지구상에서 미생물도 검출되지 않는 지역
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2021-06-23 12:33:47
3'50" 읽기
* 심토 매우 짠맛, 유기 물질이 거의 포함되지 않으며 천만년에서 2백만 년 동안 건조
* 어떤 영양 배지에서도 콜로니가 자라지 않고 대사 활동의 징후도 없어
* 측정 가능한 ATP 생산도 감지할 수 없었다.
* 남극 토양의 조건 화성 표면과 여러 면에서 일치, 화성 생명체 존재에 부정적 정보
생명은 지구상에 널리 퍼져 있다.
지금까지 뜨겁고 건조한 사막 모래, 마리아나 해구 바닥, 얼음처럼 차가운 빙하와 극지방의 빙하 호수 등 어디에서나 살아있는 유기체가 발견되었다. 이러한 극한에 적응된 미생물은 독성 화산 가스 또는 중금속으로 오염된 물에서도 발견될 수 있다. 그리고 깊은 생물권의 극한주의자들은 지하 수 킬로미터 깊이에서도 살아남을 수 있다.
이것은 지구상에 생명이 완전히 없는 곳이 있는지, 그리고 지구 생물에 대한 적응성의 한계가 어디에 있는지에 대한 의문을 제기한다. 연구원들은 2019년 에티오피아 다나킬 센케(Danakil-Senke)에서 처음으로 “죽은 곳"을 발견했다. 달올(Dallol) 풀은 너무 뜨겁고 짠맛이 있으며 산성이어서 미생물조차도 더 이러한 극한 환경단에 대처할 수 없다.
남극 대륙의 얼음이 없는 높이에서
또 다른 죽음의 장소는 볼더에 있는 콜로라도 대학의 니콜라스 드라곤(Nicholas Dragone)이 이끄는 팀에 의해 발견되었다. 그들은 더 아무것도 살 수 없는 토양도 있는지 알고 싶었다.
"토양 미생물은 매우 높거나 낮은 온도, 높은 UV 노출, 높은 염도, 매우 높거나 낮은 pH 수준, 심지어는 액체 물이 거의 없는 경우를 포함해 가장 극한 조건에도 적응하는 데 매우 능숙하다"고 팀은 말했다.
연구를 위해 연구원들은 이미 지구상에서 가장 적대적인 대륙 남극 대륙을 여행했다.
그곳에서 동 남극의 산맥 Shackleton Range의 얼음이 없는 토양에서 샘플을 채취했다.
Dragone과 그의 동료들이 보고한 바와 같이 그곳의 심토는 매우 짠맛이 있고 유기 물질이 거의 포함되어 있지 않으며 천만년에서 2백만 년 동안 건조되었다. 그들은 150에서 221미터 높이의 샘플을 PCR을 사용하여 DNA 테스트를 거쳐 박테리아 나 곰팡이의 흔적을 찾아냈다.
미생물 DNA 검출 불가
그 결과 "토양의 20%에 검출 가능한 미생물 DNA가 포함되어 있지 않다는 것을 발견했다"라고 과학자들은 보고했다. "이것은 배양 독립적인 토양 분석에 대한 특이한 결과다.”
이 소위 환경 DNA의 분석은 일반적으로 알려지지 않은 유기체와 재배할 수 없는 유기체를 추적하는 효과적인 수단으로 간주되기 때문이다. 샘플은 가장 높고 따라서 가장 많이 노출된 샘플 사이트에서 나왔다.
이러한 결과를 확인하기 위해 Dragone과 그의 팀은 미생물을 검색하는 세 가지 다른 방법을 사용했다. 그들은 배양 배지에서 샘플을 배양하고 일반적으로 증가하는 탄소 동위 원소 C13 의 비율을 분석했다. 아데노신삼인산(ATP)의 함량도 측정했다.
이 분자는 모든 살아있는 세포에서 에너지 공급원으로 사용되므로 생명의 지표로 사용할 수 있다.
생명의 한계에서
그러나 이러한 테스트조차도 일부 토양 샘플에서 음성으로 남았다.
"어떤 샘플에서는 어떤 방법을 사용하든 상관없이 미생물을 검출할 수 없었다"고 Dragone과 그의 동료는 보고했다. "이런 어떤 영양 배지에서도 콜로니가 자라지 않았기 때문에 대사 활동의 징후도 없었고 측정 가능한 ATP 생산도 감지할 수 없었다.“
이것은 이러한 물질로 검출할 수있는 이러한 토양에 최소한 생명체가 없음을 시사한다.
과학자들은 “우리가 메마른 토양이나 죽은 토양을 발견했다고 말하는 것이 아니다”고 강조한다. "하지만 우리가 미생물이나 미생물 활동을 감지할 수 없다는 것은 이러한 토양 표면이 미생물의 생명과 활동에 한계를 나타냄을 시사한다." 생명에 적대적이다.
삶에 적대적인 조합
과학자들은 “이 남극 토양의 일부를 사람이 살 수 없게 만드는 것은 아마도 특정 환경 요인이 아닐 것이다”고 설명한다. 그 대신 수천 년 동안 소금, 추위 및 극도로 낮은 수분 함량에 지속적으로 노출되어 바람에 날리는 미생물에 의한 식민지화를 억제하는 조건이 만들어졌다.”
연구팀은 남극 대륙에 있는 이 높고 얼음이 없는 토양이 지구상에서 유기체에 의해 식민지화되지 않은 몇 안되는 장소 중 하나라고 의심한다. 남극 해안의 건조한 계곡과 새클레톤 빙하(Shackleton Glacier)의 더 깊은 지역에서도 미생물이 존재하기 때문이다. 추위, 방사능 및 가뭄에 노출된 남극의 높은 고도에서 겪는 고유 한 고난의 조합 만이 극한 주의자들에게도 너무 많은 것으로 밝혀졌다.
화성과도 관련이 있음
그러나 이러한 결과는 지구를 넘어서도 의미가 있다.
Dragone과 그의 동료들이 강조 하듯이 현재 조사되고 있는 남극 토양의 조건은 화성 표면의 조건과 여러 면에서 일치하기 때문이다. 거기에서도 방사선 노출과 높은 염분 함량과 함께 춥고 건조하다.
“화성 토양이 더 오래되고 비슷하거나 더 가혹한 조건에 노출되어 있고 염분 농도가 더 높다는 점을 감안할 때, 우리의 결과는 화성 표면에서 활동적인 생명체를 찾는 것이 긍정적인 결과를 가져올 가능성이 거의 없다.”고 연구팀은 결론을 지었다.
(Journal of Geophysical Research : Biogeosciences, 2021; doi : 10.1029 / 2020JG006052)
출처 : bioRxiv, Science
* 심토 매우 짠맛, 유기 물질이 거의 포함되지 않으며 천만년에서 2백만 년 동안 건조
* 어떤 영양 배지에서도 콜로니가 자라지 않고 대사 활동의 징후도 없어
* 측정 가능한 ATP 생산도 감지할 수 없었다.
* 남극 토양의 조건 화성 표면과 여러 면에서 일치, 화성 생명체 존재에 부정적 정보
생명이 없는 곳?
남극 산맥의 얼음이 없는 토양에서는 미생물이 검출되지 않는다.
얼고 텅 빈 곳 :
연구자들이 지구상에서 가장 생명 적대적이고 사람이 살지 않는 장소 중 하나를 발견할 수 있었다. 남극 섀클턴 산맥의 얼음이 없는 높이에 있다. 그곳의 토양은 수천 년 동안 너무 차갑고 짠맛이 나고 건조하여 미생물조차도 장기적으로 생존할 수 없다. 이것은 과학자들이 미생물의 흔적을 찾을 수 없었던 DNA 테스트와 배양 실험으로 제안됐다.
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▲ 남극 대륙의 샤클레톤 지역(Shackleton Range)의 얼음이 없는 높이에서 연구팀이 생명체가 감지되지 않는 토양을 발견했다. © Michael Studinger / NASA, CC-by-sa 2.0 |
생명은 지구상에 널리 퍼져 있다.
지금까지 뜨겁고 건조한 사막 모래, 마리아나 해구 바닥, 얼음처럼 차가운 빙하와 극지방의 빙하 호수 등 어디에서나 살아있는 유기체가 발견되었다. 이러한 극한에 적응된 미생물은 독성 화산 가스 또는 중금속으로 오염된 물에서도 발견될 수 있다. 그리고 깊은 생물권의 극한주의자들은 지하 수 킬로미터 깊이에서도 살아남을 수 있다.
이것은 지구상에 생명이 완전히 없는 곳이 있는지, 그리고 지구 생물에 대한 적응성의 한계가 어디에 있는지에 대한 의문을 제기한다. 연구원들은 2019년 에티오피아 다나킬 센케(Danakil-Senke)에서 처음으로 “죽은 곳"을 발견했다. 달올(Dallol) 풀은 너무 뜨겁고 짠맛이 있으며 산성이어서 미생물조차도 더 이러한 극한 환경단에 대처할 수 없다.
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| ▲ 에티오피아 Dallol 화산, Afar 지역 풍경 A.Savin (Wikimedia Commons · WikiPhotoSpace) |
남극 대륙의 얼음이 없는 높이에서
또 다른 죽음의 장소는 볼더에 있는 콜로라도 대학의 니콜라스 드라곤(Nicholas Dragone)이 이끄는 팀에 의해 발견되었다. 그들은 더 아무것도 살 수 없는 토양도 있는지 알고 싶었다.
"토양 미생물은 매우 높거나 낮은 온도, 높은 UV 노출, 높은 염도, 매우 높거나 낮은 pH 수준, 심지어는 액체 물이 거의 없는 경우를 포함해 가장 극한 조건에도 적응하는 데 매우 능숙하다"고 팀은 말했다.
연구를 위해 연구원들은 이미 지구상에서 가장 적대적인 대륙 남극 대륙을 여행했다.
그곳에서 동 남극의 산맥 Shackleton Range의 얼음이 없는 토양에서 샘플을 채취했다.
Dragone과 그의 동료들이 보고한 바와 같이 그곳의 심토는 매우 짠맛이 있고 유기 물질이 거의 포함되어 있지 않으며 천만년에서 2백만 년 동안 건조되었다. 그들은 150에서 221미터 높이의 샘플을 PCR을 사용하여 DNA 테스트를 거쳐 박테리아 나 곰팡이의 흔적을 찾아냈다.
미생물 DNA 검출 불가
그 결과 "토양의 20%에 검출 가능한 미생물 DNA가 포함되어 있지 않다는 것을 발견했다"라고 과학자들은 보고했다. "이것은 배양 독립적인 토양 분석에 대한 특이한 결과다.”
이 소위 환경 DNA의 분석은 일반적으로 알려지지 않은 유기체와 재배할 수 없는 유기체를 추적하는 효과적인 수단으로 간주되기 때문이다. 샘플은 가장 높고 따라서 가장 많이 노출된 샘플 사이트에서 나왔다.
이러한 결과를 확인하기 위해 Dragone과 그의 팀은 미생물을 검색하는 세 가지 다른 방법을 사용했다. 그들은 배양 배지에서 샘플을 배양하고 일반적으로 증가하는 탄소 동위 원소 C13 의 비율을 분석했다. 아데노신삼인산(ATP)의 함량도 측정했다.
이 분자는 모든 살아있는 세포에서 에너지 공급원으로 사용되므로 생명의 지표로 사용할 수 있다.
생명의 한계에서
그러나 이러한 테스트조차도 일부 토양 샘플에서 음성으로 남았다.
"어떤 샘플에서는 어떤 방법을 사용하든 상관없이 미생물을 검출할 수 없었다"고 Dragone과 그의 동료는 보고했다. "이런 어떤 영양 배지에서도 콜로니가 자라지 않았기 때문에 대사 활동의 징후도 없었고 측정 가능한 ATP 생산도 감지할 수 없었다.“
이것은 이러한 물질로 검출할 수있는 이러한 토양에 최소한 생명체가 없음을 시사한다.
과학자들은 “우리가 메마른 토양이나 죽은 토양을 발견했다고 말하는 것이 아니다”고 강조한다. "하지만 우리가 미생물이나 미생물 활동을 감지할 수 없다는 것은 이러한 토양 표면이 미생물의 생명과 활동에 한계를 나타냄을 시사한다." 생명에 적대적이다.
삶에 적대적인 조합
과학자들은 “이 남극 토양의 일부를 사람이 살 수 없게 만드는 것은 아마도 특정 환경 요인이 아닐 것이다”고 설명한다. 그 대신 수천 년 동안 소금, 추위 및 극도로 낮은 수분 함량에 지속적으로 노출되어 바람에 날리는 미생물에 의한 식민지화를 억제하는 조건이 만들어졌다.”
연구팀은 남극 대륙에 있는 이 높고 얼음이 없는 토양이 지구상에서 유기체에 의해 식민지화되지 않은 몇 안되는 장소 중 하나라고 의심한다. 남극 해안의 건조한 계곡과 새클레톤 빙하(Shackleton Glacier)의 더 깊은 지역에서도 미생물이 존재하기 때문이다. 추위, 방사능 및 가뭄에 노출된 남극의 높은 고도에서 겪는 고유 한 고난의 조합 만이 극한 주의자들에게도 너무 많은 것으로 밝혀졌다.
화성과도 관련이 있음
그러나 이러한 결과는 지구를 넘어서도 의미가 있다.
Dragone과 그의 동료들이 강조 하듯이 현재 조사되고 있는 남극 토양의 조건은 화성 표면의 조건과 여러 면에서 일치하기 때문이다. 거기에서도 방사선 노출과 높은 염분 함량과 함께 춥고 건조하다.
“화성 토양이 더 오래되고 비슷하거나 더 가혹한 조건에 노출되어 있고 염분 농도가 더 높다는 점을 감안할 때, 우리의 결과는 화성 표면에서 활동적인 생명체를 찾는 것이 긍정적인 결과를 가져올 가능성이 거의 없다.”고 연구팀은 결론을 지었다.
(Journal of Geophysical Research : Biogeosciences, 2021; doi : 10.1029 / 2020JG006052)
출처 : bioRxiv, Science
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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