미토콘드리아, 진핵세포 진화 마지막 단계서 생겼다

2016.03.06 18:00

네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지는 진핵세포의 모식도로 꾸며졌다. 연두색 세포벽으로 둘러싸인 세포 안쪽에 하늘색 원 부분이 핵이다. 오른쪽 아래 똑 떼어낸 부분은 표지논문의 주인공인 ‘미토콘드리아’다. 세포 활동에 필요한 에너지를 생산한다는 데서 일명 ‘세포 속 공장’이라고도 불린다.

 

사람과 동물 등 대부분의 생물체는 진핵세포로 이뤄져 있다. 진핵세포는 박테리아나 고세균 등 단세포 생물의 원핵세포보다 훨씬 복잡하고 규모가 큰 만큼 진화 과정을 추적하기가 어려웠다. 그 중에서도 세포 호흡에 관여하는 미토콘드리아는 진화 과정을 둘러싼 가설이 여러 개 존재할 정도로 구조가 복잡하고 중간 단계의 증거가 부족하다.

 

특히 미토콘드리아의 발생 시기에 대해서는 그동안 학계에서 의견이 분분했다. 원핵생물 안에서 생겨나 진핵세포로 진화했다는 학설과 이미 진핵세포가 정교한 구조로 진화한 이후에 생겨났다는 학설 2가지로 나뉘었다.

 

토니 가발돈 스페인 게놈조절센터(CGR) 비교유전체학 그룹리더가 이끈 연구팀은 진핵세포가 정교하게 진화한 후반부에 미토콘드리아가 발생했다는 증거를 발견했다고 ‘네이처’ 2일자에 발표했다. 유전정보의 계통 유사성을 비교해 진화 과정을 추적하는 계통유전체학을 이용해 얻은 결과다.

 

분석 결과 연구팀은 원핵생물인 ‘α-프로테오박테리아’의 조상과 미토콘드리아를 지닌 진핵세포의 마지막 공통조상(LECA) 계통의 단백질이 원핵생물 계통에 더 가깝다는 사실을 발견했다. 진핵세포의 다른 단백질보다 미토콘드리아 단백질이 늦게 생겨났다는 뜻으로, 진핵세포가 이미 복잡하게 진화한 상태에서 미토콘드리아가 발생했다는 가설을 뒷받침해 주는 증거가 되는 셈이다.

 

가발돈 그룹리더는 “미토콘드리아가 진핵세포 안에 생겨난 시점이 진핵세포의 마지막 진화 단계에 해당한다”며 “이로써 상대적으로 정교한 구조를 갖추지 못한 이전 단계의 진핵세포보다 선택적 생존에 유리해졌다고 볼 수 있다”고 말했다.

 

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