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연대문제

백악기 조류 화석에서 발견된 원래의 단백질

백악기 조류 화석에서 발견된 원래의 단백질

(More Original Protein Found in Older Bird Fossil)


     중국으로부터의 새로운 발견은 진화론적 시간 틀로 1억3천만 년 전으로 거슬러 올라간다.

얼마 전 우리는 중국 랴오닝 성(Liaoning Province)에서 발견된, 진화론적 시간 틀로 1억2천만 년(백악기 초) 전의 조류 화석(fossil bird)에서 멜라닌(melanin)이 발견됐다는 소식을 보고했었다. 이제 중국의 제홀 지층(Jehol strata)에서 발견된 또 다른 조류 화석은 1천만 년 더 오래되어, 1억3천만 년 전의 것이었다.

판(Pan) 등이 보고한 ”초기 백악기의 조류 에콘컨퓨셔니스(Eoconfuciusornis)의 깃털에 남아있는 케라틴과 멜라노좀의 분자적 증거”라는 제목의 논문이 PNAS 지에 발표되었다. 노스캐롤라이나 주립대학의 메리 슈바이처(Mary Schweitzer)는 다시 한번 공동 저자로 올라가 있었다. Science Daily(2016. 11. 21) 지에서 한 기자는 노스캐롤라이나 주립대학의 보도 자료를 인용하여 글을 썼다. 슈바이처는 공룡 뼈와 다른 공룡시대의 화석들에서 연부조직(soft tissue)의 발견에 관한 많은 보고들을 해왔다는 것이다.

노스캐롤라이나 주립대학, 중국 과학원(Chinese Academy of Sciences), 린이 대학(Linyi University)의 새로운 연구 결과에 따르면, 1억3천만 년 된 에콘컨퓨셔니스 표본에서, 원래의 케라틴과 멜라노좀 보존의 증거가 발견되었다. 그 연구는 원래의 분자들이 보존될 수 있는 기간을 확장시키고 있으며, 고대 화석의 미세구조를 식별할 수 있게 해주고 있었다.

에콘컨퓨셔니스는 지금으로부터 약 1억3천만 년 전에 중국에 살았던 까마귀 크기의 원시 조류로서, 이들 초기 새들은 현대의 새처럼 각질 부리와 치아를 갖지 못했다. 이들 및 다른 고대 조류들과 공룡의 깃털에 관한 이전 연구들은, 멜라노좀(melanosomes)으로 해석되는, 작고 둥근 미세구조가 보존되어 있다고 주장했었다. (멜라노좀은 깃털에 색깔을 부여하는 색소를 함유한 세포 소기관이다.)

멜라노좀은 전자현미경과 멜라닌에 결합하는 금 부착 항체(gold-tipped antibodies)를 사용하여 확인되었다. 또 다른 기술은 단백질이 원래의 것임을 확인했다.

마지막으로, 연구자들은 이들 깃털에 구리와 황(copper and sulfur)을 사용하여 고해상도의 분포 지도를 얻었다. 황은 광범위하게 분포되어 있었는데, 이것은 현대의 깃털에서처럼 케라틴과 멜라닌 분자들이 둘 다 존재한다는 것을 가리킨다. 그러나 케라틴의 일부가 아닌, 현대의 멜라노좀에서만 발견되는 구리가 화석 멜라노좀에서 관찰되었다. 이 발견은 멜라노좀의 존재를 지지하고, 분해와 화석화 과정 동안에 혼합이나 침출이 없었음을 나타낸다.

논문은 오염을 피했던 방법을 기술해놓고 있었다. 항체 검사는 단백질이 원래의 것임을 확인해주었다. 현대 깃털에서 멜라노좀은 ”항상 각질에 둘러싸여 매립되어 있다.” 과학자들은 이것이 화석에서도 사실임을 보여주었다.

우리의 연구는 초기 백악기(1억3천만 년 전)의 새에서 조류성 베타-케라틴(avian beta-keratin)에 대한 가장 오래된 초미세구조 및 면역학적 확인을 보고한다. 우리는 특정 화석의 미세구조에 국소적 항체-항원 복합체를 적용했고, 단백질 항원결정인자(protein epitopes)를 고해상도로 확인하기 위해서, 면역 금표지(immunogold)를 적용했다. 전자-비투과 미소체(electron-opaque microbodies)를 둘러싸고 있는, 기질에서 원래의 케라틴 단백질의 보존은 그 부분이 멜라노좀임을 지지하며, 미소체로부터 멜라노좀을 구별할 수 있는 적용 가능한 하나의 기준을 추가하는 것이었다. 우리의 연구는 화석에 보존되어있는, ‘정상적으로 불안정한 조직’ 내의 분자 보존에 새로운 빛을 비춰주고 있다.

컨퓨셔니스(Confuciusornis)는 분명히 강력한 비행생물이었다. 에콘컨퓨셔니스(Eoconfuciusornis, dawn Confuciusornis)에 대한 미술가의 그림은 비행을 위한 장비를 갖추고 있음을 보여준다.

그렇다면 ”정상적으로 불안정한 조직”이 어떻게 1억3천만 년 동안 지속될 수 있었다는 것인가? 연구자들은 화석에서 발견된 바늘 모양의 칼슘 결정들(needle-like crystals of calcium) 때문이었을 것으로 추측하고 있었다.

이러한 칼슘 농축된 바늘 모양의 구조는 현존하는 깃털에는 없다. 따라서 우리는 화석화 과정 동안, 깃털의 유기분자 구조가 완전히 분해되기 전에, 아마도 미생물에 의해 매개된 칼슘의 침전이 분자적 수준에서 안정화를 시킴으로써, 깃털의 초미세구조 및 분자적 보존을 용이하게 했다는 가설을 세웠다. 광물질 기질과의 결합은 생체분자의 보존 잠재력을 크게 향상시키는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 또한, 칼슘은 안정성을 부여하는 분자 단편 내로 혼입될 수 있으며, 이 과정은 미생물에 의해 매개될 수도 있다고 제안되어왔다. 이 에콘컨퓨셔니스 표본의 주변 퇴적물은 칼슘이 거의 또는 전혀 검출되지 않는, 주로 알루미늄 규산염(Al silicates)으로 이루어있기 때문에, 이 깃털에서 관측된 칼슘의 원천은 알려지지 않고 있다.

따라서 칼슘 결정의 존재가 단백질의 안정화를 '가능하게' 해줄 수 있었지만(연구팀은 슈바이처의 1999년 논문을 참고했다), 그들은 칼슘이 어디에서 왔는지, 알지 못하고 있었다. 그들은 단백질이 남아있을 수 있었던 또 다른 영향을 제안하고 있다 :

깃털의 고유한 생체물질 특성에 기여할 수 있는 또 다른 요소는 표피분화 시스테인 풍부 단백질(epidermal differentiation cysteine-rich protein)이다. 이 분자는 베타-케라틴과 동일한 유전자 구조를 가지고 있으며, 살아있는 조류에서 가장 각질화된 조직의 특정 발달 단계에서 함께 발현된다. 그러나 이 단백질은 평생 동안 깃털에서만 검출된다. 이 단백질의 시스테인 수준이 크게 높아지면, 분자 내 교차결합이 촉진되고, 깃털의 분해에 대한 안정성과 저항성이 높아져서 보존될 수 있었을 것이다. 고대 깃털 물질의 분자 회복에 대한 추가적 연구는 이러한 가설을 직접적으로 시험해볼 수 있을 것이다.

칼슘이나 시스테인의 존재로 정말로 깃털 케라틴과 멜라노좀의 분해속도가 극도로 느려지는 지는 측정될 수 있을 것이다. 이 과정들 중 어느 하나라도 효과적이라면, 조류 화석에서 원래의 깃털 물질이 공통적으로 남아있어야만 한다. 그리고 최근에 죽은 조류에서부터, 장구한 범위의 과거 조류 화석들에서 단백질은 보존되어 있을 것이다. 그러나 1억3천만 년은 원래의 단백질이 보존되어 있음을 설명하기에는 너무도 오랜 기간이다.



이러한 발견들은 창조론자들의 주장을 지지하는가? 그 이유는 무엇인가? 1)진화론자들은 이러한 발견을 예측하지 못했다. 2)그들은 그것을 설명하기 위해서 뒤죽박죽의 설명을 하고 있다. 당신은 위의 글에서 이들 단백질이 ”정상적으로 불안정한 조직(normally labile tissues)”이라고 말하는 것을 들었을 것이다. 불안정하다는 것은 쉽게 변형되거나, 분해되거나, 깨지는 것을 의미한다. 그러나 연구팀은 큰 소리로 외치고 있었다. 그것은 닭의 것과 일치했다!

실제로, 미생물 및 기질 모두가 보존됐다면, 화학적으로 각각의 구성성분을 특성화 하기위한 시험을 수행할 수 있다. 이들 미세구조가 멜라노좀이라면, 그들은 각질의 기질 내에 있어야한다. 만약 그들이 미생물에 기원한 것이라면, 그 기질은 미생물에 의해서 분비되고 이후 광물화 된, 세포외중합체물질(exopolymeric substances)로 구성되어 있어야만 한다. 이러한 대안적 가설들을 구별하기 위해서, 현대 유기물질의 분자 및 화학적 특성에 대해 잘 정립된 여러 방법들을 닭(Gallus gallus)의 깃털과, 중국 허베이 성 북부의, 펑닝(Fengning)의 후아지잉 지층(Huajiying Formation)에서 새롭게 발견된 1억3천만 년 전의 조류 에콘컨퓨셔니스의 보존된 깃털에 적용했다. [Shandong Tianyu Museum of Nature (STM) 7–144] (Pygostylia: Confuciusornithiformes) (Fig. 1A). 우리의 결과는 케라틴과 멜라닌 모두에서 유래한 원래 유기물질 성분과 일치했으며, 따라서 이러한 고대 미세구조가 원래의 멜라노좀에서 기원했음을 뒷받침한다.


*관련기사 : 공룡의 ‘진짜 색깔’ 확인할 방법 찾았다 (2016. 11. 22. 나우뉴스)



번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2016/11/more-original-protein-found-in-older-bird-fossil/

출처 - CEH, 2016. 11. 22.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6496

참고 : 6488|6429|6403|6383|6352|6338|6318|6282|6252|6233|6226|6187|6177|6173|6127|6108|5907|5916|5782|5769|5691|5684|5680|5676|5648|5590|5612|5549|5509|5505|5379|5493|5291|5263|5247|5168|5140|5124|5068|5061|5053|5049|5047|5044|5010|5009|4995|4987|4986|4984|4851|4850|4807|4791|4783|4769|4747|4745|4731|4711|4707|4706|4702|4689|4667|4664|4665|4666|4654|4624|4613|4517|4486|4259|4106|3957|3889|3868|3811|3720|3421|3400|3389|3194|3152|2894|2840|2647|2543|1461|1108|445|749



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