16억 3천만년 된 화석이 다세포 생명체의 역사를 다시 쓸 수도 있다

[힘힘]

16억 3천만년 된 화석이 다세포 생명체의 역사를 다시 쓸 수도 있다

이 발견은 지구상의 "지루한 10억" 진화 기간이 결국 그다지 지루하지 않았음을 암시합니다.

Chuanlinggou층의 Q. magnifica 의 투과광(TL) 현미경 사진  . (제공: Miao, L., Yin, Z., Knoll, AH, Qu, Y., & Zhu, M.,  Science Advances , 2024.)

주요 시사점

• 과학자들은 최근 모든 동물, 식물, 균류를 포함하는 진핵생물의 진화 연대표를 다시 쓰는 16억 3천만년 된 화석이 발견되었다고 보고했습니다. 
• 고대 유기체는 과학자들로 하여금 다세포 생물이 진화한 속도를 다시 생각하게 만들고 있습니다. 
• 이번 발견은 지구상의 초기 생명체에 대한 다른 근본적인 가정에 도전하는 연구가 점점 늘어나는 데 기여하고 있습니다. 

야스나 호지치

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16억 3천만년 된 화석이 페이스북에서 다세포 생물의 역사를 다시 쓸 수도 있습니다

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16억 3천만년 된 화석이 다세포 생물의 역사를 다시 쓸 수도 있습니다.

Maoyan Zhu 박사가 처음으로 지구상의 초기 생명체에 대한 생각을 바꿀 화석을 보았을 때, 그는 중국 북부에 있는 그의 친구인 Shixin Zhu를 방문 중이었습니다.

How does the brain keep time? It may rely onthe body

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난징 지질학 및 고생물학 연구소의 고생물학자인 Zhu 박사는 Big Think에 “스신의 소파 옆에는 아름다운 화석 몇 개가 있었습니다.”라고 말했습니다. “하나는 유난히 컸습니다. 그것은 현대 해초 화석을 생각나게 했습니다. Shixin이 나에게 그 암석의 나이가 15억 6천만년이라고 말했을 때 나는 이것이 뭔가 특별한 것이라는 것을 즉시 깨달았습니다.”

연구팀과 함께 두 사람은 화석을 공식적으로 분석하고 2016년에 결과를 발표했습니다. 그들은 이 화석이 모든 동물, 식물 및 균류와 관련된 가장 오래된 것으로 알려진 다세포 진핵생물 이라고 설명했습니다. 처음에 팀은 화석의 이름을 지정하지 않았고 대신 다른 종과의 분류학적 관계보다는 중요한 물리적 특징을 설명하는 데 중점을 두었습니다.

이 우연한 발견은 Zhu 박사와 그의 동료들을 일련의 발견으로 이끌었고, 이는 올해 1월 또 다른 획기적인 발견인 16억 3천만년 된 다세포 진핵생물의 출판으로 정점에 달했습니다 . Science Advances 에 게재된 이 기사는 지구상의 초기 생명체가 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡했음을 보여줍니다.

인생의 타임라인을 수정하다

생물학자들은 생명체를 진핵생물과 원핵생물이라는 두 가지 주요 범주로 분류합니다. 모든 동물, 식물, 균류를 포함하는 진핵생물은 DNA가 핵에 둘러싸여 있는 세포를 가지고 있는 반면, 원핵생물은 자유롭게 떠다니는 DNA를 가지고 있습니다. 원핵생물은 약 40억년 전에 진화했습니다. 최초의 단세포 진핵생물은 거의 20억년 후에 합류했습니다. 

2016년 Zhu 박사와 그의 동료들이 해초처럼 생긴 커다란 화석에 대해 출판하기 전에는 6억년 전으로 거슬러 올라가는 가장 오래된 것으로 알려진 다세포 진핵생물이었습니다. 이는 2016년에 발견된 15억 6천만년 된 거대한 화석이 다세포 생물의 진화를 무려 10억년이나 뒤로 밀었다는 것을 의미합니다. 

이 발견은 과학계에 파문을 일으켰고 Zhu 박사와 그의 팀은 Shixin Zhu가 화석을 발견한 중국 북부의 Yanshan 지역을 계속 연구하도록 동기를 부여했습니다. 이번에 연구자들은 세포 구조가 더 잘 보존된 더 작은 표본을 찾았습니다.

Zhu 박사와 난징 연구소의 또 다른 고생물학자인 Lanyun Miao 박사는 이미 Yanshan 지역의 Chuanlinggou 층에서 16억 3천만 년 된 셰일 암석을 수집하고 연구하고 있었습니다. 이제 그들은 고대의 다세포 생물에 대한 더 많은 증거를 찾기를 희망하면서 새로운 관심과 관점으로 샘플을 살펴보았습니다.

Chuanlinggou층의 Q. magnifica 의 현미경 사진  . (제공: Miao, L., Yin, Z., Knoll, AH, Qu, Y., & Zhu, M.,  Science Advances , 2024.)

결국, 그들은 그들이 찾고 있던 것을 발견했습니다. 셰일 샘플 안에는 Qingshania magnifica의 매우 잘 보존된 미세화석이 있었습니다. 현대 기술을 사용하여 팀은 이 표본이 다세포 진핵생물이라는 것을 결론적으로 입증할 수 있었습니다.

이번 발견은 다세포 생물의 진화 시간표를 7억년 더 연장하고 진화 속도와 수십억 년 전 생명체의 모습에 대한 근본적인 가정에 도전합니다.

Q. 마그니피카: 최초의 다세포 유기체?

연구진은 Q. magnifica가 현대 식물처럼 원통형 세포가 세포벽과 결합되어 있다고 설명했습니다. 일부는 세포에 회전타원체 구조를 갖고 있었는데, 이는 이들이 포자로 번식했음을 시사합니다. 연구팀은 Q. magnifica가 광합성을 한다는 가설을 세웠고, 이를 증명할 수는 없지만 오늘날의 현대 녹조류와 관련된 멸종 그룹일 수 있다고 제안했습니다. 

Zhu 박사에게 이번 발견의 가장 흥미로운 점은 Q. magnifica가 가장 초기에 알려진 단세포 진핵생물보다 훨씬 젊지 않다는 것입니다. 그들이 매우 밀접하게 공존했다는 사실은 다세포 생물이 유카리아 시대 초기에 엄청나게 진화했음을 암시합니다.

“가장 오래된 단세포 진핵생물은 이 다세포 표본과 거의 같은 나이입니다. 이는 다세포 생물이 진핵생물 영역에서 상대적으로 초기에 진화했음을 시사한다는 점에서 흥미로운 발견입니다. 단세포 조상에서 다세포성으로 진화하는 것이 어려운지에 대해 사람들이 다르게 생각하게 만들 수도 있습니다.” 

Zhu 박사는 또한 또 다른 잠재적인 설명을 언급했습니다. 과학자들은 아직 가장 오래된 단세포 진핵생물을 발견하지 못했습니다.

"아직 우리에게 알려지지 않은 진핵생물의 선사시대가 있을 수 있으며, 잠재적으로 진핵생물의 진화 연대표를 과거로 훨씬 더 뒤로 밀어낼 수도 있습니다." 

이는 생물학적 물질이 수백만 년에 걸쳐 보존되려면 수많은 요소가 완벽하게 수렴해야 하기 때문에 화석 증거에만 의존하는 데 따르는 본질적인 어려움을 강조합니다. "이 고대 지층에서 표본을 찾는 것은 특히 어렵습니다. 특히 광범위한 지각 활동으로 인해 완벽한 조건을 찾는 것이 더욱 어려워졌던 18억년 전 이전에는 더욱 그렇습니다."라고 Zhu 박사는 말했습니다.

'지루한 10억'에 대한 재검토

Zhu 박사와 그의 팀이 발견한 대형 화석과 Q. magnifica 는 이 표본이 18억년에서 8억년 전 사이의 기간인 "지루한 10억 시대" 동안 지구의 해양에 살았음을 의미합니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 시대는 진화와 생태학적 변화가 최소화되는 것이 특징입니다.

그러나 Q. magnifica는 과학자들이 이 시대를 다시 생각하게 만들 수도 있습니다. Zhu 박사가 말했듯이, "Boring Billion은 결국 그다지 지루하지 않았을 것입니다."

“진화적 변화가 부족하다고 인식된 것은 생물학의 문제가 아니라 보존의 문제였을 수도 있습니다. 화석이 없을 뿐입니다. 사실, 오래된 샘플을 연구하는 것이 더 어렵고, 어쨌든 많은 사람들은 많은 것을 찾지 못할 것이라고 가정합니다. 나는 우리의 발견이 지구 과학 공동체 전체(고생물학자, 화학자, 지질학자)가 이 오래된 암석에 더 많은 관심을 기울이고 소위 Boring Billion에서 일어난 일에 더 많은 빛을 비추도록 자극하기를 바랍니다.”

그럼에도 불구하고, 더 발전되고 다양한 세포를 가진 최초의 복잡한 다세포 유기체는 Q. magnifica 이후 10억 년 동안, 즉 약 5억 3900만 년 전 잘 문서화되어 있는 캄브리아기 폭발에 가까운 10억 년 동안 나타나지 않았습니다 .

Zhu 박사는 “단세포 진핵생물에서 다세포 진핵생물로의 전환은 우리가 생각했던 것만큼 오래 걸리지 않은 것 같습니다.”라고 말했습니다. "그러나 오늘날 우리가 보고 있는 세상으로 이어질 매우 복잡한 다세포 생물의 진화에는 훨씬 더 긴 시간이 필요하다는 것은 일리가 있습니다."

Q. magnifica 의 재발견

이름인 Qingshania magnifica 에 관해서 Zhu 박사는 그의 팀이 이 종을 공식적으로 발견한 최초의 사람이라고 가정하고 이름에 대한 아이디어를 놓고 논의 중이라고 말했습니다. 그것은 그들이 무명의 중국 저널에서 우연히 1989년 논문을 발견했을 때까지였으며 , 거기서 그들은 그들의 표본과 일치하는 섹션과 공식적인 설명을 보았습니다. 이 초기 논문의 저자는 공식적으로 종의 이름을 " Qingshania magnifica"로 명명했습니다. 

Zhu 박사는 “이것은 새로운 방법과 새로운 비전 및 맥락이 무엇을 할 수 있는지를 보여줍니다.”라고 말했습니다. “당시에는 중요성이 평가되지 않은 무명의 저널에 잃어버린 논문이 너무 많습니다. 많은 경우 초기 연구자들은 자신이 발견한 내용을 완전히 이해할 수 있는 기술이나 도구가 없었습니다.”