Seasonality of protists in the oligotrophic Gulf of Aqaba revealed by imaging flow cytometry

대양의 표면은 종종 광활하고 텅 빈 푸른 사막으로 상상되곤 하지만, 실제로는 해양 먹이 그물의 기초를 형성하는 미세한 생명체들로 가득 차 있습니다. 이 작은 거주자들 중에는 조류(algae)와 기타 작은 부유 생물들을 포함하는 다양한 단세포 생물 집단인 원생동물이 있습니다. 영양분이 적고 따뜻한 아열대 해역에서 이 공동체들은 매우 희소하고 빠르게 변화하기 때문에 연구하기가 특히 어렵습니다. 과학자들은 바다가 정적인 상태가 아니라는 점을 오래전부터 알고 있었습니다. 수온과 해류가 변함에 따라 종의 구성도 계절에 따라 변화합니다. 이 작은 공동체들이 정확히 어떻게 성장하고, 줄어들며, 자리를 바꾸는지 이해하는 것은 매우 중요한데, 왜냐하면 이들이 전 지구적 탄소 순환을 주도하고 인류가 의존하는 물고기들을 부양하기 때문입니다. 누가 언제 존재하는지에 대한 명확한 그림 없이는, 해양이 어떻게 기능하는지에 대한 우리의 이해는 불완전한 상태로 남을 것입니다.

이러한 공백을 메우기 위해, 연구진은 맑고 영양분이 적은 환경으로 알려진 홍해의 좁은 수역인 아카바 만(Gulf of Aqaba)으로 시선을 돌렸습니다. 2024년 3월부터 2025년 7월까지 1년 이상, 그들은 Imaging FlowCytobot이라는 특수 장비를 사용하여 표층수를 모니터링했습니다. 이 장치는 마치 고속 카메라처럼 세포들이 흘러 지나갈 때마다 개별 세포의 사진을 찍어주며, 이를 통해 과학자들이 직접 물 샘플을 채취하지 않고도 세포의 수를 세고 그 형태를 식별할 수 있게 해줍니다. 거의 매일 물을 점검함으로써, 연구팀은 덜 빈번한 샘플링 방식으로는 이전에 놓쳤던 미세 세계의 상세한 일일 기록을 포착해 냈습니다.

이 기록은 아카바 만의 생명체에 나타나는 뚜렷한 계절적 리듬을 드러냈습니다. 겨울철 동안 수중의 총 세포 수는 거의 세 배 가까이 증가했습니다. 이러한 급증은 주로 크기가 5마이크론 미만인 가장 작은 유기체들의 대폭적인 증가에 의해 주도되었습니다. 이러한 수적 폭발에도 불구하고, 전체 생물량(biovolume)은 계절 간에 급격하게 변하지 않았습니다. 이는 여름에 존재하는 세포들이 일반적으로 더 커서, 작은 겨울 세포들의 막대한 양을 상쇄했기 때문입니다. 살아있는 물질의 가장 유의미한 축적은 생물량이 가장 높고 지속적인 수준에 도달했던 봄철의 블룸(bloom) 기간에 발생했습니다.

여름철은 총 숫자 측면에서는 조용해 보였지만, 공동체는 결코 휴면 상태가 아니었습니다. 연구진은 유글레나류(euglenophytes), 편모충류(flagellates), 와편모조류(dinoflagellates)를 포함한 특정 집단들이 짧은 순간 동안 높은 밀도에 도달하며 갑작스럽고 극적으로 출현하는 것을 관찰했습니다. 계절적 진행은 예측 가능한 경로를 따랐습니다. 겨울 동안 코콜리토포어(coccolithophores)와 크립토포어(cryptophytes)가 증가했고, 이어서 봄이 오면서 규조류(diatoms)와 섬모충류(ciliates)가 증가했습니다. 이 아카바 만의 미세 생명체에 대한 상세한 관점을 다른 이들도 이용할 수 있도록 하기 위해, 연구팀은 그들이 포착한 31,000개 이상의 주석이 달린 세포 이미지들을 포함하는 공개 데이터셋을 함께 공개하여, 이 계절적 여정의 시각적 아카이브를 제공했습니다.