심해 산호 속 박테리아, 작은 유전체의 비밀 밝히다
Seoul독일과 미국의 연구팀이 일리아나 바움스 교수와 사무엘 보흐센 박사의 지도 아래 멕시코 만의 심해 산호에서 두 종류의 새로운 박테리아를 발견했습니다. 이 박테리아는 기존에 알려지지 않았고, 일반적인 박테리아보다 더 작은 유전체를 가지고 있는 것이 특징입니다. 이들은 주로 기생체로 알려진 몰리쿠테스에 속하며, 이번 발견으로 몰리쿠테스 계통에 새로운 가족인 Oceanoplasmataceae가 추가되었습니다.
Oceanoplasma callogorgiae와 Thalassoplasma callogorgiae라는 두 박테리아는 유전자 수가 매우 적다는 점에서 주목할 만하다.
- 오세아노플라스마 칼로고르기아이: 359개 유전자
- 탈라소플라스마 칼로고르기아이: 385개 유전자
- 참고로, 대장균: 4,000개 이상의 유전자
- 인간 유전자 수: 약 21,000개
이 미생물들은 흥미로운 존재입니다. 대부분의 생명체와는 달리 탄수화물을 에너지로 사용할 수 없기 때문입니다. 대신 이들은 호스트 산호로부터 얻은 아미노산인 아르기닌만을 에너지원으로 삼습니다. 아르기닌을 분해해서 얻는 에너지는 매우 적지만, 이 박테리아들은 여전히 생존하며 잘 적응합니다. 이런 상황은 에너지가 부족한 환경에서 생존하기 위해 어떤 기본적인 대사적 필요와 적응이 필요한지를 고민하게 만듭니다.
이번 발견은 척박한 환경에서 생명체들이 서로 어떻게 협력하는지를 새롭게 조명해준다는 점에서 중요합니다. 이 관계의 정확한 성격은 아직 이해되지 않았습니다. 현재로서는 이 박테리아가 산호에서 중요한 영양소를 얻는 것으로 보이지만, 이들이 산호에게 영양분을 공급하거나 질병으로부터 보호하는 데도 기여할 가능성이 있습니다.
심해 산호는 빛과 영양이 적은 환경에서 살기 위해 특별한 적응 방식을 개발했습니다. 열대 산호가 조류와 공생하는 것과는 달리, 이러한 산호는 박테리아에 의존하여 영양분을 얻을 수 있습니다. 박테리아는 아르지닌을 분해하여 질소를 제공하며, 이는 산호가 생존하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구진은 산호 내의 박테리아가 일반적으로 유전자 편집에 사용되는 CRISPR/Cas 시스템을 활용한다는 것을 발견했습니다. 이 시스템은 박테리아가 해로운 병원균으로부터 산호를 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 박테리아가 단순히 산호에 해를 끼치는 것이 아니라, 산호의 방어 체계를 돕는 유익한 관계가 가능하다는 것을 시사합니다.
바움스 교수의 연구는 다양한 환경에서 살 수 있는 산호에 초점을 맞추고 있습니다. 그녀는 특정 박테리아가 산호의 진화와 적응을 이해하는 데 있어 핵심적이라고 믿습니다. 다른 기관들과 협력하여 진행된 이 연구는 기본 유전학에 대한 중요한 개념과 심해에서 산호가 이 박테리아와 함께 생존하는 방법을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구는 여기에서 발표되었습니다:
http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-53855-5및 그 공식 인용 - 저자 및 저널 포함 - 다음과 같습니다
Samuel A. Vohsen, Harald R. Gruber-Vodicka, Santiago Herrera, Nicole Dubilier, Charles R. Fisher, Iliana B. Baums. Discovery of deep-sea coral symbionts from a novel clade of marine bacteria with severely reduced genomes. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-53855-5
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