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- 유럽에서 가장 오래된 나무인 그리스 북부의 뱀가죽 소나무는 수령이 약 1,080년
- 노스캐롤라이나의 한 습지에서 발견한 Taxodium distichum은 적어도 2,624년
- 식물종의 정상적인 돌연변이율을 알면 고해상도 DNA 분석 비교를 통해 표본의 나이 알아
- 발트해의 해초 복제물은 1,400년 된 것

가장 오래된 것으로 알려진 해양 식물 발견
발트해의 해초 클론은 1,400년이 넘었다

고대 클론:
발트해에 있는 눈에 띄지 않는 해초 조각이 진짜 메두셀라로 밝혀졌다. 이것은 알려진 가장 오래된 바다 식물이다. 새로운 유전적 연대 측정법을 통해 밝혀진 바에 따르면, 이 해초 클론의 첫 번째 새싹은 약 1,400년 전에 자랐다. 이는 이 해초가 대부분 나무보다 오래되었다는 의미다. 이 식물은 유전적으로 동일한 주자를 통해 무성생식을 하기 때문에 상세한 돌연변이 비교를 통해서만 연대를 알 수 있다. 

▲ 이 해초 초원은 복제품이다. 모든 새싹은 유전적으로 대체로 부모 조직의 확장과 동일하며 이는 식물 전체가 고대가 될 수 있다는 의미다. © Pekka Tuuri

특히 오래 사는 식물에 관해서라면 우리 대부분은 이유 없이 나무를 생각한다. 결국, 일부 나무 종은 수백 년에서 수천 년까지 살 수 있다. 유럽에서 가장 오래된 나무인 그리스 북부의 뱀가죽 소나무는 수령이 약 1,080년이다. 생물학자들이 노스캐롤라이나의 한 습지에서 발견한 대머리 사이프러스(Taxodium distichum)는 훨씬 더 오래되었다. 적어도 2,624년은 되었다.

식물 클론 자체

메두셀라는 또한 해초(Zostera Marina)와 같이 명백히 수명이 짧고 분해되기 쉬운 바다 식물에도 존재한다. 그러나 이들 식물은 복제를 통해 무성생식을 하기 때문에 노화가 즉시 눈에 띄지 않는다. GEOMAR Helmholtz 해양 연구 센터 Kiel의 Lei Yu와 그의 동료들은 "단일 접합체에서 시작해 세포는 새로운 새싹으로 발전하며 몇 년 후에는 종종 모 조직과 생리학적으로 독립된다"고 설명했다.

싹이 트는 새싹은 해초 식물의 외부 활력을 보장한다. 유전적으로 소위 클론 종의 어린 새싹은 여전히 ​​동일한 유기체에 속한다. 해초의 경우 복제 초원은 축구장 크기에 달할 수도 있다. 그러나 원래의 시조 식물의 조직을 식별하기 어렵거나 보존되지 않기 때문에 전체 클론 표본의 나이를 결정하는 것이 쉽지 않은 경우가 많다.

분자시계로서의 돌연변이

이제 Yu 팀은 그러한 클론 식물 종의 나이를 결정하는 방법을 개발했다. 시간이 지남에 따라 영양 자손에 축적되는 해초 새싹 세포의 돌연변이가 지표 역할을 한다. 문제가 되는 식물종의 정상적인 돌연변이율을 알고 있다면 고해상도 DNA 분석과 DNA 비교를 통해 표본의 나이를 알아낼 수 있다.

해조류의 경우 Yu와 그의 동료들은 이 종의 평균 돌연변이율을 결정하기 위해 17년 동안 실험실에서 배양한 해조류 클론을 조사했다. 이를 고해상도 참조 게놈과 비교함으로써 그들은 해초 Zostera Marina에 대한 일종의 분자 시계를 개발했다. 이 유전자 시계를 비교함으로써 이제 각 클론의 나이를 매우 정확하게 결정할 수 있다.

발트해의 해초 복제물은 1,400년 된 것

Yu와 그의 동료들은 이 분자시계를 사용해 태평양에서 대서양과 지중해에 분포하는 해초에 대한 전 세계 게놈 데이터를 조사했을 때 그들이 찾고 있던 것을 바로 가까운 곳에서 발견했다. 발트해다. 혹독한 조건과 변화무쌍한 환경에도 불구하고, 이 클론은 1,402년이라는 자랑스러운 나이에 도달했다. 따라서 그 역사는 인류가 이주하던 시대로 거슬러 올라간다.

따라서 이 해초는 유럽에서 가장 오래된 나무보다 오래됐으며 그린란드 상어나 북극 아이슬란드 홍합의 나이 제한보다 훨씬 더 오래 살았다. 아마도 더 오래되었을 것이다. “우리는 지중해와 호주 해안에서 10km 이상 분포하는 Posidonia(Neptune grass) 속의 다른 해초 종과 그 복제품이 훨씬 더 오래된 연령 값을 가질 것으로 예상한다. GEOMAR의 수석 저자인 Thorsten Reusch는 "그들은 지구상에서 가장 오래된 유기체다"고 말했다.

연대 측정은 다른 클론 종에도 적용 가능

그와 그의 팀이 개발한 시계는 이제 산호, 조류, 갈대나 딸기와 같은 식물에 이르기까지 클론 번식이 가능한 다른 종에 적용될 수 있다. Reusch는 "이러한 데이터는 진화 생물학의 오랜 미스터리 중 하나, 즉 왜 그렇게 큰 클론이 가변적이고 역동적인 환경에도 불구하고 존재할 수 있는지를 해결하기 위한 전제 조건이다"고 말했다.

참고:Nature Ecology & Evolution, 2024; doi: 10.1038/s41559-024-02439-z)
출처: GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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