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- 북그린란드에서 발견된 200만년 된 DNA는 독특한 생활 환경 증언
- 현재까지 가장 오래된 게놈 서열은 약 백만 년 전이며 심해의 퇴적물 코어와 시베리아 영구 동토층의 매머드 이빨에서 발견됐다.
- 생명체의 흔적, 이 곳이 200~300만 년 전에 얼음이 없고 오늘날보다 약 10도 더 따뜻했다.

가장 오래된 DNA, '잃어버린 세계' 밝혀내다.
북그린란드에서 발견된 200만년 된 DNA는 독특한 생활 환경을 증언한다.

연구원들이 그린란드 북부에서 발견된 가장 오래된 DNA를 복구했다. 200만 년 된 게놈은 지금은 척박한 극지 사막에 존재했던 독특한 환경을 보여준다. 매머드, 순록, 설치류, 조류가 풍부한 식물군 사이에서 살았고 투구게와 다양한 조류가 인근 바다에서 발견되었다. 이 "잃어버린 세계"는 오늘날의 지구에 상응하는 것이 없다고 팀은 Nature에 보고했다. 

▲ 이 무성한 서식지는 200만년 전에 현재 황량한 극지방 사막 지역인 그린란드 북부에 존재했다. © Beth Zaiken/bethzaiken.com

뼈, 치아 또는 퇴적물:
선사 시대 게놈은 과거의 생활 환경과 인류의 가계도에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다. 그러나 DNA는 영원히 지속되지 않는다. 현재까지 가장 오래된 게놈 서열은 약 백만 년 전이며 심해의 퇴적물 코어와 시베리아 영구 동토층의 매머드 이빨에서 발견되었다. 지속적으로 추운 환경 때문에 극지방의 영구적으로 얼어붙은 땅은 원시 유전 물질을 위한 특히 좋은 "냉동고"로 간주된다.

▲ 이것이 오늘날 North Greenland에서 Peary Land의 모습이다. © Svend Funder

북그린란드 극지방 사막에서 단서 찾기

북극 영구 동토층의 연구원들은 이제 또 다른 센세이션을 일으켰다. 그들은 지금까지 살아남은 가장 오래된 DNA와 독특한 "잃어버린 세계"의 흔적을 발견했다. 그들의 연구를 위해 코펜하겐 대학의 Kurt Kjaer가 이끄는 팀은 현재 지구상에서 가장 적대적인 풍경 중 하나인 그린란드 최북단에 있는 Peary Land의 극지방 사막에서 여러 퇴적물 샘플과 시추 코어를 조사했다.

오늘날 이 지역에서는 아무것도 자라지 않으며 동물은 거의 길을 잃을 정도다. 그러나 얼어붙은 퇴적물에 보존된 화석, 꽃가루 및 기타 생명체의 흔적은 일찍이 이 지역이 200~300만 년 전에 얼음이 없었고 오늘날보다 약 10도 더 따뜻했음을 시사했다. 연구자들이 Cape København Formation의 약 100m 두께의 퇴적층에서 원시 환경 DNA의 잔해를 찾는 데 충분한 이유가 있다. 그들은 5개의 샘플링 장소에서 41개의 토양 샘플을 채취하고 분석했다.

"우리는 토양이 영구적으로 동결된 상태로 유지된다면 적어도 약 50개 염기쌍 길이의 DNA 조각이 케이프 쾨벤하운 지층에서 살아남을 수 있다는 것이 타당하다는 것을 발견했다"고 팀은 설명했다.

▲ DNA 실험실에서 North Greenland의 퇴적물 코어 분석. © NOVA, HHMI Tangled Bank Studios & Handful of Films

200만 년 된 DNA

실제로 Kjaer와 그의 동료들은 그들이 찾고 있던 것을 발견했다. 그들은 퇴적물 샘플에서 28억 개 이상의 서로 다른 DNA 조각을 식별할 수 있었다. 지질 및 분자 연대 측정에 따르면 이러한 유전 물질 조각의 연대는 약 200만 년 전으로 거슬러 올라간다. "따라서 이 DNA는 이전에 시퀀싱된 다른 어떤 DNA보다 상당히 오래되었다"고 연구원들은 말했다. 이것은 영구 동토층의 영구적으로 얼어붙은 토양이 또한 유전적 타임캡슐을 나타낸다는 것을 확인시켜준다.

"DNA는 매우 빠르게 분해될 수 있지만 적절한 상황에서 우리는 이전에 감히 상상했던 것보다 훨씬 더 과거로 돌아갈 수 있음을 보여주었다"고 코펜하겐 대학의 수석 저자인 Eske Willerslev는 말했다. 발견한 DNA 염기서열이 어떤 생물체에서 유래했는지 알아보기 위해 연구팀은 이를 식물과 동물 유기체에 대한 DNA 데이터베이스와 비교했다.

▲ a. 인디펜던스 피요르드(82° 24′ N 22° 12′ W) 입구에 있는 그린란드 북부에 있는 Kap København Formation의 위치와 다른 북극 Plio-Pleistocene 화석 보유 지역(빨간색 점)의 위치. (출처:관련논문 A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA / Published: 07 December 2022 / nature)

"잃어버린 세계"의 증거

놀라운 결과:
지금은 척박하고 적대적인 북그린란드의 극지방 사막에서 한때 생명이 번성했다. DNA 샘플은 빽빽한 초목, 다양한 동물, 서늘하지만 온화하고 거주하기 좋은 기후로 종이 풍부한 생태계를 증언한다. 이 "잃어버린 세계"에서 식물은 너무 무성하게 번성하여 장비목에 속하는 마스토돈과 같은 대형 초식 동물조차도 충분한 음식을 찾았다.

구체적으로 연구자들은 102종의 서로 다른 식물 종의 DNA를 발견했으며, 어떤 경우에는 이 초목에서 나온 꽃가루와 식물 잔해가 퇴적물에 여전히 보존되어 있었다. 따라서 이 원시 환경에는 자작나무, 포플러, 버드나무, 주목, 산사나무, thuja의 드문드문한 숲이 있었다. 일부 종의 침엽수, 덤불, 허브 및 12가지 다른 유형의 풀도 200만 년 전에 Cape København에서 자랐다.

▲ a. 구성 단위를 나타내는 지역 50을 입력한다. b. 전체 퇴적물 순서가 있는 개요 지역 C. 지역 개요 D. 고대 eDNA 샘플을 발굴하고 세척하기 전 B3 유닛의 유기물이 풍부한 퇴적물의 세부 사항. (출처:관련논문 Extended Data Fig. 1: Setting A.}

▲ E. 지역 50의 B3 단위 내 영구 동토층에서 샘플링. F. 지역 B2 단위 내 메가 규모 교차 층층 바닥의 유기물이 풍부한 퇴적물. C에 있는 흰색 원은 사람의 척도를 표시한다.(관련논문 Extended Data Fig. 1: Setting A.)

몸통이 있는 동물에게도 충분한 먹이

이 원시 생태계의 야생 동물에서 더 적은 DNA가 남아 있다. 그러나 확인된 유전 물질의 잔해는 놀라울 정도로 다양한 동물군을 목격하고 있다. 따라서 토끼, 거위 및 수많은 레밍과 같은 설치류 외에도 장비목의 초기 대표자인 순록과 마스토돈도 있었다. 조각난 DNA로 인해 연구원들은 Cape København의 코끼리 친척이 매머드 또는 다른 마스토돈 그룹의 초기 대표자인지 명확하게 결정할 수 없었다.

그러나 흥미로운 점은 북극권 너머에 있는 이 "잃어버린 세계"에 매머드와 같은 장비목이 있었다면 당시의 식물군이 그들에게 충분한 먹이를 제공했음에 틀림없다는 것이다. Kjaer와 그의 동료들은 "Mastodont DNA는 이 거대한 풀을 뜯는 초식 동물의 생존 가능한 개체군을 시사한다"고 설명한다. "이를 위해서는 이전에 이 지역의 식물 화석을 기반으로 제안된 것보다 훨씬 더 생산적인 아한대 서식지가 필요했다.“

독특한 생활 환경

종합하면, DNA 샘플은 오늘날 지구상에 이에 상응하는 것이 없는 독특한 서식지를 드러낸다. "이 군집은 현대 식생과 유사하지 않은 현대 아한대 종과 북극 종의 잡종을 나타낸다."
원시 북부 그린란드의 동물 세계도 지금까지 알려진 것과 크게 다르며 지금까지의 결과는 시작에 불과하다. 더 정확하게 분석되어야 한다.
(Nature, 2022; doi: 10.1038/s41586-022-05453-y)
출처: 네이처, 케임브리지 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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