생명의 진화를 재정의하는 미세화석의 발견

과학자들이 서호주에서 고대 미세화석을 발견하여 대산화 사건(Great Oxidation Event) 동안 복잡한 생명체의 출현에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다. 조류와 유사성을 보여주는 이러한 발견은 생명의 진화와 우주의 복잡한 생명체의 가능성에 대한 우리의 이해를 재정의할 수 있습니다.

서호주에서 발견된 미세화석은 대산화 사건(Great Oxidation Event) 동안 생명체의 복잡성이 크게 도약했음을 나타내며, 이는 조류와 같은 복잡한 유기체의 초기 진화를 나타냅니다.

국제 과학자 팀에 따르면 서호주의 미세화석은 지구 대기와 해양의 산소 증가와 동시에 생명체의 복잡성이 급증하는 것을 포착할 수 있다고 합니다.

그 결과는 저널에 게재되었습니다. 지질학이 이미지는 대략 24억년 전 지구의 산소 농도가 증가하여 행성 표면이 근본적으로 변화했던 대산화 사건에 대한 보기 드문 창을 제공합니다. 과학자들은 이 사건이 대량 멸종으로 이어졌고 더 복잡한 생명체가 진화할 수 있는 문을 열었다고 믿고 있습니다. 그러나 새로운 미세화석이 발견되기 전에는 화석 기록에 직접적인 증거가 거의 없었습니다.

미세화석은 여기에 표시된 것과 같은 검은 부싯돌 안에서 발견됩니다. 크레딧: Erica Barlow

환경 변화와 복잡한 생명체를 연결하는 최초의 직접적인 증거

“우리가 보여주는 것은 주요 산화 사건 중 환경 변화와 생명의 복잡성 증가를 연결하는 최초의 직접적인 증거입니다.”라고 Penn State 지구 과학부 연구 부교수인 Erica Barlow는 말했습니다. “이것은 가정된 것이지만, 화석 기록에서 우리가 테스트할 수 없었던 것은 거의 없습니다.”

현대 유기체 및 조류와 비교

현대 유기체와 비교할 때 미세화석은 큰 산화 사건 이전에 존재했던 단순한 원핵생물(예를 들어 박테리아와 같은 유기체)보다 일종의 조류와 더 유사하다고 과학자들은 말했습니다. 다른 모든 식물 및 동물과 마찬가지로 조류는 세포에 막으로 둘러싸인 핵이 포함된 보다 복잡한 유기체인 진핵생물입니다.

과학자들은 미세화석이 진핵생물에 의해 남겨졌는지 여부를 결정하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하지만 이러한 가능성은 중요한 의미를 가질 것이라고 말했습니다. 이는 진핵생물의 미세화석 기록을 7억 5천만년 전으로 밀어낼 것이다.

연구원들이 연구를 수행한 서호주의 산악 지역인 해머슬리 산맥(Hammersley Range). 크레딧: Erica Barlow

“미화석은 볼보카과(Volvocaceae)라고 불리는 현대의 과(科)와 놀랍도록 유사합니다”라고 Barlow는 말했습니다. “이것은 화석이 초기 진핵생물 화석일 수 있음을 시사합니다. 이것은 큰 주장이고 더 많은 연구가 필요한 것이지만 공동체가 기반을 구축하고 테스트할 수 있는 흥미로운 질문을 제기합니다.”

Barlow는 호주 뉴사우스웨일스대학교(USNW)에서 학부 연구를 수행하면서 화석이 포함된 암석을 발견했으며, 현재 연구는 UNSW에서 박사 과정의 일환으로 수행한 후 Penn State에서 박사후 연구원으로 일했습니다.

시사점 및 향후 연구

이번 연구의 공동 저자이자 펜실베니아 주립대 지구과학 교수인 크리스토퍼 하우스(Christopher House)는 “이러한 특정 화석은 놀랍도록 잘 보존되어 있어 형태, 구성 및 복잡성에 대한 종합적인 연구가 가능했습니다.”라고 말했습니다. “이 결과는 수십억 년 전에 변화한 생물권에 대한 매혹적인 창을 제공합니다.”

과학자들은 미세화석의 화학적 구성과 탄소 동위원소 구성을 분석하고 탄소가 살아있는 유기체에 의해 생성된 것으로 판단하여 구조가 실제로 생물학적 화석임을 확인했습니다. 그들은 또한 미생물의 서식지, 번식 및 대사에 대한 통찰력을 보여주었습니다.

Barlow는 주요 산화 사건 이전의 샘플을 미세화석과 비교했지만 유사한 유기체를 찾을 수 없었습니다. 그녀는 자신이 발견한 미세화석은 더 크고 세포 배열이 더 복잡하다고 말했습니다.

“기록은 생명체의 물결을 드러내는 것 같습니다. 우리가 발견하고 있는 화석화된 생명체의 다양성과 복잡성이 증가하고 있습니다.”라고 Barlow는 말했습니다.

Barlow는 현대 유기체와 비교하여 미세화석은 군체와 개별 세포의 모양, 크기, 분포, 세포와 군체 주변의 막 등을 포함하여 조류 군체와 분명한 유사점을 가지고 있다고 말했습니다.

“그들은 놀랄 만큼 유사하며, 이러한 비교 방법을 통해 우리는 이 화석들이 상대적으로 복잡하다고 말할 수 있습니다”라고 Barlow는 말했습니다. “화석 기록에는 이와 같은 것이 없지만 현대 조류와 놀랄 만큼 유사합니다.”

지구와 그 너머의 생명체를 이해하는 데 대한 더 넓은 의미

과학자들은 이번 발견이 초기 지구에서 복잡한 생명체가 형성되는 데 얼마나 오랜 시간이 걸렸는지에 대한 암시를 갖고 있으며, 논란의 여지가 없는 가장 오래된 생명체의 증거는 35억년이라는 사실과 이번 조사를 통해 태양계 다른 곳의 생명체에 대해 무엇을 밝힐 수 있는지에 대해 암시하고 있다고 말했습니다.

Barlow는 “지구 생명체의 역사에서 상대적으로 초기에 이렇게 비교적 크고 복잡한 화석을 발견하면 궁금해질 것입니다. 만약 우리가 다른 곳에서 생명체를 발견한다면 그것은 단지 원핵생물의 박테리아 생명체가 아닐 수도 있습니다.”라고 Barlow는 말했습니다. . “좀 더 복잡한 것이 보존되어 있을 가능성이 있습니다. 비록 그것이 여전히 미시적이라 할지라도 약간 더 높은 차원의 것일 수도 있습니다.”

참고 자료: Erica V의 “특이한 미세화석은 복잡한 세포 조직의 고생대 출현을 뒷받침합니다” Barlow, 크리스토퍼 H. 하우스, 밍창 리우, 맥스웰 T. 위더링턴, 마틴 J. 반 크라넨돈크, 2023년 10월 6일, 지질학.
도이: 10.1111/gbi.12576

Penn State의 직원 과학자인 Maxwell Witherington도 기여했습니다. 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 과학자 Ming Chang Liu; 호주 뉴사우스웨일스 대학교의 마틴 반 크라넨돈크(Martin Van Kranendonck) 교수도 있습니다.

호주 연구위원회, NASA 국립과학재단(National Science Foundation)은 이 연구에 자금을 지원했습니다.