생명과학과 윤환수 교수 연구팀, 갈조류의 4억 5천만년전의 기원과 진화 과정 새롭게 밝혀내

- 약 2억년으로 알려진 갈조류의 기원에 관한 기존 학계 통념 뒤집어

생명과학과 윤환수 교수 연구팀이 갈조류가 약 4억 5천만 년 전 오르비도스기(the Ordovician Period)에 기원하였음을 세계 최초로 밝혀냈다. 이는 기존의 약 2억년으로 알려진 갈조류의 기원에 대한 학계의 통념을 뒤집은 것이며, 또한 석박통합과정 최석완 학생이 제1저자로 참여하였다는 점에서 특히 주목받고 있다.

갈조류는 미역, 다시마 등 다양한 양식 해조류가 속한 분류군으로 상당한 경제적 가치를 지니고 있다. 갈조류는 해양 환경에서 거대한 해조숲을 이뤄 다양한 해양 동식물에게 서식처와 먹이를 제공한다. 최근에는 갈조류 해조숲이 이산화탄소 저감을 촉진해 기후변화를 막는 ‘블루카본’으로서 각광받고 있다. 그러나 이렇게 생태적, 상업적으로 매우 중요한 갈조류가 언제, 어떻게 현재의 형태를 갖추도록 진화되었는지 대한 연구는 아직 부족한 실정이었다.

연구진은 총 138종의 갈조류 및 근연종들의 엽록체 유전체와 8종의 화석 데이터를 활용한 최신 베이지안 분기 시간 분석(bayesian time estimation) 방법을 통해 갈조류의 기원 및 분기 시간을 면밀히 재분석하였다. 이번 연구에서는 기존의 연구와 달리 갈조류뿐 아니라 다양한 근연종들 및 새롭게 밝혀진 화석들을 동원하였고, 분기 시간 분석에 영향을 미치는 모든 요소들을 체계적으로 검증하였다. 이를 통해 기존에 2억 년으로 밝혀진 갈조류의 기원이 사실 4억 5천만 년 전으로 약 2.5배 이상 더 오래되었다는 것을 밝혀내었다.

갈조류는 단순한 형태의 단세포 생물인 다른 근연조류들과 다르게 다양한 조직이 분화된 복잡한 형태의 다세포 생물이다. 갈조류가 기원한 4억 5천만 년 전 오르비도스기는 해양 무척추동물들의 대분화가 일어났으며 이러한 포식자의 등장이 이들의 먹이가 되는 다세포 광합성 생물의 등장을 촉진했을 것으로 추정된다. 또한 이 시기 해양의 산소 농도 또한 급상승하였으며 이는 조직 분화 과정의 신호로 이용되는 활성산소(reactive oxygen species)의 이용을 용이하게 했을 것으로 보인다.

한편 연구팀은 갈조류가 그 기원 이후 어떤 변화를 겪어왔는지 갱신된 갈조류의 타임라인을 통해 분석하였다. 특히 해양 영양물질의 조성 변화와 해수면 상승에 따른 서식처 면적 변화 등은 갈조류의 종분화 속도와 생식 전략 변화에 매우 큰 영향을 끼쳤다.

윤환수 교수는 “추후 기후 변화에 따른 갈조류의 진화와 해양 생태계 변화를 예측하는 데 큰 통찰을 줄 수 있을 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.

본 연구는 해양수산부의 다부처유전체사업, 한국연구재단의 중견연구지원 사업 및 글로벌박사펠로우십, 농촌진흥청 과제 등의 지원으로 수행되었다. 논문명은 “Ordovician origin and subsequent diversification of the brown algae (국문명: 오르도비스기 갈조류의 기원과 추후의 분화)이며, Current Biology (5 year IF: 11)에 지난 1월 22일(월) 게재되었다.