[ Lynn Margulis (1998), Symbiotic planet: a new look at evolution (Basic Books)
린 마굴리스, 『공생자 행성: 린 마굴리스가 들려주는 공생 진화의 비밀』, 이한음 옮김 (사이언스북스, 2014) ]
■ ‘급진적’ 세포 내 공생 이론
- 공생 발생 이론 1단계: 핵 세포질의 형성
황과 열을 좋아하는 발효성 ‘고세균’(또는 호열산세균)으로부터 핵 세포질이 형성됨
근거: 단백질을 만드는 대사 과정은 '호열산세균'에서 유래함.
대부분의 과학자들이 동의함.
- 공생 발생 이론 2단계: 진핵세포 부속 기관들의 형성
섬모, 정자 꼬리, 감각모 등 진핵세포의 다양한 부속 기관들은 고세균이 유영 세균과 결합함으로써 형성.
논란: 현재로서는 테일러와 캐벌리어-스미스의 비공생 ‘분지’ 이론이 우세함
고세균의 다양한 모습
- 공생 발생 이론의 3단계: 혐기성 세포에서 호기성 세포로
유영하는 원생생물이 산소 호흡하는 세균이 융합함으로써 산소 호흡을 하는 삼자 복합체(고세균, 유영성 세균, 산소호흡을 하는 세균)가 형성 → 알갱이 먹이를 삼킬 수 있게 됨
근거: 미토콘드리아는 ‘자색비황세균’ 또는 ‘프로테오박테리아’라는 세균 공생자에서 진화
- 공생 발생 이론의 4단계: 호기성 세포에서 광합성하는 세포로
호기성 세포가 녹색의 광합성 세균을 삼킴.
광합성 세균은 소화되지 않고 엽록체가 됨 → 헤엄치는 녹조류 (근거) 엽록체, 색소체는 독립적인 ‘시아노박테리아’에서 진화
프로테오박테리아의 다양한 모습
시아노박테리아의 다양한 모습
■ 왜 ‘급진적’ 이론인가?
- 공생 발생 이론의 세 종류
약한 공생 이론: 색소체만 공생을 통해 진화
중간 형태 이론: 색소체와 미토콘트리아가 공생을 통해 진화
급진적 이론: 모든 다른 세포 소기관들도 세균에서 유래.
- 공생 발생 이론 2단계의 문제점: ‘중심립-키네토솜’의 문제
세포 분열 시에 씨앗 역할을 하여 방추사를 형성
미소관이라는 가느다란 관 모양의 단백질로 구성
마굴리스의 추측: 중심 립-키네토솜 조상인 세균이 존재했으며, 이 세균과의 통합이 진핵세포가 등장하는 데 결정적 역할 담당.
키네토솜의 다양한 모습
- 고세균-스피로헤타 융합 가설
유영하던 별도의 세균인 스피로헤타가 고세균의 막을 뚫고 침투
고세균 내 복수의 스피로헤타가 조화를 이루어 움직임
스피로헤타는 고세균과 더불어 분열을 통해 복제
- 고세균-스피로헤타 융합 가설의 근거
존 홀, 데이비드 럭, 젠타 라마니스는 중심립-키네토솜-미소관 유영 구조에 영향을 미치는 형질들에 관한 유전자를 발견
중심립-키네토솜 DNA를 발견하고 이를 스피로헤타 유전자들과 비교해서 유사함이 밝혀질 경우, ‘급진적’ 이론을 지지하는 좋은 근거가 될 것임.
스피로헤타의 다양한 모습
(2019.09.01.)
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