광합성과 아침에 사막에 불어오는 미세한 안개로 이끼에 서식하는 조류 및 곰팡이가 살고 있다.

아타카마 사막에서 연구원들이 사막 자갈의 돌에 숨겨져 있는 세계에서 유일무이한 커뮤니티를 발견했다. 이끼에 서식하는 조류 및 곰팡이는 광합성과 아침에 사막에 불어오는 미세한 안개로  살고 있다. 연구자들은 "지오바이올로지 (Geobiology)"저널에 발표된 바와 같이 다른 알려진 바이오크러스트(bio crust)보다 물을 적게 섭취한다. 

▲ 이 아타카마 사막의 조약돌 확대도는 작은 이끼와 조류가 있는 숨겨진 초목을 보여준다. 이들은 조약돌 속까지 뻗어 있다. © Patrick Jung

아타카마, 나미브 또는 사하라와 같은 사막에는 극한의 조건이 있다. 건조하고 덥고 영양분이 거의 없다. 그럼에도 불구하고 바이오 껍질의 형태를 포함하여 많은 생명이 있다. 그들은 이끼류, 시아노 박테리아 및 조류로 구성되어 있으며 바닥을 밀리미터 두께의 층으로 덮을 수 있다. 크립토가무스 토양 크러스트 (cryptogamous soil crust)라고도하는 이 커뮤니티는 지구 표면 전체의 약 12​​%를 차지하므로 전 세계 물질주기에서 중요한 역할을 하는 것으로 간주된다.

그러나 지금까지는 바이오크러스트가 발생하는 부분과 이러한 숨겨진 유기체 커뮤니티가 존재하는 변형만 있다.

▲ 아타카마 사막 위치

아타카마의 사막 광물에 무엇이 숨겨져 있을까?

연구자들은 지구상에서 가장 건조한 사막인 아타카마에서 완전히 새로운 유형의 바이오크러스트를 발견했다. 사막의 자갈이 짙은 광대한 지역은 오랫동안 알려져 왔다. 지금 까지 이 장소는 사막 광택-무생물, 미네랄 껍질로 생각되었다. 독일 카이저스라우테른 공대의 패트릭 융 (Patrick Jung) 교수는 “안개가 뜰 때 검은색이 더 강렬 해지는 것을 발견했다.”고 보고했다.

연구진은 사막 지표에서 어둡게 채색되는 석영과 화강암으로 만들어진 약 6mm(밀리미터) 크기의 작은 사막 자갈 돌 샘플을 채취했다. 그런 다음 실험실에서 지각의 구성과 특성을 분석하고 미량의 생명 또는 대사 활동을 조사했다.

미네랄 크러스트 대신 유기체 네트워크

그들은 찾고 있던 것을 발견했다. 아마도 순수한 미네랄 크러스트는 이끼, 곰팡이, 시아노박테리아 및 조류로 서로 잘 뒤엉켜 만들어진 살아있는 구조로 밝혀졌다. 분석에서 알 수 있듯이 사막 자갈의 어두운 코팅의 최대 90%는 작은 유기체로 구성되었다. 융 교수는 “우리는 새로운 유형의 생물학적 표면을 다루고 있다.”고 보고했다.

물과 빛이 있을 때, 이 작은 사막 거주자들은 활동적이 되어 광합성을 시작한다. 이전에 알려진 바이오 크러스트와 달리, 아타카마 사막의 이 지역 사회는 이미 약간의 습기가 필요하다고 연구원들이 보고했다. 이끼와 조류는 단지 0.25 밀리리터의 물에서 활성화된다. 이는 다른 지역에서 알려진 가장 건조한 바이오 크러스트의 절반에 불과하다.

결과적으로 때때로 사막 위에 형성되는 희소한 아침 안개가 이 유기체에 충분하다. "이러한 지각은 매우 독특하다. 안개의 모든 뭉치가 사막의 숨결이어서 바로 생물학적 활동이 뒤따른다."라고 Jung과 그의 팀은 설명한다.
돌 속까지 살아

또한 특이한 점은, 이 유기체는 자갈 크기의 과립만 식민지화하는 것 같다. 그들은 그들을 감싸고 있을뿐 아니라 심지어 그것들을 관통한다. 융과 그의 연구팀은 “집단화된 자갈을 통한 횡단면에서 이끼의 곰팡이 균사가 과립 내부로 침투한 것으로 밝혀졌다.”고 밝혔다. 다공성 암석 구조와 과립의 밝은 색상 덕분에 균사에 포함된 조류는 여전히 광합성을 수행 할 수 있다.

이것은 이 공동체가 이전에 알려진 모든 바이오 크러스트와 분명히 구별된다.
연구진은 “이 생체 생태는 토양 표면과 암석층 사이에 과도기적 형태를 형성하는 것으로 보인다”고 말했다. "그러한 이유로 우리는 그릿 크러스트-자갈 또는 자갈 크러스트를 세례 화했습니다."이끼의 얇은 부분은 또한 이끼가 돌을 관통 할뿐만 아니라 조직에 박힌 미네랄 조각이 있음을 보여주었습니다.

▲ 아타카마 : 사막 바닥의 광대한 회색 어두운 지역이 눈에 띈다. © Patrick Jung

풍화 및 토양 형성 행위자

연구원들은 이 새로운 크러스트의 이끼류, 조류 및 시아노 박테리아가 이 돌을 서식지로 사용할 뿐만 아니라 생물학적 풍화에 적극적으로 기여 한다고 추측한다. 융과 그의 팀은 “바이오크러스트는 고대부터 광물질의 풍화와 토양 형성에 중요한 역할을 해왔다. 그러한 암호 껍질은 아마도 초기 지구의 땅을 식민지로 만든 최초의 생물일 것이다.

연구원들에 따르면, 현재 아타카마에서 발견된 커뮤니티는 비슷한 환경에서 선구적인 역할을한다. 그루스(Grus; 풍화산물) 크러스트는 빛, 물, 광물에서만 유기 물질을 생산하기 때문에 다른 더 높은 유기체의 생명에 기초를 제공한다. 융과 그의 동료들은 “오늘날 아타카마 사막의 굳은 지각 공동체는 매우 원시적인 형태의 공동체를 현대적으로 대표 할 수 있다”고 말했다.

연구원들에 따르면, 이 독특하고 흥미로운 생태계는 더 자세히 연구되어야 한다.
연구팀은 “종 구성뿐만 아니라 활성과 생존을 가능케 하는 생태 생리학적 특성을 더 잘 이해할 수 있도록 더 많은 연구가 필요하다”고 말했다.

(2020 년 지질학; doi : 10.1111 / gbi.12368)
출처 : 독일 카이저스라우테른 공대

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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