화석화한 대변이 선사 시대 세계를 분자적 세부 묘사로 안내한다

by Samuel Jeremic, Curtin University

커틴 대학교Curtin University가 이끄는 국제 연구팀이 선사 시대 배설물feces을 이용해 분자 화석화molecular fossilization의 작동 방식을 더 잘 이해함으로써 고대 동물들이 무엇을 먹었는지, 어떤 환경에서 살았는지, 그리고 사후에 어떤 일이 일어났는지에 대한 새로운 시각을 제시했다. 

지오바이올로지(Geobiology) 저널에 게재된 이 연구는 "광물화는 오랜 시간 동안 연질 부분 화석화와 관련된 유익한 바이오마커 보존을 조절한다[Mineralization controls informative biomarker preservation associated with soft part fossilization in deep time]"라는 제목으로, 주로 미국 마존 크릭Mazon Creek 화석 유적에서 발견된 3억 년 된 화석화한 배설물droppings, 즉 분변coprolites을 조사했다. 

분변 화석에는 콜레스테롤 유도체cholesterol derivatives가 포함되어 있는 것으로 이미 알려져 있었는데, 이는 육식 위주 식단을 뒷받침하는 강력한 증거다.

하지만 이번 연구는 이러한 섬세한 분자 흔적이 어떻게 보존되고 시간의 흐름 속에서 살아남았는지 탐구했다.

일반적으로 연조직soft tissues은 인산염 광물phosphate minerals에 의해 화석화하지만, 이번 연구에서는 화석 전체에 흩어져 있는 미세한 탄산철iron carbonate 입자 덕분에 분자가 보존되어 미세한 타임캡슐처럼 작용한다는 사실을 발견했다.

커틴 대학교 지구행성과학대학 겸임 연구원인 매디슨 트립Madison Tripp 박사는 이번 연구 결과가 과학자들이 분자 보존을 이해하는 방식에 새로운 차원을 더해 주며, 이는 고대 세계에 대한 통찰력을 얻는 데 매우 중요하다고 말했다.

트립 박사는 "화석은 오래전에 멸종된 생물의 형태만 보존하는 것이 아니라, 생명체의 화학적 흔적도 담고 있을 수 있다"고 말했다.

"하지만 그 섬세한 분자들이 어떻게 수억 년 동안 살아남을 수 있는지는 오랫동안 미스터리였습니다. 인산염 광물이 화석의 모양과 구조를 보존하는 데 도움이 되기 때문에 우리는 이것이 분자 보존에도 도움이 될 것이라고 예상했을지도 모릅니다. 하지만 우리는 대신 내부의 분자 흔적을 보호하는 것은 탄산철이라는 것을 발견했습니다." 

"보물상자를 발견한 것과 비슷합니다. 이번에는 인산염이죠. 하지만 진짜 금은 근처 자갈 속에 숨어 있습니다."

이러한 광물/분자 결합mineral/molecule association이 마존 크릭 지역에서만 발견되는 것인지 확인하기 위해 연구진은 다양한 종, 환경, 그리고 시대에 걸쳐 다양한 화석을 포함하도록 분석을 확대했다.

커틴 대학교 WA 유기 및 동위원소 지구화학 센터[WA-Organic and Isotope Geochemistry Center] 창립 이사이자 ARC 수상자 펠로우인 클리티 그라이스Kliti Grice 교수는 이를 통해 이러한 결과가 모든 샘플에서 일관되게 나타난다는 것을 알 수 있다고 말했다. 

그라이스 교수는 "이것은 단순히 일회성이나 행운의 발견이 아니다. 우리가 반복적으로 목격하는 패턴이며, 탄산염 광물이 지구 역사 전반에 걸쳐 생물학적 정보를 조용히 보존해 왔다는 것을 보여준다"고 말했다.

"어떤 광물이 고대 생체 분자를 보존할 가능성이 가장 높은지 이해하면 화석 탐색에서 훨씬 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다."

"우연에 의존하기보다는 고대 생명체에 대한 분자적 단서를 발견할 수 있는 최적의 조건을 찾을 수 있습니다."

그라이스 교수는 생체 분자biomolecules가 어떻게 보존되는지 밝혀냄으로써 과학자들이 수억 년 전 세계를 재구성할 수 있는 강력한 새로운 도구를 얻게 되었다고 말했다.

"이를 통해 과거 생태계에 대한 훨씬 더 풍부한 그림을 그릴 수 있습니다. 동물의 생김새뿐만 아니라 그들이 어떻게 살고, 상호작용하고, 분해되었는지까지 알 수 있다"라고 그라이스 교수는 말했다.

"선사 시대 세계를 분자적 세부 묘사까지 생생하게 보여줍니다."


More information: Mineralization Controls Informative Biomarker Preservation Associated With Soft Part Fossilization in Deep Time. Geobiology. DOI: 10.1111/gbi.70030. onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gbi.70030 

Provided by Curtin University