화석에서 색소가 확인되어 멸종한 동물의 색깔을 알아낼 수 있게 되었다

[사이언스 데일리] 포유류 화석에서 색소를 어떻게 검출할 수 있는지를 과학자들이 알아내 오래 전에 멸종한 종의 색깔을 결정할 때 추측에 덜 의존하게 될 것이라고 한다.

(2015년 9월 28일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 버지니아공대

버지니아공대 지질과학과 박사과정 학생인 케이틀린 콜리어리에 따르면 화석을 통해 고대 동물의 원래 색깔 패턴을 결정할 수 있다고 한다. Credit: Virginia Tech

버지니아공대 지질과학과 박사과정 학생인 케이틀린 콜리어리에 따르면 화석을 통해 고대 동물의 원래 색깔 패턴을 결정할 수 있다고 한다. Credit: Virginia Tech

버지니아공대와 브리스톨대학의 과학자들이 포유류 화석에서 색소를 어떻게 검출할 수 있는지를 알아내 오래 전에 멸종한 종의 색깔을 결정할 때 추측에 덜 의존하게 될 것이라고 한다.

연구자들은 5000만 년 전에 살던 두 종의 멸종한 박쥐에서 붉은 빛이 도는 갈색을 발견하였으며, 멸종한 포유류의 색깔을 화석으로부터 알아낸 최초의 경우가 되었다.

연구자들에 의하면 이 기법을 이용할 경우 잘 보존된 동물 화석이라면 3억 년 된 것에서까지 색깔을 알아낼 수 있다고 한다.

“물고기, 개구리, 올챙이, 포유류의 털, 새의 깃털, 그리고 문어와 오징어의 먹물 등의 조직을 연구했습니다.” 버지니아공대 지질과학과 박사과정 학생으로 이번 연구의 주저자인 케이틀린 콜리어리의 말이다. “이 조직들 모두에는 멜라닌이 보존되어 있었기 때문에 멜라닌이 화석 기록 전반에 걸쳐 발견될 수 있으리라고 보아도 될 것 같습니다. 고대에 살던 동물들의 원래 색깔 패턴 일부는 확실히 알아낼 수 있게 되었습니다.”

이번 연구는 미국, 영국, 독일, 에티오피아, 그리고 덴마크의 과학자들에 의해 이루어졌다. 논문은 이번 주 (9월 28일) ‘미국 국립과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)’ 에 실렸다.

연구자들에 따르면 오랫동안 박테리아라고 생각해 왔던 현미경에서 보이는 구조가 사실은 멜라노솜 — 머리카락, 털, 피부, 그리고 눈의 색깔을 결정하는 색소인 멜라닌을 담고 있는 세포소기관 — 이었다고 한다.

화석 멜라노솜은 2008 년 브리스톨대학의 분자고생물학자이자 이번 연구의 선임저자인 야코브 빈테르가 깃털화석에서 처음으로 보고했다.

그 이후, 멜라노솜의 형태는 해양 파충류의 유연관계, 공룡의 색깔을 알아내는 데 이어 이번에는 포유류의 색깔을 알아내는 데 이용되었다.

“중요한 것은 다른 형태의 세포소기관에서 다른 종류의 멜라닌이 발견된다는 것입니다. 붉은색을 띄는 멜라노솜은 작은 미트볼처럼 생겼고, 검은색 멜라노솜은 작은 소시지처럼 생겼습니다. 이런 경향은 화석에서도 그대로 유지됩니다.” 빈테르의 말이다. “멜라닌의 색깔과 멜라노솜의 형태 사이의 연관성이 오래 전에 기원한 것이라는 의미이고, 그 덕분에 멜라노솜의 형태를 보는 것만으로 화석의 색깔을 쉽게 알 수 있게 되었습니다.”

형태 외에 멜라노솜은 화학적으로도 독특한 조성을 지닌다.

타임오브플라이트 2차 이온질량분석기라고 불리는 장비를 이용하여 과학자들은 화석 멜라노솜의 분자 조성을 확인하고 이것은 오늘날의 멜라노솜과 비교하였다.

거기에 더해 연구자들은 수백 만 년 동안 땅 속에 묻혀 있을 경우 화학 조성이 어떻게 변하는지를 더 잘 이해하기 위해 현생 조류의 깃털을 고온 고압 환경 하에 두고 화석이 형성되는 조건을 재현하여 멜라닌이 화학적으로 어떻게 변성되는지를 알아보았다.

“이 실험을 추가로 수행하여 멜라닌이 수백만 년에 걸쳐 화학적으로 어떻게 변하는지를 알아내고 화석에서 이전에는 얻어낼 수 없었던 정보를 얻어낼 아주 흥미로운 새로운 방법을 정립할 수 있었습니다.” 콜리어리의 말이다.

이번 연구는 텍사스대학 오스틴과 내셔널 지오그래픽, 그리고 브리스톨대학의 연구비 지원으로 콜리어리가 빈테르의 지도 하에 석사과정을 밟았던 브리스톨대학과 텍사스대학 오스틴에서 진행되었다.

“논쟁 과정에 미량화학을 동원하는 것이 중요했습니다. 이 구조가 화석화된 박테리아인지, 아니면 멜라닌이 집중되어있는 세포소기관인지 논쟁이 수 년 동안 계속되어왔기 때문입니다.” 연구에 참여하지는 않은 매사추세츠공대의 지구과학과 슐룸버거 교수인 로저 서몬스의 말이다. “박테리아와 멜라노솜은 화학적 조성이 매우 다릅니다.”

서몬스는 쥐라기의 오징어 화석을 연구하여 화석에서 발견된 먹물과 현재의 갑오징어에서 볼 수 있는 먹물을 화학적으로 구분할 수 없다는 것을 밝혀낸 연구팀의 일원이었으며, 지구 상의 모든 생명체가 협력하여 진화해 왔다는 것을 보여주는 데 이번 연구가 도움이 된다고 덧붙였다.

“어떻게 색깔이 만들어지고 우리가 화석에서 색깔을 어떻게 알아내는지는 매우 중요합니다. 우리 행성에서 진행되는 생명의 역사 중 특정한 한 측면에 대해서 잘 알려주기 때문입니다.” 서몬스의 말이다. “복잡한 동물들의 경우 색깔은 개체들 간의 상호인식, 상대방에 대한 반응, 친구인지 적인지를 결정하거나 짝을 찾는 과정에서 두루 이용되는 요인입니다. 이번 연구는 고대의 생명체들이 어떻게 진화했는지를 이해하는 데 도움을 주는 또 하나의 단서입니다. 색깔을 인지하는 것은 진화 과정에서 중요한 부분이며 동물의 역사에서 상당히 이른 시기에 나타난 것으로 보입니다.”

참고문헌

Caitlin Colleary, Andrei Dolocan, James Gardner, Suresh Singh, Michael Wuttke, Renate Rabenstein, Jörg Habersetzer, Stephan Schaal, Mulugeta Feseha, Matthew Clemens, Bonnie F. Jacobs, Ellen D. Currano, Louis L. Jacobs, Rene Lyng Sylvestersen, Sarah E. Gabbott, and Jakob Vinther. Chemical, experimental, and morphological evidence for diagenetically altered melanin in exceptionally preserved fossils. PNAS, September 28, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1509831112

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카테고리:번역, 고생물학, 사이언스 데일리, 신생대, 포유류

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