인간을 튀기는 온도에도 불구하고 '심층 생물권'의 생명체가 번성하는 방법

2016년 과학 탐사에서 미생물이 화씨 250도에 가까운 온도에서 살고 있는 지하 서식지가 발견되었습니다. 이제 후속 연구는 이 놀라운 미생물 군집이 어떻게 더위를 이겨낼 수 있는지 보여줍니다.

네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 발표된 새로운 연구 에 따르면 높은 대사율은 해저 깊숙이 묻힌 퇴적물에 사는 미생물의 생명을 가능하게 합니다 . 캘리포니아 대학 로스엔젤레스의 해양 지구미생물학자인 Tina Treude가 이끄는 이 연구는 지하 미생물을 새로운 시각으로 조명하여 그 중 일부가 놀랍도록 활동적이며 깊고 뜨거운 조건에서 번성할 수 있음을 보여줍니다.

“우리는 깊은 생물권의 미생물이 백만 년 된 묻힌 유기물의 마지막 잔해를 천천히 갉아먹는 극도로 느린 공동체라는 것을 항상 발견했습니다. 그러나 깊은 생물권은 놀라움으로 가득 차 있습니다. ”라고 덴마크 오르후스 대학의 미생물학자인 보 바커 요르겐센 은 캘리포니아 대학 보도 자료에서 말했습니다. "심해저에서 이렇게 높은 온도에서 높은 신진대사율로 번성하는 생명체를 찾는 것은 생명체가 지구 밖의 행성체의 유사한 환경에서 어떻게 진화하거나 생존할 수 있는지에 대한 우리의 상상력을 키웁니다."

새로운 연구에 참여하지 않은 Woods Hole Oceanographic Institution의 지질학자인 Virginia Edgcomb은 이메일에서 "우리는 해저 또는 해저 깊이 때문에 미생물 활동이 중요하지 않다고 가정할 수 없기 때문에 이 연구 에 흥분합니다. 특히 "탄소와 에너지의 충분한 공급원을 이용할 수 있을 때" 극한의 온도.

이 경우 필요한 탄소 및 에너지 공급원은 일본 앞바다 난카이 트로프 섭입대에서 발견되었습니다. 7년 전, 같은 팀이 이끄는 과학 탐험대가 해저 1,200미터 아래를 뚫고 해양 퇴적물 샘플과 극한성 미생물의 증거를 끌어냈습니다. 그들은 깊은 해저 생물권의 온도 한계와 이 극단적인 서식지에 생명체가 거주할 수 있는 정도를 조사하기 위해 그렇게 했습니다. 놀랍게도 그들은 화씨 250도(섭씨 120도)에 달하는 온도에도 불구하고 번성하는 것으로 보이는 작은 미생물 군집을 발견 했습니다. 이것이 어떻게 가능한지 연구원들에게 완전히 명확하지 않았기 때문에 추가 연구가 필요했습니다.

새로운 조사를 위해 Treude와 그녀의 동료들은 방사능 추적자 실험을 실행하여 미생물의 대사율을 측정했으며, 이는 오염을 방지하기 위해 고도로 멸균된 조건에서 수행했습니다. 미생물의 낮은 인구 밀도를 감안할 때 이것은 쉽지 않았습니다 . 침전물의 입방센티미터당 500개 미만의 세포가 존재했습니다. 팀은 또한 관찰된 대사율이 미생물의 자연 환경에서와 동일하게 실험실에서 동일하도록 특별 조치를 취 했습니다.

이 작업은 미생물의 빠른 신진대사를 발견하는 결과를 가져왔고, 연구자들은 이것이 미생물이 극한의 조건에서 생존할 수 있게 해준다고 말합니다 . 과학자들은 미생물이 열에 의해 손상된 세포를 복구할 수 있도록 높은 대사율이 필요하다고 이론화했습니다 .

Treude는 "세포 구성 요소에 대한 열 손상을 복구하는 데 필요한 에너지는 온도에 따라 급격히 증가하며 이 에너지의 대부분은 아미노산의 지속적인 변경과 단백질 기능 손실에 대응하는 데 필요할 것 같습니다."라고 말했습니다.

동시에 미생물 은 유기 물질, 특히 해양 퇴적물 을 통해 새는 물에서 나오는 수소와 아세테이트의 가열로 공급되는 영양분에 충분히 접근할 수 있습니다 .

새로운 관찰은 "많은 사람들에게 반직관적으로 보일 수 있습니다. 즉, 이 위치에서 생명체의 열적 한계에 가깝게 살고 있는 세포와 우리가 간신히 생명체를 내뿜을 것으로 예상되는 해저 깊숙한 곳에서 사는 세포는 실제로 매우 활동적입니다. "라고 Edgcomb은 말했습니다. 그러나 그들의 높은 활동 속도에는 매우 흥미로운 이유가 있습니다. "열 전지 손상을 복구하여 생존할 수 있도록 충분한 에너지를 제공할 수 있기 때문입니다."

이 연구와 관련이 없는 델라웨어 대학교의 제니퍼 비들(Jennifer Biddle) 부교수는 이메일에서 새로운 연구 가 미생물 군집의 변화와 세포 분열의 증가를 보여주는 기존 연구 를 "잘 수행된 것 같다"고 "훌륭하게 칭찬한다"고 말했습니다. 침전물의 온도가 높아짐에 따라 이온 . 새로운 논문에서 제시한 주장은 세포가 이미 묻힌 후에야 작동이 시작된다는 것입니다. 이는 Biddle이 공동 저술한 최근 연구 와 일치하는 결과입니다. 성장할 수 있는 힘이 충분하다"고 말했다 .

Biddle은 한 가지 제한 사항 은 연구자들이 미생물 활동을 설명 했지만 문제의 미생물을 식별하거나 이름을 제공하지 않았다고 말했습니다. 그녀는 "누가 거기에 있는지 아는 것이 좋을 것이므로 그들이 얼마나 빨리 갈 수 있는지 더 잘 예측할 수 있습니다"라고 말하면서 "이 지하 계통 중 일부를 배양하여 열 범위 및 이 환경에 적응했을 수 있습니다."

흥미롭게도, 이 해저 미생물은 우리가 알고 있는 생명의 열 한계에 접근하지만 일부 과학자들은 미생물이 더 뜨거운 환경에서도 생존 할 수 있다고 생각합니다. 훨씬 더 극단적인 미생물이 여전히 발견되기를 기다리고 있을 수 있으므로 다음번에는 좀 더 깊이 파헤쳐야 할 것 같습니다 .

더보기 : 고대 미생물이 해저에서 1억 년 만에 생명을 얻 습니다.