우리는 지금도 진화하는 과정에 있다.

2024.10.03

‘루카(LUCA)’라는 이름을 들어보셨나요?
사람이 원숭이에서 진화했다는 것은 잘 알려져 있지만, 원숭이와 사람뿐 아니라 미생물과 식물까지도 모두 같은 생명체에서 진화해 현재에 이르게 되었습니다.
지구상에 존재하는 모든 생명체의 조상이 바로 ‘루카(LUCA)’라는 미생물입니다.

생명의 공통 조상

DNA 해석 기술의 발전 덕분에 46억년 전 지구가 형성되고 약 4억 년 후에 최초의 생명체가 탄생했다는 사실이 밝혀졌습니다.
이 생명체가 바로 ‘모든 생물의 공통 조상(LUCA: Last Universal Common Ancestor)’이라 불리는 미생물, ‘루카’입니다.
루카는 철과 황이 풍부한 심해 열수 분출구에 서식하며, 지구 깊은 곳에 숨어 살았던 것으로 추정됩니다. 산소가 필요 없는 혐기성 생물이었으며, 금속 성분이 풍부하고 빛이 들지 않는 환경에서 스스로 영양분을 합성하는 독립영양생물로 알려져 있습니다. 이 작은 미생물이야말로 지구상의 모든 생명이 속하는 긴 계보의 시작점으로 여겨지고 있습니다.

영국 브리스톨 대학 연구팀은 “유전자를 추적하라”는 슬로건 아래, 최신 DNA 해석 기술을 활용해 DNA에 새겨진 진화의 타임라인을 더욱 깊이 추적하여 ‘루카’가 약 42억 년 전에 존재했음을 밝혀냈습니다. 이 연구는 세계적인 과학 저널인 *Nature Ecology & Evolution*에 발표되었습니다.
약 5억 3천만 년 전 캄브리아기의 다양한 원시 생물들에 대해 공부할 때, 지구상의 생명 역사가 그렇게 오래되었다는 사실에 놀랐던 기억이 납니다. 그런데 생명의 기원은 그보다 훨씬 더 오래된 약 42억 년 전으로 거슬러 올라간다는 것이 밝혀진 것입니다.

전체 유전체 분석이 밝혀낸 생명의 진화

인류를 화성으로 보내는 것만큼 어렵다고 여겨졌던 인간 DNA 서열의 완전한 해석이 이루어지며, 지난 20년 동안 전장 유전체 해석 기술이 크게 발전했고 방대한 유전자 라이브러리가 구축되었습니다. 이러한 발전은 생물의 유전적 관계와 진화 역사를 밝혀주는 계통학의 비약적 성장을 이끌어, 생명의 기원에 대해 깊이 있는 통찰을 제공해주고 있습니다.

예전에는 생명의 계통수가 진핵생물, 세균, 고세균이라는 세 가지 주요 가지(도메인)로 구성되어 있고, 그 뿌리에 루카가 위치한다고 여겨졌습니다. 세균과 고세균은 둘 다 핵이 없는 단세포 생물이지만, 화학적 및 대사적 차이로 구분됩니다. 반면, 진핵생물은 세포막으로 둘러싸인 세포와 세포 핵에 유전 정보를 지니고, 세포 대사를 담당하는 미토콘드리아라는 소기관을 가진 복잡한 다세포 생물입니다. 최근 계통학에서는 진핵생물이 고세균과 세균의 공생에서 진화했다는 ‘Two-Domain Tree of Life(생명의 계통수 중에서 생물의 분류를 크게 두 개의 도메인(고세균과 진핵생물)으로 나누는 최신 가설)’ 이론이 지지를 받고 있습니다. 이 공생 과정에서 세균이 고세균 내부에서 살아남아, 결국 미토콘드리아로 진화한 것으로 여겨집니다. 우리를 포함한 다양한 생물들이 진핵생물에서 기원한 만큼, 이 진화 과정은 무려 42억 년에 걸쳐 이어져 온 자연 현상인 것입니다.

42억 년 전과 공통된 삶의 방식

이처럼 복잡한 진화 과정을 거쳤음에도 불구하고, 42억 년이 지난 지금까지 변하지 않은 것이 있습니다. 루카(LUCA)가 가지고 있던 355개의 유전자 중 일부가 현재도 심해 열수 분출구에 살며 수소를 에너지원으로 활용하는 ‘역 자이레이스(Reverse Gyrase)’라는 고온 환경 미생물과 공통된다는 사실이 밝혀진 것입니다.
또한, 루카는 단순한 원핵 생물이었음에도 불구하고 면역 시스템을 가지고 있었을 가능성이 높다고 추정됩니다. 이는 인간이 코로나바이러스와 싸운 것처럼, 루카도 이미 원시적인 바이러스와 싸웠다는 의미입니다. 42억 년 전에 존재했던 생명체의 생존 방식이 지금까지 이어져 오고 있다니 놀랍지 않습니까?

인류 진화의 미래

오늘날 많은 사람들은 인간이 진화의 마지막 단계에 도달한 최종형태라고 생각하는 경향이 있습니다. 일상 속에서 우리가 여전히 루카처럼 진화의 과정에 있다는 사실을 의식하기는 어렵지만, 사실 인간 역시 복잡한 진화의 흐름 속에 놓여 있습니다. 앞으로 4만 년 후의 인류가 어떤 모습으로 진화할지 상상하기조차 어렵습니다.
어쩌면 4만 년 전 현생 인류인 호모 사피엔스가 선대 인류인 네안데르탈인을 멸종시켰던 것처럼, 진화 과정에서 등장한 새로운 인류에 의해 현생 인류인 호모 사피엔스가 멸종의 위기에 처할 수도 있습니다. 우리가 멸종시킨 많은 생물종들처럼 말입니다.

참고 자료

“최후의 보편 조상” 『위키백과(Wikipedia): 자유 백과사전』. 2024년 9월 30일 (화) 07:26 최종 업데이트. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Last_universal_common_ancestor

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