Community structure and hidden phylogenetic diversity of marine fungi in the tropical Indian and western Pacific Oceans
이 연구는 인도양 및 서태평양 열대 해역의 113개 시료에 대한 롱리드(long-read) 28S rRNA 시퀀싱을 활용하여 세 개의 새로운 후보 문(phylum)을 포함한 광범위한 숨겨진 균류 다양성을 밝혀냈으며, 해양 균류 군집 구조가 뚜렷한 수직 층상 구조와 경도, 인산염, 염도와 같은 환경적 요인에 의해 형성됨을 입증한다.
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바다는 종종 생명체가 드물고 고요한 거대한 물의 영역인 푸른 사막으로 상상되곤 합니다. 하지만 수면 아래에는 지구의 가장 필수적인 과정들을 이끄는 미생물의 활기찬 세계가 존재합니다. 이 보이지 않는 일꾼들 중에는 버섯, 곰팡이, 효모를 포함하는 생명체 그룹인 균류가 있습니다. 우리는 흔히 균류를 육지의 젖은 빵이나 썩은 통나무에서 자라는 것으로 생각하지만, 그들은 바다의 중요한 거주자이기도 합니다. 그들은 자연의 재활용가로서 역할을 하며, 죽은 유기물을 분해하여 영양분을 다시 물속으로 방출하고, 다른 작은 해양 생물들의 개체 수를 조절하는 기생체 역할을 합니다. 오랫동안 과학자들은 이 해양 균류가 주로 해저나 떠다니는 나무 위에 살고 있다고 믿었습니다. 그러나 최근의 발견들은 이들이 바닷물 속에 떠다니며 예상보다 훨씬 더 큰 역할을 수행하며 어디에나 존재한다는 것을 시사합니다. 그럼에도 불구하고, 바다에 누가 살고 있으며 그들이 서로 어떻게 연관되어 있는지에 대한 전체적인 범위는 여전히 미스터리로 남아 있는데, 이는 주로 그들을 연구하는 데 사용된 도구들이 전체적인 모습을 포착하는 데 어려움을 겪었기 때문입니다.
한 연구팀은 이 미스터리를 해결하기 위해 인도양과 서태평양의 열대 해역을 깊이 파고드는 작업을 시작했습니다. 그들은 햇빛이 비치는 표층수부터 짓눌리는 듯한 어둠이 있는 심해에 이르기까지, 그리고 개방된 바다에서 해저의 진흙 퇴적물에 이르기까지 다양한 환경에서 113개의 샘샘플을 수집했습니다. 그곳에 무엇이 있는지 확인하기 위해, 그들은 긴 유전 코드를 읽어내는 강력한 새로운 방법을 사용했는데, 이를 통해 기존의 짧은 읽기 방식으로는 놓쳤을 생물들을 식별할 수 있었습니다. 그들의 목표는 단순하지만 야심 찼습니다. 이 지역의 해양 균류의 진정한 다양성을 지도화하고, 그들이 어떻게 분포하는지 이해하며, 그들이 어디에 사는지 결정하는 환경적 요인이 무엇인지 밝혀내는 것이었습니다.
연구 결과는 누구도 예상했던 것보다 훨씬 더 복잡하고 다양한 세계를 드러냈습니다. 연구진은 샘플을 통해 거의 47,000개의 뚜렷한 균류 그룹을 식별했습니다. 가장 흔한 유형들은 Ascomycota와 Basidiomycota 같은 잘 알려진 가문에 속했지만, 이번 연구는 이전에 본 적 없는 숨겨진 생명의 층을 발견했습니다. 연구진은 기존의 어떤 균류 카테고리에도 분류할 수 없을 만큼 기존과는 완전히 다른 세 개의 새로운 생명의 가지(lineages)를 찾아냈습니다. 그들은 이 신비로운 그룹들에 Candidate.Taichumycota, Candidate.Shizhenmycota, Candidate.Xihemycota라는 이름을 붙였습니다. 이러한 발견은 바다가 우리가 겨우 탐험하기 시작한 진화 역사의 저장고임을 시사하며, 현재의 균류 종 목록이 이야기의 상당 부분을 놓치고 있음을 보여줍니다.
또한 이 연구는 이 균류들이 무작위로 흩어져 있는 것이 아니라 매우 특정한 이웃에 살고 있다는 점을 보여주었습니다. 연구진은 서로 다른 유형의 균류가 각기 다른 깊이에서 우세하게 나타나는 명확한 수직적 패턴을 발견했습니다. 새로운 신비로운 계통들은 뚜렷한 선호도를 보였습니다. 한 그룹은 표층수에서만 발견되었고, 다른 한 그룹은 수층 전체에 퍼져 있었으나 상층부 근처에서 가장 흔했으며, 세 번째 그룹은 어디에나 존재했지만 심해 퇴적물에서 가장 번성했습니다. 이러한 분리는 바다 깊숙이 들어갈수록 환경이 충분히 변화하여 완전히 다른 그룹의 균류를 선호하게 만든다는 것을 시사합니다. 심해와 해저에 사는 공동체는 표층의 공동체와 상당히 달랐으며, 이는 바다가 이 미생물들을 위한 뚜렷한 생태적 구역으로 구조화되어 있음을 나타냅니다.
단순히 누가 그곳에 있는지를 넘어, 연구진은 이 균류들이 무엇을 하고 있는지 살펴보았습니다. 유전적 구성을 분석함으로써, 그들은 이 생물들이 생태계에서 수행하는 역할을 예측할 수 있었습니다. 표층수는 죽은 식물을 먹는 것, 다른 생물체 내부에서 사는 것, 그리고 기생체 역할을 하는 것 등 다양한 직업을 가진 균류의 혼합을 보여주었습니다. 반면, 심해와 해저는 위에서 떨어지는 유기물을 분해하는 분해자 역할을 하는 균류가 지배적이었습니다. 이러한 분업은 바다의 수직 구조가 어떻게 생명의 다양한 기회를 창출하는지를 강조하며, 심해가 위에서 떨어지는 물질을 재활용하기 위해 균류에 크게 의존하고 있음을 보여줍니다.
마지막으로, 연구팀은 이러한 패턴을 주도하는 요인이 무엇인지 조사했습니다. 그들은 표층수의 균류 혼합이 지리학과 해수의 화학 성분의 결합에 의해 형성된다는 것을 발견했습니다. 샘플의 위치, 특히 경도는 어떤 균류가 존재하는지를 예측하는 강력한 변수였습니다. 환경적 요인 또한 주요한 동력 역할을 했는데, 인산염의 양과 염도가 균류의 다양성을 결정하는 핵심 요소였습니다. 흥론스럽게도, 이러한 요인들이 위치 간의 차이를 일부 설명해주기는 했지만, 상당한 양의 변동성이 설명되지 않은 채로 남았는데, 이는 다른 복잡한 힘들이 작용하고 있음을 시사합니다. 이 연구는 열대 인도양과 서태평양에 독특한 진화 계통과 복잡한 생태적 역할을 가진 방대하고 숨겨진 균류의 다양성이 존재한다고 결론짓습니다. 이 작업은 가장 많이 연구된 바다의 영역에서도 우리 행성을 지탱하는 미생물에 대해 여전히 발견할 것이 많다는 사실을 상기시켜 줍니다.
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