빙하 속에서 2만4000년 동안 살아남은 다세포 수생동물

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-06-08 11:03:00
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* 시베리아 영구 동토층에서 해동된 후에도 생존
* 유전 분자 DNA는 최대 백만 년 동안 얼음에서 생존할 수 있다.
* 동결은 유기체가 복잡할수록 더욱 어렵다. 포유류에서는 아직 성공하지 못해

로티퍼(Rotifer)는 얼음 속에서 2만4000년 동안 살아남았다.
다세포 수생 동물은 영구 동토층에서 해동 된 후에도 계속 살 수 있다.


부활 :
로티퍼(Rotifer)는 시베리아 영구 동토층에서 2만4000년 이상 얼어붙어 생존했으며 최근 다시 살아났다. 작은 수생 동물은 내한성으로 유명하지만 손상 없이 수천 년 동안 얼어붙을 수 있다는 사실은 새로운 것이다. 고대 얼음 샘플이 실험실에서 해동되었을 때, 작은 수생 동물은 아무 일도 없었던 것처럼 먹고 번식하기 시작했다. 연구자들이 전문 저널 "Current Biology"에 보고 한 내용이다.

▲ 이와 같은 로티퍼는 2만4000년 동안 동결된 상태에서 살아남을 수 있으며 아무 일도 없었던 것처럼 계속 살 수 있다.

© Michael Plewka


*로티퍼는 윤형동물(輪形動物, Rotifer) 또는 윤충류(輪蟲類)로 동물분류학상의 한 문(門)이며, 편충동물상문에 속하는 무척추동물로, 담수지역이나 기수지역에서 서식하는 소형 동물플랑크톤과 같은 먹이 생물이다. 증식력이 매우 높아서 10,000개체/ml이상 높은 밀도 배양이 가능하고, 증식환경(수온, 염분, DO, pH, 암모니아 등)을 적절히 잘 맞추어주면 대량배양이 가능하다.

추위에서 살아남을 수 있고 해를 끼치지 않고 얼어붙을 수 있는 유기체가 많이 있다.
특히 많은 북극 생물이 그러한 조건에 적응하고 있다. 유기체가 얼마나 오래 살아있을 수 있는지는 아직 명확하지 않다.

"부활 된" 가장 오래된 생명체에는 최대 1500년 동안 영구 동토층에서 냉동된 이끼뿐만 아니라 수 세기 동안 얼음에 보존된 박테리아와 바이러스도 포함된다. 유전 분자 DNA는 최대 백만 년 동안 얼음에서 생존할 수 있다.

영구 동토에서 2만4000년 동안 냉동

러시아의 토양 동결 연구소의 류보브 쉬마코바(Lyubov Shmakova)와 그의 동료들은 최근 얼음에서 또 다른 생존자를 발견했다. 그들은 시베리아 북동부의 알라제야 강 영구 동토층에서 드릴 코어에서 그를 추적했다.

연구팀이 실험실의 강바닥 아래에서 약 3.50 미터 아래의 한 층에서 샘플을 해동했을 때 여러 로티퍼가 그 안에서 헤엄치기 시작했다. 머리에 속눈썹으로 덮인 두 개의 바퀴 기관을 통해 음식을 회전시키는 미세한 다세포 세포이다.

면밀한 분석에 따르면 이 작은 수생 동물은 현대 오염을 통해 샘플에 들어갈 수 없었다.
영구 동토층에서 왔어야 했다. 연대 측정에 따르면 로티퍼가 태어난 층은 약 2만4000년이었고 그 이후로 영구적으로 동결되었다. 이것은 로티퍼가 이번에 얼음에서 살아남았음에 틀림 없다는 것을 의미한다.
▲ 학문명 : Rotofera

해동 후 삶이 다시 시작된다.

Shmakova의 동료 스타스 말라빈(Stas Malavin)은 "이것은 다세포 동물조차도 신진대사가 거의 완전히 중단된 상태에서 수만 년 동안 크립토 바이오 시스에서 생존할 수 있다는 가장 명확한 증거다"고 말했다. 일단 해동되면, 로티퍼는 영구 동토층에서 자랄 수 있으며 평소와 같이 수컷과 교미하지 않고 단성생식(parthenogenesis, 處女生殖)을 통해 번식할 수 있다.

유전 분석에 따르면 이 로티퍼는 오늘날 다양한 물과 기후에서 여전히 발생하는 로티퍼 그룹 인 아디네타 속에 속했다. 영구 동토층에서 발견된 종은 벨기에에서 분리된 Adineta vaga 종의 변종과 유전적으로 가장 유사하지만 그 자체의 종을 대표한다고 연구팀은 밝혔다.

냉동 손상에 대한 생화학적 보호

Rotifers는 이미 영하 20도까지의 극한 추위를 견디고 이러한 지속적인 상태에서 굶주림, 가뭄 및 산소 부족에서도 살아남는 것으로 알려져 있다. 그러나 유기체가 해를 입지 않고 얼마나 오랫동안 동결 상태를 유지할 수 있는지는 지금까지 불분명하다.

이 로티퍼가 긴 동결을 어떻게 지내는지 알아보기 위해 Shmakova와 그의 팀은 해동된 표본의 144개의 자손에 대해 다양한 동결 테스트를 수행했다.

그 결과 영구 동토 로티퍼는 몇 차례의 느린 동결 및 해동 주기를 아무런 문제없이 살아남았다. 이로 인해 조직에 잠재적으로 해로운 얼음 결정이 생성되지만 로티퍼는 손상되지 않았다. "이것은 이 Adineta 종이 기관과 세포를 위한 효과적인 생화학적 보호 메커니즘을 개발했음을 나타낸다"고 과학자들은 설명했다.
▲ 로티퍼의 한 종류 Ptygura pilula / http://www.mikro-foto.de . author : Frank Fox

cryosleep(냉동 수면) 및 cryopreservation(냉동 보존)에 관심

“우리가 발견한 메시지는 다세포 유기체도 수천 년 동안 얼었다가 다시 살아날 수 있다는 것이다. 그러한 냉동 잠은 많은 공상 과학 작가들의 꿈이다”고 Malavin은 말했다. “그러나 물론 이런 종류의 살아있는 동결은 유기체가 복잡할수록 더욱 어렵다. 포유류에서는 아직 성공하지 못했다.

연구원들은 이제 부활된 로티퍼에 대한 추가 연구를 통해 생화학적 부동액 메커니즘에 대한 더 많은 정보를 얻으려고 한다. 이러한 방식으로 얻은 지식은 세포, 조직, 장기 및 전체 유기체의 냉동 보존을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.
(Current Biology, 2021; doi : 10.1016 / j.cub.2021.04.077)
출처 : Cell Press

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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