리서치 하이라이트

피코 플랑크톤: 게놈 분석에서부터 생태학적 분류까지

Nature 424, 6952

이번 주 네이처에 발표된 5편의 논문에서는 해양 먹이 그물에서 중요한 역할을 하며 1980년 대에 형광 현미경이 개발되었던 비교적 최근에 발견된 피코 플랑크톤과 관련된 내용들이 발표되었다. 한 논문에서는 해양에서 가장 많이 서식하고 있는 광합성 생물 가운데 2종에 대한 게놈 염기서열 분석이 수행되었다. Synechococcus의 염기서열 분석결과에 따르면 [1037쪽], 이 종은 움직임과 관련된 세균의 단백질에 해당하는 유전자가 존재하지 않지만 여전히 헤엄을 치는 능력을 가지고 있다. 피코 플랑크톤들은 부족한 철을 대신하기 위해서 일부 효소에서 니켈과 코발트를 사용하며, 놀랍게도 질소 및 인의 공급원으로 해양에 존재하는 유기물을 이용하는 것으로 보인다. 과학자들은 이러한 정보를 이용하여 해양에서 화학 물질들이 해양에서 어떤 대사과정을 거치게 되는지를 재조사할 필요성을 느끼게 되었다. Synechococcus와 색소 성분에서만 차이가 날 뿐 매우 유사한 Prochlorococcus는 지금까지 알려져 있는 광합성 생물 중에서 가장 작으며, 해양에 가장 많이 존재하고 있다. Prochlorococcus는 서로 다른 광 조건에 적응한 생리학적 및 유전학적으로 차이가 나는 적어도 두 가지의 생태형이 존재하고 있다. 약한 광 조건에 적응한 형태 및 강한 광 조건에 적응한 두 가지 모두에 대한 게놈 염기서열이 발표되었으며[1042쪽], 두 형태에 대한 비교를 통해서 선택압(selection pressure)에 의해서 지속적으로 변화하는 게놈의 역동성에 대한 내용이 발표되었다. Bibby 등은 약한 광 조건에 적응한 형태가 PS I과 PS II의 두 가지 광합성계를 위해 빛을 모으는 역할을 하는 특수한 안테나 단백질을 가지고 있다는 사실을 발표하였다 [1051쪽]. 약한 광 조건에 적응할 수 있었던 이유는 식물 및 녹조류가 가지고 있는 Cab 단백질과 유사한 Pcb 단백질의 복합화 및 특성화에 의해서 이루어진다. 대서양에 위치한 연안에서 외양으로 횡단하는 해수의 표면으로부터 Prochlorococcus에 감염되는 바이러스와 유사한 시아노파지(cyanophage)가 분리되었으며, 그 중에서 일부는 Synechococcus에도 감염되는 것으로 밝혀졌다. 이번 발견을 통해서 피코 플랑크톤 종들 간의 연관성과 해양 생태학과 관련된 중요한 연결고리가 밝혀질 수 있을 것으로 보인다 [1051쪽]. 육상에서는 피코르나 유사 바이러스(picorna-like virus)가 다양한 생물에 감염되며, 여러 가지 다양한 질병을 유발하는 것으로 알려져 있다. 해양에 존재하는 미지의 피코르나 유사 바이러스의 발견을 통해서 바이러스가 해양에서도 중요한 역할을 하고 있다는 사실이 밝혀지게 되었다