산소없이 사는 동물이 나타났다… 거꾸로 진화한 '헤네구야'

이스라엘 텔아비브대 연구팀
10개의 세포로 된 기생충 발견
미토콘드리아 유전체 없어
해파리·산호 등에 기생
에너지 확보 방법 규명 안돼 산소를 호흡하지 않는 작은 기생충 '헤네구야 살미니콜라(Henneguya salminicola)'. 스티븐 앳킨슨 제공 산소없이도 살아가는 동물을 발견했다.

과거 산소로 호흡하지 않는 단세포 미생물이 존재한다는 사실은 이미 알려져 있었지만 다세포 생명체가 산소없이 살아간다는 것은 최초의 발견이다.

연구진은 이 생명체가 복잡하고 불필요한 유전자를 버리고 단순한 유기체로 진화했다고 말했다. 기존 생명체 진화설을 뒤집어 놓는 정반대 동물의 존재를 밝힌 것이다. 또한 이번에 발견된 동물이 비록 기생충이지만 산소가 없는 환경에서 살 수 있기때문에 고등 동물에게도 같은 일이 일어날 수 있다는 것을 보여준 사례다.

도로시 후천 이스라엘 텔아비브 대학교(TAU) 생명과학부 동물학 교수 연구팀은 10개 정도의 세포로 이뤄진 아주 작은 기생충인 '헤네구야 살미니콜라(Henneguya salminicola)'를 연어 근육에서 발견하고 관련 논문을 지난달 말 미국국립과학원회보(PNAS)에 발표했다.

■무산소 생명체는 단세포생물뿐?

헤네구야의 발견이 있기 전까지는 동물계에 속하는 유기체들이 산소가 없는 환경에서 생존할 수 있는 가능성에 대한 논란이 계속 있어 왔다. 모든 동물이 산소로 호흡하고 있다는 가정은 무엇보다도 동물이 다세포적이고 고도로 발달된 유기체라는 사실에 근거를 두고 있다.

서울대 지구환경과학부 심민섭 교수는 지난해 1월 25억년 전 퇴적암에서 발견한 미생물을 연구해 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 발표한 바 있다. 심민섭 교수 연구팀은 이 논문에서 25억년전 미생물이 황산염을 이용해 호흡했다는 것을 증명했다.

심민섭 교수는 3일 "산소 대신 다른 산화돼 있는 물질 즉 산화철을 가지고 숨을 쉬는 미생물은 아직도 주변에 존재하지만 다세포 생물은 아직 보지 못했다"고 말했다.

심 교수가 말하는 미생물은 황산염이나 질산염, 산화철 등 산소가 포함된 물질에서 산소를 떼어내는 독특한 호흡을 통해 산소 없이도 에너지를 확보한다.

■미토콘드리아가 없다

헤네구야의 무산소성 성질은 우연히 발견했다.

헤네구야의 유전체는 다른 물고기에 기생하는 기생성 자포동물과 같은 염기서열로 이뤄졌다. 후천 교수는 헤네구야 유전체를 살펴보는 동안 미토콘드리아 유전체가 없다는 것을 발견했다.

미토콘드리아는 산소를 이용해 에너지를 생산한다. 호흡과정에서 흡수한 산소의 95%는 미토콘드리아로 들어가 최종적으로 물을 생성한다. 즉 미토콘드리아가 없다는 것은 이 동물이 산소 호흡을 하지 않다는 것을 의미한다.

연구진은 해파리와 산호 등에 기생하는 헤네구야는 진화하면서 에너지를 생산하기 위해 산소로 호흡하는 것을 포기했다고 전했다.

후천 교수는 "유산소 호흡은 생물의 주요 에너지원이지만 이 중요한 부분을 포기한 동물, 즉 헤네구야는 진화의 방향이 다를 수 있다는 것을 보여준다"고 설명했다. 후천 교수는 "물고기 세포에 기생해 에너지를 얻을 수도 있고, 일반적으로 무산소 호흡 비동물 유기체를 특징짓는 산소 없는 호흡과 같은 다른 종류의 호흡을 할 수도 있지만 아직까지 이 기생충이 어떻게 에너지를 만들어내는지는 아직 확실히 밝혀지지 않았다"고 말했다.

[email protected] 김만기 기자