“과학자의 연구실”이라고 하면, 대학교나 연구기관의 큰 건물 안에 있는 최신 시설이 갖춰진 실험실을 상상하는 사람들도 많을 것입니다. 그러나 2026년 과학지 Journal of Phycology에 발표된 생물학적으로 중요한 발견은 자동차 이동하는 사람들을 위한 저렴한 호텔의 실험실에서 일어났다고 일간신문 뉴욕 타임스가 보도했습니다. Crawling under the radar: Two novel Paulinella species expand knowledge about the ecology and evolution of a primary plastid‐containing amoeba lineage - Van Etten - Journal of Phycology - Wiley Online Library https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jpy.70230
$80 Motel Room, a Discovery to Shed Light on the Origins of Life https://www.nytimes.com/2026/09/26/science/motel-science-discovery.html
지구상의 식물이 가진 엽록체는 모두 과거에 시아노박테리아가 다른 진핵생물에 흡수된 세포내공생에 기원을 가지는 것으로 여겨집니다. 진핵생물이 시아노박테리아를 가져온 것은 12억 년 전에 살펴본 것으로 추정되어, 두 개의 독립된 생물이 유전자의 교환과 상실이라는 복잡한 과정을 거쳐 하나의 생물이 된 과정은 아직도 미스터리가 많이 남아있습니다. 그러나 2005년, 껍데기를 가진 아메바의 일종이면서 색소체에 의한 광합성을 하는 파울리네라의 유전체 분석에 의해, 파울리네라의 색소체는 10억 년 이상 전에 식물을 만들던 이벤트가 아니라, 약 1억 년 전에 독립적으로 가져온 것이 밝혀졌습니다. 즉, 지구의 환경을 격변시켰던 생물학적 이벤트가 두 회에 걸쳐 독립적으로 일어났던 것입니다. 파울리네라가 다른 식물이나 광합성을 하는 동물과 독립적으로 시아노박테리아와 공생했 던 사실은 생물학적 의미를 매우 큽니다. 특히, 파울리네라가 색소체를 가지기 시작한 약 1억 년 전은 진화론적으로 보면 비교적 최근이므로, 어떻게 진핵생물이 시아노박테리아와 공생을 시작했는지 알 수 있는 단서가 될 수 있다고 합니다.
그러나, 파울리네라에 대한 연구는 그다지 진전되지 않고 있습니다. 최초의 종은 1894년에 발견되었지만, 2025년까지 보고된 것은 총 4종에 그쳐 있습니다. 파울리네라는 물 샘플에 포함된 다른 미생물에 비해 개체 수가 적고 몸집도 크지 않으며, 실험실에서의 증식은 4~5일이 걸립니다. 신속하게 연구 성과를 내고자 하는 박사 과정 학생에게 증식에 몇 일이 걸린다는 파울리네라의 특성은 걸림돌이 되기 때문에 연구 대상으로 선택되는 경우는 드물다고 합니다. 진화생물학자 줄리아·반·에텐 박사는 그런 파울리네라를 연구하는 사람 중 한 명입니다. 반·에텐 박사는 대학원생이었을 때 가족 여행 중에 비에 갇혀 버린 노스캐롤라이나 주에서, 시간을 때우기 위해 고속도로 옆에서 채취한 물을 현미경으로 조사했습니다. 그러다 샘플 속에 우연히 파울리네라를 발견하여, 그 이후 2025년까지 여러 번 노스캐롤라이나 주에 방문하여 샘플을 채취하는 것을 계속했습니다. 실제로 노스캐롤라이나 주에서 샘플을 채취하는 반·에텐 박사의 모습은 다음과 같습니다.
반·에텐 박사가 처음으로 관찰한 파울리네라의 현미경 사진이 아래에 있습니다. 중앙의 빨간 박스 안에 갇힌 부분에, 색소체를 가진 파울리네라의 모습이 확인됩니다.
2025년 1월, 당시 우즈홀 해양연구소 연구원이었던 반 엣텐 박사는, 도널드 트럼프 대통령이 연방 정부의 자금 지원을 일시 중단하면서 연구 자금뿐만 아니라 급여 지급조차 불투명한 상황에 놓였습니다. 이후 자금 지급은 재개된 모, 혼란기에는 많은 과학자들이 참여하는 그룹 채팅에서 향후 전망이나 전략에 대해 논의하거나 서로 위로하며 지지 않았다고 합니다. 그 채팅에서 반 엣텐 박사는, 듀크 대학교의 박사 연구원이었으며 식물을 대상으로 하는 앤드류 위로비 씨와 만나게 되었습니다. 위로비 씨의 전문이 미생물은 아니었지만, 반 엣텐 박사로부터 그 해의 봄에 진행하는 파울리네라 조사에 대한 여행에 초대받아 2025년의 봄에 반 엣텐 박사가 거주하는 노스캐롤라이나 주의 모텔에 자동차로 향했습니다. 모텔은 반 엣텐 박사에게 의해 임시 실험실로 개조되었으며, 벽에는 염수 담긴 물병이 줄지어 놓여 있었고, 양동에는 습지에 채취한 풀 덩어리가 가득 넘쳐 있었습니다. 아래 사진은 모두 실제로 반 엣텐 박사의 모텔에서 촬영된 것입니다.
윌로비 박사는 밴 에텐 박수와 마찬가지로 파울리네라 연구에 참여하고 있던 비게로 해양과학연구소의 존 번즈 씨와 함께 모텔에서 조사에 참여하게 되었습니다. 모텔의 시설은 최소한이었고, 자신의 입으로 빨아 흡수하는 방식의 오래된 피펫으로 샘플의 물을 채취하거나, 칫솔의 털을 색연필에 붙였다가 임의로 만든 실험 도구로 샘플에서 파울리네라를 분리하는 실험을 진행했습니다. 그렇게 진행되는 가운데 윌로비 박사가 파울리네라의 관찰을 시작하자, 파울리네라의 우로코가 되던 껍질이 시계 방향으로 중첩되는 개체와 반시계 방향으로 중첩되는 개체가 있다는 것을 깨달았습니다. 밴 에텐 박사들이 파울리네라를 오랫동안 관찰했기 때문에, 이들을 같은 종으로 생각했지만, 신선한 눈으로 파울리네라를 보았던 윌로비 박사는 “이것은 또 다른 종이 아닐까?”라고 생각했다고 합니다. 이후 샘플을 연구실에 가져가 고해상도 전자 현미경으로 관찰한 결과, 파울리네라는 2개의 다른 새로운 종이라는 사실이 밝혀졌습니다. 샘플에서 추출한 DNA 배열 분석 결과에서도 2개가 새로운 종이라는 사실이 확인되었고, 밴 에텐 박사들은 2026년에 연구 결과를 발표했습니다. 다음은 밴 에텐 박사들이 발견한 2개의 새로운 종 파울리네라로, 왼쪽은 “Paulinella marae sp. nov.”, 오른쪽은 “Paulinella murrayi sp. nov.”입니다.
반 앤테른 씨와 위로비 씨는 이미 다음 연구 단계に向けて 협력 체제를 구축하고 있으며, 시민 과학자 및 아마추어 연구자와 연계하여 더욱 많은 파울리네라를 찾으려고 노력하고 있습니다. 2026년 가을에 메리랜드 대학교에 연구실을 갖게 된 반 앤테른 씨는 “우리는 앞으로도 계속 이 연구를 지속할 것입니다. 이것은 제 삶의 일부니까요. 제 작은 프로젝트는 진화생물학에 큰 의미를 갖습니다”라고 밝혔습니다.
원문 보기 | 출처: Gigazine