Amino acid auxotrophy is a feature of a distinct bacterial lifestyle across environments

보이지 않는 작은 거주자들인 박테리아로 이루어진 거대하고 북적이는 도시를 상상해 보십시오. 오랫동안 과학자들은 박테리아가 필수 구성 성분(아미노산)을 스스로 만드는 것을 멈추고 이웃으로부터 이를 훔치기 시작할 때, 이것이 환경에 대한 영리하고 즉각적인 반응이라고 믿어 왔습니다. 이는 마치 동네 식료품점에 물건이 가득 차 있는 것을 보고 요리를 그만두기로 결정한 사람과 같다고 생각되었습니다. 이 아이디어는 '블랙 퀸 가설(Black Queen Hypothesis)'로 알려져 있습니다. 즉, 다른 존재가 무언가를 제공해주고 있기 때문에 더 이상 필요하지 않은 기능을 잃어버리는 방향으로 유기체가 진화한다는 개념입니다.

중대한 발견: 이웃이 아닌 가족의 이야기
연구진은 수천 개의 박테리아 게놈을 조사하여, 아미노산을 만드는 능력을 잃는 것이 환경에서 무엇을 이용할 수 있는지(예: 식료품점)에 대한 반응인지, 아니면 그보다 더 깊은 무언가인지 확인했습니다. 그들은 조상의 영향력과 환경의 영향력을 분리하기 위해 정교한 '가계도' 분석법을 사용했습니다.

결과는 놀라웠습니다: 당신의 현재 이웃보다 당신의 가족사가 훨씬 더 중요했습니다.

연구 결과, 박테리아가 스스로 아미노산을 만들 수 있는지 여부는 주로 그들의 진화적 계보에 의해 결정된다는 사실이 밝혀졌습니다. 박테리아가 주변 환경을 보고 "오늘부터 이건 안 만들어야지"라고 말하는 것이 아닙니다. 그것은 오히려 당신의 증조증조부모님으로부터 특정 도구 세트를 물려받는 것과 더 비슷합니다. 만약 당신의 가문이 수백만 년 전에 특정 아미노산을 만드는 능력을 잃었다면, 현재의 환경이 풍족하든 빈곤하든 상관없이 당신은 여전히 그것을 만들 수 없을 것입니다.

"전부 아니면 전무(All-or-Nothing)" 식의 라이프스타일 변화
아마도 가장 흥-미로운 발견은 박테리아가 이러한 능력을 하나씩 천천히 잃어가는 것이 아니라, **패키지 딜(package deal)**로서 잃는다는 점일 것입니다.

이것을 집 개조 작업에 비유해 보십시오. 벽 하나만 허무는 것이 아니라, 완전히 개방된 미니멀리스트 스튜디오를 만들기 위해 주방, 욕실, 거실 전체를 모두 허물기로 결정하는 것과 같습니다. 연구에 따르면, 박테키아가 하나의 아미노산을 만드는 능력을 잃으면 다른 여러 개의 아미노산 만드는 능력도 동시에 잃을 가능성이 매우 높습니다. 이러한 손실은 대규모 '게놈 슬림화(genome streamlining)' 프로젝트의 일환으로 함께 일어납니다. 박테리아는 본질적으로 무언가를 처음부터 만들어내던 무거운 기계 장치들을 버리면서, 더 작고 효율적으로 변하기 위해 운영 규모 자체를 축소하고 있는 것입니다.

결론
이 논문은 아미노산 의존성이 박테리아가 특정 순간에 적응하기 위해 사용하는 일시적이고 유연한 전략이 아니라고 결론짓습니다. 대신, 그것은 박테리아 가계도의 특정 가지를 정의하는 깊게 뿌리박힌 영구적인 라이프스타일의 선택입니다.

요컨대, 박테리아는 단순히 찬장에 무엇이 있는지에 반응하는 것이 아닙니다. 그들은 조상들에 의해 결정된 라이프스타일, 즉 요리를 멈추고 간소화되고 단순화된 삶에 의존하기로 집단적으로 결정한 삶을 살아가고 있는 것입니다. 이 발견은 그들이 끊임없이 '블랙 퀸(환경)'에 적응하고 있다는 생각을 뒤엎으며, 대신 그들이 더 가벼운 삶을 위한 엄격하고 유전된 청사진을 따르고 있음을 시사합니다.