과학자들이 희귀한 진화적 사건을 목격하다: 두 생명체가 합쳐져 새로운 세포 소기관이 탄생하다

지난번에 이런 일이 발생했을 때 지구는 식물을 얻었습니다.

10억 년에 한 번만 일어나는 놀라운 진화 사건에서 과학자들은 두 생명체가 하나의 유기체로 합쳐져 새로운 소기관이 형성되는 것을 관찰했습니다. 이 현상은 원초적 공생으로 알려져 있으며, 한 미생물이 다른 미생물을 집어삼켜 내부 기관으로 활용하는 것을 포함합니다.

[조류 브라루도스페라 비겔로위는 UCYN-A라는 남조류를 흡수한 것으로 밝혀졌는데, 이는 진화의 큰 진전이 될 수 있습니다.]

이 놀라운 현상은 40억 년의 지구 생명 역사에서 단 두 번만 기록되어 있습니다. 첫 번째 사례는 약 22억 년 전 고세균이 박테리아를 삼켜 에너지 생산을 담당하는 '세포의 발전소'인 미토콘드리아의 발달로 이어졌습니다.

두 번째 사례는 약 16억 년 전 진화된 세포가 시아노박테리아를 흡수하여 광합성을 가능하게 하고 식물 특유의 초록색을 띠게 하는 세포 소기관인 엽록체가 출현한 경우입니다.

이제 과학자들은 브라루도스파이라 비겔로위(Braarudosphaera bigelowii)라는 조류 종에서 세 번째 원시 내생공생의 사례를 발견했습니다. 이 조류는 시아노박테리아를 통합하여 다른 조류 및 식물과 차별화되는 독특한 능력인 공기 중에서 직접 질소를 "고정"할 수 있습니다. (니트로플라스트)

[세포 분열의 여러 단계에 있는 브라루도스페라 비겔로위의 X-선 이미지. 새로 확인된 니트로플라스트는 청록색, 조류 핵은 파란색, 미토콘드리아는 녹색, 엽록체는 보라색으로 강조 표시됨발렌티나 로콘테/버클리 연구소]

이는 약 1억 년 전에 진화하기 시작한 것으로 보이는데, 이는 엄청나게 긴 시간처럼 들리지만 미토콘드리아와 엽록체와 비교하면 눈 깜짝할 사이에 일어난 일입니다.

연구진은 니트로플라스트가 다른 세포에도 존재하는지, 어떤 영향을 미칠 수 있는지 알아보기 위해 니트로플라스트에 대한 연구를 계속할 계획입니다. 한 가지 가능한 이점은 과학자들이 더 나은 작물을 재배하기 위해 질소 고정을 식물에 통합할 수 있는 새로운 길을 제공할 수 있다는 것입니다.

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