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초아노플라겔레이트(Choanoflagellaten)와 피코주엔(Picozooen) 바이러스를 삼켜 질소와 인과 같은 영양소 자신에게 공급. 최대 150㎛(나노미터)의 작은 바이러스 입자까지 삼킨다.
해양 미생물학의 새로운 관점 제시.

세계에서 최초로 발견된 바이러스 먹는 유기체
바다의 작은 단세포 유기체는 바이러스를 음식으로 사용하는 최초의 유기체다.

병원체를 먹이로 :
지금까지 바이러스를 먹는 생명체는 단 한 개도 없었다.
최근 연구자들이 처음으로 바다에서 바이러스 먹는 단일 세포 유기체를 발견했다.
초아노플라겔레이트(Choanoflagellaten)와 피코주엔(Picozooen)이라는 작은 생물은 바이러스를 삼켜 질소와 인과 같은 영양소를 자신에게 공급한다. 단세포 생물 자체가 매우 작기 때문에 최대 150㎛(나노미터)의 작은 바이러스 입자크기까지 삼킨다.

▲ 연구자들은 바이러스를 먹는 것으로 보이는 일부 초아 편모충을 발견했다. 이것은 최초로 알려진 바이러스 포식자 중 하나다. © Sergey Karpov / / CC-by-sa 3.0

바이러스는 지구상에서 가장 성공적인 거주자들이다.
그들은 모든 서식지와 거의 모든 생물에서 발생한다. 숙주 스펙트럼은 박테리아, 식물, 곰팡이 및 무척추 동물에서 포유류와 인간에 이르기까지 다양하다.
연구원들은 바이러스가 최초의 살아있는 세포와 공존했을 가능성이 있다고 제안한다.
현재 코로나 전염병은 바이러스가 새로운 숙주를 얼마나 빨리 정복 할 수 있는지 보여주고 있다.

정말 바이러스를 먹는 유기체가 어느 곳에도 없을까?

바이러스가 도처에 넘쳐나고 있지만 포식자가 없는 것 같다.
지금까지 바이러스를 먹는 것으로 알려진 생명체는 없었다.
바이러스는 많은 유기체의 소화관에서 발견될 수 있다.
그들 중 대부분은 박테리아 혹은 다른 바이러스 숙주와 함께 ‘bycatch 의도치 않은 포착’으로 도착하며 특별히 먹히지 않는다.

언뜻 보기에 Maine(마이네)에 있는 빅엘로우 해양과학 실험실(Bigelow Laboratory for Ocean Sciences)의 라무나스 슈테판아우스카스(Ramunas Stepanauskas)와 함께 연구한 연구자들이 조사한 것은 원생동물과 전혀 다르지 않은 것 같았다.
연구를 위해 그들은 해양 원생동물에 대해 북서 대서양과 스페인 지중해 연안의 샘플을 분석했다. 또한 그들이 속한 종과 그들의 식단을 결정하기 위해 거의 1천 7백 개의 서로 다른 원생생물의 DNA를 시퀀싱했다.
예상대로 이러한 단세포 생물의 대부분은 박테리아와 바이러스의 유전 물질을 포함하고 있다.

위장에 있는 바이러스, 박테리아는 없어

놀라운 것은 과학자들이 두 그룹의 원생생물에서 바이러스 DNA를 발견했지만 박테리아는 없다는 것이다.
하나는, 모든 다세포 동물의 가장 가까운 단세포 친척으로 간주되는 프릴편모라고도 알려진 초아노편모체가 있었다.
두 번째 단세포 그룹은 2013년에야 발견된 Picozoa(피코조아)다.
3㎛(마이크로미터)가 조금 넘는 크기로 바다에서 자유롭게 헤엄칠 수 있는 가장 작은 유기체다.

Stepanauskas는 "이들 원생세포의 대부분은 광범위한 바이러스의 DNA를 포함하고 있지만 박테리아는 포함하지 않는다"고 말했다. 이러한 단세포 유기체는 "bycatch"로 발견된 병원균을 섭취했을 뿐만 아니라 피코주엔은 박테리아가 들어갈 수 없는 작은 섭취구조를 가지고 있다.
이들은 이러한 바이러스의 숙주로 보이지 않는다.
연구자들이 보고한 바와 같이 대부분의 유전 물질은 바이러스를 감염시키는 박테리아에서 나왔기 때문이다.

그들은 진짜 바이러스를 먹는 유기체이어야 한다.

바이러스가 어떻게 단세포 유기체에 들어갔을까? 설명은 단 하나뿐이다.
이 원생생물은 바이러스를 먹어야 가능하다. Choanoflagellates와 Picozooen은 특별히 바이러스를 먹는 최초의 생물일 수 있다.
Stepanauskas는 “이 결과는 해양 먹이 그물에서 바이러스와 원생생물의 역할에 대한 일반적인 생각과 모순되기 때문에 정말 놀라운 일이었다”고 말했다.

▲ 과학자들은 소위 Flow Cytometrie(유세포 분석법)의 도움으로 샘플에서 원생 동물을 분리하고 조사했다. © Ramunas Stepanauskas et al.

작은 단세포 동물은 해양 환경에 풍부하고 귀중한 영양분을 제공할 수 있는 식량원을 발견했다. "바이러스는 인과 질소가 풍부하기 때문에 이들 원생생물이 탄소가 풍부한 유기 콜로이드 또는 작은 세포 식단에 좋은 추가물이다"고 Bigelow 연구소의 공동 저자 Julia Brown이 설명했다.

해양 미생물학의 중요한 행위자

이것이 확인되면 편모와 피코주엔이 해양 미생물 세계에서 중요한 역할을 할 것이다.
박테리아를 감염시키는 바이러스를 제거함으로써 그들은 환경에서 박테리아의 병원균 부하를 줄인다. 이것의 생태학적 영향은 이제 더 조사되어야 한다.

과학자들은 또한 원생생물이 삼키는 바이러스에 면역성이 있는지 여부와 그 정도를 확인할 계획이다.
예를 들어, 미래의 연구는 자신의 게놈에서 이러한 단일세포 DNA-서열을 풍부하게 했는지 그리고 감염에 대항해 어떤 보호 메커니즘을 발달시켰는지 조사 할 수 있다.
(Frontiers in Microbiology, 2020; doi : 10.3389 / fmicb. 2020.524828)
출처 : Frontiers

[더사이언스플러스=문광주 기자] "No Science, No Future"

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