이 작은 유기체는 복잡한 포자로 구성되어 연어의 근육 조직에 틀어 박혀있다. 다른 점액포자충류(Myxozoa)경우 처럼, 전염성 상태의 여러 다른 세포로 구성된다.

미토콘드리아 없이 에너지를 생산하는 기생충이 처음으로 발견됐다. 이는 자포생물에 속하는 연어기생충이다. 따라서 호기성 세포 호흡이 없을 수도 있다. 이 자포동물에서는 세포의 발전소가 감소하고 미토콘드리아 기능에 대한 모든 유전자도 발견되지 않았다. 이것은 이 기생충이 산소가 적은 조직에 살고 있다는 사실로 설명 할 수 있다. 그러나 그가 어떻게 에너지를 생산하는지는 여전히 의문이다.

▲ 연어 기생충 Henneguya salminicola의 포자-이 ciandarian은 호기성 세포 호흡이 없는 것으로 알려진, 최초의 다세포 동물이다. © Stephen Douglas Atkinson

미토콘드리아는 우리 세포의 에너지 공급원이며 모든 진핵 세포의 필수 부분이다.
미토콘드리아를 통해 세포는 산소를 소비하면서 고에너지 분자를 생성 할 수 있기 때문이다.
호기성 세포 호흡을 위한 이들 세포소기관은 심지어 자신의 게놈을 가지고 있으며, 이는 주로 난자 세포를 통해 전달된다. 지금까지 미토콘드리아들의 호흡 사슬을 부분적으로 또는 완전히 차단한 진핵 생물은 소수만 알려져 있다. 지금까지는 전통적인 세포 호흡이 필요하지 않은 다세포 동물이 있는지 논란의 여지가 있었다.

미토콘드리아 게놈이 없는 유기체

텔 아비브 대학교의 다나아나 야할로미(Danaana Yahalomi) 주변의 연구자들이 그러한 동물을 발견했다. 그것은 자포동물에 속하는 물고기 기생충 Henneguya salminicola 이다. 이 작은 유기체는 복잡한 포자로 구성되어 연어의 근육 조직에 틀어 박혀있다. 다른 점액포자충류(Myxozoa)경우 처럼, 이 포자는 전염성 상태의 여러 다른 세포로 구성된다.

연구원들이 이 연어 기생충의 게놈을 시퀀싱했을 때, 그들은 특이한 것을 발견했다.
Henneguya salminicola의 세포에는 미토콘드리아와 같은 소기관이 있지만 미토콘드리아 게놈은 더이상 포함되지 않았다. 야할로미(Yahalomi)와 그의 동료들이 보고한 것처럼, 미토콘드리아 기능에 중요한 유전자의 상당 부분도 기생충의 핵 DNA에서 빠져 있다.

더이상 호기성 세포 호흡이 아니다.

이것의 의미는 다음과 같다.
연어 기생충 Henneguya salminicola는 호기성 세포 호흡 능력을 상실했다.
그는 진핵 세포의 기본 능력을 포기한 최초의 다세포 동물일 수 있다.
Yahalomi의 동료 도로시 후촌(Dorothee Huchon)은 “호기성 호흡은 동물계에서 어디에나 존재했다. 하지만 지금은 그렇지 않다는 것을 확인했다.”고 말한다.

연구원들은 물고기 기생충이 주로 저산소 조직에 살고 있다는 사실 때문에 호흡을 포기했다고 추측한다. 혐기성 조건에 대한 이러한 적응은 이미 일부 아메바 및 마스카라와 같은 단세포 진핵생물로 부터 알려져 있다. Yahalomi와 그의 팀은 “우리의 발견은 이러한 형태의 적응이 단세포 진핵생물에만 국한된 것이 아니라 다세포 기생 동물에서도 발달했음을 확인시켜 준다”고 말했다.

▲ Henneguya salminicola에서 포자의 형광 이미지. © Stephen Douglas Atkinson

지금까지 수수께끼 같은 에너지 원

그러나 지금까지 Henneguya salminicola가 그의 에너지를 얻는 방법은 수수께끼였다. Huchon 박사는 “생선 조직의 주변 세포에서 그것들을 추출 할 수 있지만 혐기성 단세포 유기체와 마찬가지로 무산소 호흡이 가능하다”고 말했다. 어류 기생충이 미토콘드리아의 기능을 차단했지만 여전히 내부 막을 가진 소기관이 있다는 사실은 이러한 소기관이 잘못 사용되고 있음을 나타낼 수 있다.

Huchon은 “우리의 발견은 진화가 이상한 길을 걸을 수 있다는 것을 보여준다."고 말한다.
호기성 호흡은 중요한 에너지 원천이다. 그러나 우리는 이 중요한 대사 경로를 포기한 동물을 발견했다." 이제 Henneguya salminicola가 하고있는 일을 밝혀내기 위한 추가 연구가 진행되고 있다.

(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; doi: 10.1073/pnas.1909907117)

출처: PNAS, American Friends of Tel Aviv University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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