평균기온 10~17도 높아 따뜻
200만년 동안이나 보존된 세계에서 가장 오래된 DNA가 확인됐다.
7일(현지시간) 에스케 윌러슬레프(Eske Willerslev) 영국 케임브리지대학 세인트존칼리지 교수와 커트 H. 카이어(Kurt H. Kjær) 덴마크 쾨벤하운대학 룬드벡재단(Lundbeck Foundation) 지질유전학센터 교수가 이끄는 연구팀이 그린란드 북부의 빙하기 퇴적물에서 200만년 전 생태계 DNA의 미세한 조각을 발견했다고 보고했다. 이는 이전까지 가장 오래된 것으로 기록된, 시베리아 매머드 뼈에서 추출한 100만년 된 DNA보다도 오래된 것이다.
연구팀은 점토와 석영 퇴적물에서 총 41개 샘플을 채취했다. 카이어 교수는 이번 고대 DNA 샘플이 2만년 이상 축적된 퇴적물 속 깊이 묻힌 채 발견됐다고 설명했다. 퇴적물이 얼음 및 영구동토층에 보존돼 2백만 년 동안이나 어떠한 간섭이나 개입이 없었다는 것이다.
길이가 수백만 분의 1mm인 불완전한 샘플은 그린란드 최북단 북극해의 피오르드 입구에 자리잡은 약 100미터 두께의 퇴적층인 카프 쾨벤하운층(Kap København)에서 채집됐다. 당시 그린란드의 기후는 한대와 온대 사이에서 다양했으며 오늘날 그린란드보다 10~17도 더 따뜻했다. 퇴적물은 얕은 만에 미터 단위로 쌓였던 것으로 분석됐다.
연구팀은 순록, 산토끼, 나그네쥐, 자작나무, 포플러나무를 포함한 동식물 및 미생물의 증거를 찾아냈으며 멸종 코끼리 '마스토돈'이 그린란드까지 배회했다는 사실을 발견했다. 코끼리와 같은 동물은 그 분포가 북미와 중앙아메리카 기원지에서 그린란드까지 확장되지 않았을 것이라는 이전 통념을 뒤집는 결과다.
또 연구팀이 침전물에서 DNA를 분리하고 오늘날의 생물 DNA와 비교 분석한 결과 일부 DNA 는 현생 종의 DNA 분류에 속하지 않는 것으로 나타났다. 따라서 이번 연구는 다양한 종의 DNA 진화에서 이전에 알려지지 않았던 단계를 밝혀내는 데 도움이 될 것으로 전망됐다. 윌러슬레프 교수는 "100만년의 역사에 걸친 새로운 장이 마침내 열렸다"며 최초로 과거 생태계의 DNA를 직접 볼 수 있게 됐다고 시사했다.
이번 발견은 DNA 탐지에 있어 새로운 시대를 연 것으로도 평가된다. 카이어 교수는 "차세대 DNA 추출·시퀀싱 장비가 개발되고 나서야 침전물에서 매우 작고 손상된 DNA 파편을 식별했으며 마침내 2백만 년 된 생태계를 그릴 수 있었다"고 전했다.
연구팀은 이번 결과가 오늘날의 지구온난화로 인한 장기적인 환경피해를 예측하는 데 도움이 될 것으로 기대했다. 이번 논문의 공동저자인 미켈 W. 페데르센(Mikkel W. Pedersen) 룬드벡재단 지질유전학센터 조교수는 카프 쾨벤하운 생태계의 기온이 오늘날보다 상당히 높았으며 기후 또한 오늘날 지구온난화로 예상되는 미래기후와 유사하다고 보았다.
요지는 기온상승에 종이 적응할 수 있는지의 여부다. 페데르센 교수는 데이터에 따르면 이전에 생각했던 것보다 더 많은 종들이 격렬하게 변화하는 온도에 진화하고 적응할 수 있다고 밝혔다. 문제는 현 온난화 속도상 이러한 적응이 이뤄지는 데 필요한 시간이 없다는 점이다. 그는 "기후위기는 여전히 생물다양성과 세계에 큰 위협"이라며 식물과 나무를 포함한 일부 종들에게 멸종이 임박했다고 경고했다.
그러면서도 연구팀은 2백만년 된 식물 DNA의 일부 '꼼수'가 멸종위기종들이 온난화에 더 강한 저항력을 갖추도록 돕는데 사용될 수 있기를 희망했다. 카이어 교수는 "유전공학으로 200만년 전 식물이 개발한 전략을 모방해 기후변화에서 생존하고 일부 종의 멸종을 막을 가능성이 있다"며 지구온난화에 대응하는 방법을 밝힐 가능성을 제시했다.
한편 연구팀은 카프 쾨벤하운층의 고대 DNA에서 박테리아와 곰팡이를 포함한 미생물의 DNA 또한 발견해 이를 지도로 만들고 있다. 과거 그린란드 최북단의 생태계에서 동식물, 단세포 유기체 간 생물학적 상호작용이 어떻게 이뤄졌는지에 관한 자세한 설명은 향후 연구논문에서 발표될 예정이다.
윌러슬레프 교수는 "아프리카의 따뜻하고 습한 환경에도 고대 DNA가 보존돼있을 가능성이 있다"며 "이를 탐구할 수 있다면 더 많은 종들의 기원, 심지어 최초의 인간과 그 조상에 대해서도 알 수 있을 것"이라고 내다봤다.
이번 연구결과는 네이처(Nature)에 게재됐다.
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