억년 전의 암석에서 생물학자들은 세포막에서 스테롤 지질의 흔적을 발견했습니다. 현재 대부분의 동물은 세포막에서 27개의 탄소 원자(C27)를 포함하는 스테롤인 콜레스테롤을 사용합니다. 대조적으로, 곰팡이는 일반적으로 C28 스테롤을 사용하는 반면, 식물과 녹조류는 C29 스테롤을 생산합니다. C28 및 C29 스테롤은 식물성 스테롤이라고도 합니다.
고고학자들은 8억 5천만년 전의 암석에서 C27 스테롤을 발견했으며, C28과 C29의 흔적은 약 2억년 후에 나타났습니다. 이는 이때 생물의 다양성이 증가하고 최초의 균류와 녹조류의 진화가 반영된 것으로 생각된다.
실제 화석이 없기 때문에 이러한 스테롤이 어떤 동물이나 식물에서 유래했는지 말하기는 어렵습니다. 그러나 Gold와 동료들의 유전자 분석에서는 몇 가지 문제가 드러났습니다.
대부분의 동물은 스스로 식물성 스테롤을 만들 수 없지만 식물이나 곰팡이를 먹음으로써 얻을 수 있습니다. 최근 연구자들은 환형동물(일반 지렁이를 포함한 절지동물)에 긴 사슬 스테롤을 만드는 데 필요한 smt라는 유전자가 있다는 사실을 발견했습니다. 다양한 동물의 SMT 유전자를 연구함으로써 Gold와 동료들은 처음에는 Cyclotes에서 그리고 그 다음에는 동물 생활 전반에 걸쳐 SMT 가계도를 만들었습니다.
그들은 이 유전자가 최초의 동물 진화 중에 유래했으며 식물 스테롤이 암석 기록에 나타난 같은 기간 동안 급격한 변화를 겪었다는 것을 발견했습니다. 결과적으로, 대부분의 동물 생식계열은 smt 유전자를 상실했습니다.
"우리의 해석은 이러한 화석화된 피토스테롤 분자가 고대 해양에서 조류의 증가를 기록하고 동물들이 점점 더 풍부한 식량원에서 쉽게 이용 가능하게 되자 피토스테롤 생산을 포기했다는 것입니다."라고 Gold는 말했습니다. "우리가 옳다면 smt 유전자의 역사는 동물 진화 초기에 먹이 전략의 변화를 기록합니다."
참고 문헌 T.Brunoir, C.Mulligan, A.Sistiaga, K.M.Vuu, P.M.Shih, S.S.O'Reilly, R.E.Summons 및 D.A.Gold는 2023년 11월 31일 "Nature-Communications"에 다음과 같은 논문을 발표했습니다. "스테롤 생합성의 일반적인 기원은 Neogene 동물의 먹이 전략 변화를 나타냅니다."
DOI:10.1038/s41467-023-43545-z
컴파일된 소스: ScitechDaily