해면동물이 가장 오래된 동물일까?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-10-13 12:11:45
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- 약 6억 3천만 년에서 5억 4천 1백만 년 전, 에디아카라기에 최초의 다세포 동물이 진화
- 인간의 콜레스테롤은 탄소 원자 27개를 가진 스테로이드인 반면, 식물은 탄소 원자 29개
- 해면동물의 조상은 5억 5천만 년 전 에디아카라기의 진화적 "실험 단계"에 형성된 동물계의 최초의 주요 집단이었을 가능성 크
약 6억 3천만 년-5억 4천 1백만 년 전, 에디아카라(Ediacariums)기에 최초의 다세포 동물이 진화했다. 그러나 이 에디아카라 동물군은 오늘날 우리가 알고 있는 동물과는 거의 닮지 않았다. 어떤 동물은 머리나 내장이 없는 관이나 잎 모양의 구조를 닮았고, 어떤 동물은 반쯤 부풀어 오른 에어 매트리스를 닮았다. 따라서 이 기괴한 생물들이 오늘날 동물계의 주요 그룹의 직계 조상이었는지, 그리고 만약 그렇다면 어떤 그룹의 직계 조상이었는지는 불분명하다. 해면동물과 유즐동물 모두 유력한 후보로 여겨진다.
지표로서의 분자 화석
이제 생화학적 유물이 이 논란의 여지가 있는 문제를 해결했을지도 모른다. 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 루브나 샤와르(Lubna Shwar)와 동료들은 연구를 위해 오만, 인도, 시베리아의 에디아카라기 암석층에서 특수 분자인 스테레인을 탐색했다. 네 개의 연결된 탄화수소 고리로 구성된 이 유기 화합물은 모든 스테로이드의 중심 골격을 형성하며, 따라서 진핵생물의 필수 세포 구성 요소를 형성한다.
여기서 중요한 요소는 스테로이드의 종류와 스테레인 유물이 어떤 생물이 스테로이드를 생성하고 남겼는지에 대한 정보를 제공한다는 것이다. 예를 들어, 인간의 콜레스테롤은 탄소 원자 27개를 가진 스테로이드인 반면, 식물 스테로이드는 보통 탄소 원자 29개를 가지고 있다. 다세포 생물 중 뿔해면동물(Demospongiae)에서만 생성되는 특정 C30 스테레인은 훨씬 더 이색적이다.
"따라서 C30 스테란을 발견하는 것은 매우 드문 일이다"고 샤와르는 설명한다. 그와 그의 동료들은 몇 년 전 에디아카라기 암석 샘플에서 이미 이 분자들을 확인했다. 그러나 당시 이 분자들이 실제로 다세포 생물에서 유래했는지는 여전히 논란의 여지가 있었다.
초기 해면동물의 생화학적 지문
새로운 분석 결과, 에디아카라기 암석에는 C30 스테란뿐만 아니라 훨씬 더 희귀한 두 가지 형태의 C31 스테란도 포함되어 있는 것으로 나타났다. 이러한 분자 중 일부는 순전히 지구화학적으로 생성될 수도 있지만, 연구진은 "이전에 알려지지 않았던 스테란은 매우 선택적인 변이체 분포를 보인다"고 설명했다. 이는 이러한 화합물의 생물학적 기원을 시사한다.
샤와르와 그의 연구팀은 추가적인 실험실 실험을 통해 이 분자 화석이 한때 어떤 스테로이드에서 진화했을지 조사했다. 그 결과, 단세포 조류를 포함하여 이러한 특정 C31 스테로이드를 생성할 수 있는 생물은 극소수에 불과하다는 것이 밝혀졌다. 그러나 이 조류는 극히 미량의 스테로이드만 생성하며, 에디아카라기에는 C30 스테로이드에 대한 유전적 설계도가 부족했다. 따라서 암석에서 발견되는 두 번째 스테란 그룹에 대한 설계도도 부족했다.
하지만 뿔해면동물의 경우는 다르다. 샤와르와 그의 연구팀은 일부 종이 여전히 C30과 C31 스테로이드를 생성한다는 것을 증명했다. 해면동물의 계통 또한 에디아카라기까지 거슬러 올라갈 수 있다. 연구진은 "이에 대한 증거는 최근 중국 남부에서 발견된 헬리콜로셀루스 칸토리(Helicolocellus cantori) 화석이다"고 설명했다. DNA 기반 분자 연대 측정 결과, 이 동물군은 당시 이미 존재했음을 시사한다.
해면동물이 최초였을 가능성
연구진에 따르면, 새로운 분석 결과 해면동물은 지구상에서 가장 오래된 동물 중 하나임이 확인되었다. "이를 뒷받침하는 세 가지 증거가 있다"고 수석 저자인 로저 서먼스(Roger Summons)는 말했다. 따라서 이 해면동물의 조상은 5억 5천만 년 전 에디아카라기의 진화적 "실험 단계"에 형성된 동물계의 최초의 주요 집단이었을 가능성이 있다.
서먼스는 "당시 이 해면동물이 정확히 어떤 모습이었는지는 알 수 없다"고 덧붙였다. "하지만 이들은 바다에 살았고 규산염 골격이 없는 연체동물이었을 가능성이 높다." 그와 동료들은 분자 연구를 통해 이 초기 에디아카라 해면동물에 대해 더 많은 것을 알아낼 수 있기를 기대핟다.
참고:
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; doi: 10.1073/pnas.2503009122
출처: Massachusetts Institute of Technology, Proceedings of the National Academy of Sciences
- 약 6억 3천만 년에서 5억 4천 1백만 년 전, 에디아카라기에 최초의 다세포 동물이 진화
- 인간의 콜레스테롤은 탄소 원자 27개를 가진 스테로이드인 반면, 식물은 탄소 원자 29개
- 해면동물의 조상은 5억 5천만 년 전 에디아카라기의 진화적 "실험 단계"에 형성된 동물계의 최초의 주요 집단이었을 가능성 크
해면동물이 가장 오래된 동물일까?
분자 화석은 해면동물의 초기 기원을 시사한다.
현생 동물 중 가장 오래된 뿌리를 가진 동물은 무엇일까? 5억 4천만 년에서 6억 3천만 년 전 암석층에서 발견된 분자 유물이 그 해답을 제시한다. 이 고대 탄화수소는 오늘날 거의 특정 해면동물에서만 발견되는 매우 특이적인 생체 분자의 잔해다. 화석 발견과 DNA 비교를 종합해 보면, 해면동물은 동물계의 다른 어떤 주요 그룹보다 더 일찍 기원했음을 시사한다.
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| ▲ 대형 꽃병 해Xestospongia testudinaria) https://de.wikipedia.org/wiki/Schw%C3%A4mme |
약 6억 3천만 년-5억 4천 1백만 년 전, 에디아카라(Ediacariums)기에 최초의 다세포 동물이 진화했다. 그러나 이 에디아카라 동물군은 오늘날 우리가 알고 있는 동물과는 거의 닮지 않았다. 어떤 동물은 머리나 내장이 없는 관이나 잎 모양의 구조를 닮았고, 어떤 동물은 반쯤 부풀어 오른 에어 매트리스를 닮았다. 따라서 이 기괴한 생물들이 오늘날 동물계의 주요 그룹의 직계 조상이었는지, 그리고 만약 그렇다면 어떤 그룹의 직계 조상이었는지는 불분명하다. 해면동물과 유즐동물 모두 유력한 후보로 여겨진다.
지표로서의 분자 화석
이제 생화학적 유물이 이 논란의 여지가 있는 문제를 해결했을지도 모른다. 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 루브나 샤와르(Lubna Shwar)와 동료들은 연구를 위해 오만, 인도, 시베리아의 에디아카라기 암석층에서 특수 분자인 스테레인을 탐색했다. 네 개의 연결된 탄화수소 고리로 구성된 이 유기 화합물은 모든 스테로이드의 중심 골격을 형성하며, 따라서 진핵생물의 필수 세포 구성 요소를 형성한다.
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| ▲ 스테레인은 모든 스테로이드의 핵심 골격을 형성하며 수백만 년 동안 지속될 수 있다. © public domain |
여기서 중요한 요소는 스테로이드의 종류와 스테레인 유물이 어떤 생물이 스테로이드를 생성하고 남겼는지에 대한 정보를 제공한다는 것이다. 예를 들어, 인간의 콜레스테롤은 탄소 원자 27개를 가진 스테로이드인 반면, 식물 스테로이드는 보통 탄소 원자 29개를 가지고 있다. 다세포 생물 중 뿔해면동물(Demospongiae)에서만 생성되는 특정 C30 스테레인은 훨씬 더 이색적이다.
"따라서 C30 스테란을 발견하는 것은 매우 드문 일이다"고 샤와르는 설명한다. 그와 그의 동료들은 몇 년 전 에디아카라기 암석 샘플에서 이미 이 분자들을 확인했다. 그러나 당시 이 분자들이 실제로 다세포 생물에서 유래했는지는 여전히 논란의 여지가 있었다.
초기 해면동물의 생화학적 지문
새로운 분석 결과, 에디아카라기 암석에는 C30 스테란뿐만 아니라 훨씬 더 희귀한 두 가지 형태의 C31 스테란도 포함되어 있는 것으로 나타났다. 이러한 분자 중 일부는 순전히 지구화학적으로 생성될 수도 있지만, 연구진은 "이전에 알려지지 않았던 스테란은 매우 선택적인 변이체 분포를 보인다"고 설명했다. 이는 이러한 화합물의 생물학적 기원을 시사한다.
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| ▲ 에디아카라기 암석에서 발견된 스테레인의 가능한 출처를 규명했다. 이 스테레인은 모두 해면에서만 발견된다. © Shawar et al./ PNAS, CC-by-nc-nd 4.0 |
샤와르와 그의 연구팀은 추가적인 실험실 실험을 통해 이 분자 화석이 한때 어떤 스테로이드에서 진화했을지 조사했다. 그 결과, 단세포 조류를 포함하여 이러한 특정 C31 스테로이드를 생성할 수 있는 생물은 극소수에 불과하다는 것이 밝혀졌다. 그러나 이 조류는 극히 미량의 스테로이드만 생성하며, 에디아카라기에는 C30 스테로이드에 대한 유전적 설계도가 부족했다. 따라서 암석에서 발견되는 두 번째 스테란 그룹에 대한 설계도도 부족했다.
하지만 뿔해면동물의 경우는 다르다. 샤와르와 그의 연구팀은 일부 종이 여전히 C30과 C31 스테로이드를 생성한다는 것을 증명했다. 해면동물의 계통 또한 에디아카라기까지 거슬러 올라갈 수 있다. 연구진은 "이에 대한 증거는 최근 중국 남부에서 발견된 헬리콜로셀루스 칸토리(Helicolocellus cantori) 화석이다"고 설명했다. DNA 기반 분자 연대 측정 결과, 이 동물군은 당시 이미 존재했음을 시사한다.
해면동물이 최초였을 가능성
연구진에 따르면, 새로운 분석 결과 해면동물은 지구상에서 가장 오래된 동물 중 하나임이 확인되었다. "이를 뒷받침하는 세 가지 증거가 있다"고 수석 저자인 로저 서먼스(Roger Summons)는 말했다. 따라서 이 해면동물의 조상은 5억 5천만 년 전 에디아카라기의 진화적 "실험 단계"에 형성된 동물계의 최초의 주요 집단이었을 가능성이 있다.
서먼스는 "당시 이 해면동물이 정확히 어떤 모습이었는지는 알 수 없다"고 덧붙였다. "하지만 이들은 바다에 살았고 규산염 골격이 없는 연체동물이었을 가능성이 높다." 그와 동료들은 분자 연구를 통해 이 초기 에디아카라 해면동물에 대해 더 많은 것을 알아낼 수 있기를 기대핟다.
참고:
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; doi: 10.1073/pnas.2503009122
출처: Massachusetts Institute of Technology, Proceedings of the National Academy of Sciences
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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