16억 4천만년 만에 발견된 고대 스테로이드 분자

Aug 30, 2023

Henrik5000/iStock

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고대 인간이 존재하기 훨씬 이전, 지구에는 선사 시대의 미생물 생명체가 많이 거주했습니다. 그리고 이제 과학자들은 지구상의 진핵 생물에 대한 고대 기록을 추적했습니다.

우선, 진핵생물은 세포에 핵이 있는 다양한 유기체 그룹입니다. 모든 동물, 식물, 조류를 포함하는 '생명의 왕국'을 가리키는 폭넓은 용어이다. 진핵생물은 20억년 이상 존재한 것으로 추정됩니다.

한 연구팀이 진핵생물의 독특한 분자 기록을 발견했습니다. 초기 진핵생물 화석을 찾는 것은 복잡한 형태의 생명체 진화의 기본 조건을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

고대 암석에서 그들은 생물학적 활성 유기 화합물인 새로운 유형의 스테로이드를 발견했습니다. 프로토스테로이드라고 합니다.

이 발견은 복잡한 진핵생물이 지구의 중세 시대에 풍부하게 존재했음을 시사합니다. 이는 고대 스테로이드 화합물의 존재에 대한 노벨상 수상자 Konrad Bloch의 가설도 입증합니다.

고대 진핵생물의 화석은 드물지만, 연구자들은 암석에 분자화석의 흔적이 있을 수 있다고 가정했습니다.

연구자들은 호주 바니 크릭 층(Barney Creek Formation)의 원생대 중기 퇴적층에서 프로토스테로이드 분자를 발견했습니다. 이 암석의 연대는 16억 4천만년 전으로 거슬러 올라갑니다.

호주 국립대학교

이번 발견은 최소 8억년에서 16억년 전 수생 서식지에서 초기 진핵생물이 우세했다는 사실을 입증했다.

"거의 모든 진핵생물은 인간과 대부분의 다른 동물이 생산하는 콜레스테롤과 같은 스테로이드를 생합성합니다."라고 브레멘 대학교 MARUM의 Benjamin Nettersheim과 이번 연구의 첫 번째 저자 중 한 명이 공식 발표에서 말했습니다.

Nettersheim은 ​​"인간의 콜레스테롤 수치 상승으로 인해 건강에 잠재적으로 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 콜레스테롤은 의학적 관점에서 가장 좋은 평판을 얻지 못합니다. 그러나 이러한 지질 분자는 진핵 세포막의 필수적인 부분으로 다양한 생리학적 활동을 돕습니다. 기능. 고대 암석에서 화석화된 스테로이드를 검색함으로써 우리는 점점 더 복잡해지는 생명체의 진화를 추적할 수 있습니다."

그러면 과학자들은 고대 암석에서 이 새로운 유형의 분자를 어떻게 발견했습니까? 결국 그것은 다소 어려운 과정이다.

연구자들은 알려진 현대 스테로이드를 화석화된 스테로이드로 전환하기 위한 몇 가지 전략을 실험하는 것으로 시작했습니다. 이를 통해 무엇을 찾아야 할지에 대한 이해력이 향상되었습니다.

이번 연구의 제1저자인 호주국립대학의 조헨 브록스(Jochen Brocks)는 "우리가 목표를 알게 되자 전 세계 수십억 년 된 수로에서 채취한 수십 개의 다른 암석에서 비슷한 화석 분자가 흘러나오고 있다는 사실을 발견했습니다"라고 말했습니다. ANU).

과학자들은 표적을 식별한 후 레이저를 사용하여 고대 암석을 들여다보고 초고해상도 질량 분석기를 사용하여 분자를 감지했습니다.

저자들은 시아노박테리아와 최초의 진핵 조류의 대사 산물이 약 수억 년 전에 지구 대기를 산소로 채우기 시작했다는 점을 강조합니다.

추운 "눈덩이 지구" 사건이 발생한 직후 프로토스테롤 공동체는 지구에서 사라지기 시작했습니다. 모든 현생 진핵생물의 마지막 공통조상은 12억~18억년 전에 살았을 것이다.

현존하는 모든 진핵생물의 마지막 공통조상은 12억~18억년 전에 살았을 가능성이 있다. 그 후손은 더위, 추위, 자외선에 적응하도록 진화했으며 결국 조상을 대체했습니다.

이번 연구 결과는 네이처 저널에 보고됐다.

연구 개요:

진핵 생물은 우리 행성의 역사에서 놀랍게도 늦게 번성한 것으로 보입니다. 이 견해는 원생대 중기(약 16억~8억년 전)의 해양 퇴적물에서 진단용 진핵생물 화석의 다양성이 낮고 진핵생물 막 스테롤의 분자화석인 스테란이 없다는 사실에 기초하고 있습니다. 이러한 진핵생물 잔해의 부족은 마지막 진핵생물 공통조상(LECA)이 이미 약 1,200백만년에서 1,8억년 전 사이에 출현했음을 시사하는 분자시계와 조화시키기 어렵습니다. 결과적으로 LECA는 줄기군 진핵생물 형태보다 수억 년 앞선 것이 틀림없습니다3. 여기서 우리는 원생대 중기의 퇴적암에서 풍부한 프로토스테로이드의 발견을 보고합니다. 이러한 원시 화합물은 Konrad Bloch4가 예측한 대로 그 구조가 현대 스테롤 생합성 경로의 초기 중간체를 나타내기 때문에 이전에는 눈에 띄지 않았습니다. 프로토스테로이드는 적어도 16억4000만년에서 약 8억년 전에 수생 환경에 널리 퍼져 있었고 아마도 고대 프로토스테롤을 생산하는 박테리아와 깊게 가지를 뻗은 줄기군 진핵생물로 구성되어 있었던 생태학적으로 두드러진 '프로토스테롤 생물군'을 밝혀냈습니다. 현생 진핵생물은 토니안 시대(1,000~7억 2천만년 전)에 나타나기 시작했는데, 이는 약 8억년 전 홍조류(홍조류)의 확산에 힘입은 것입니다. 이 '토니안 변형'은 지구 역사상 가장 심오한 생태학적 전환점 중 하나로 나타납니다.