맨위로가기

공통 조상

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

공통 조상은 모든 생물이 단일 조상으로부터 유래했다는 개념을 의미한다. 18세기부터 제기되어 찰스 다윈의 '종의 기원' 발표 이후 과학계에서 널리 받아들여졌다. 분자생물학의 발전으로 유전 암호의 보편성과 유전자 서열 분석을 통해 공통 조상 이론은 더욱 지지를 얻었으며, 현재는 최종 보편 공통 조상(LUCA) 개념으로 발전했다. LUCA는 세균, 고세균, 진핵생물의 가장 최근 공통 조상으로, 고온성, 작은 게놈 크기, 적은 유전자 수 등의 특징을 가졌을 것으로 추정된다. 그러나 수평적 유전자 전달, 수렴 진화, RNA 세계 가설 등과 같은 요인으로 인해 공통 조상 개념에 대한 비판과 논쟁이 존재한다.

2. 역사적 배경

모든 생물체가 서로 관련이 있다는 생각은 전 세계 여러 토착 세계관에서 반복되는 주제였다.[11] 18세기 프랑스 수학자 피에르 루이 모페르튀는 모든 유기체가 공통 조상을 가지며, 무작위 변이와 자연 선택을 통해 분화되었다는 생각을 제시했다.[12][13] 1790년 철학자 이마누엘 칸트는 ''판단력 비판''에서 동물 형태의 유사성은 공통의 원형, 즉 공통의 조상을 암시한다고 썼다.[14] 1794년 찰스 다윈의 할아버지인 에라스무스 다윈은 모든 온혈 동물이 하나의 살아있는 필라멘트에서 기원했을 것이라고 추측했다.[15]

찰스 다윈은 ''종의 기원''에서 모든 생명체가 단 하나의 조상에서 기원했을 가능성이 높다고 언급했다.[16] 그러나 다윈은 유추가 "속이는 안내자"일 수 있다고 경고했다.[17]

공통 조상 개념은 다윈의 출판 이후 과학계에서 널리 받아들여졌다.[18] 1907년 버논 라이먼 켈로그는 하강 이론을 의심하는 박물학자는 거의 없다고 언급했다.[19] 2008년 생물학자 T. 라이언 그레고리는 공통 조상 개념에 모순되는 관찰은 발견된 적이 없으며, 과학계는 진화적 하강을 역사적 현실로 받아들인다고 언급했다.[20]

2. 1. 초기 사상

18세기 프랑스의 수학자 피에르 루이 모페르튀는 모든 유기체가 공통 조상을 가지며, 무작위 변이와 자연 선택을 통해 분화되었다는 생각을 제시했다.[12][13]

1790년 철학자 이마누엘 칸트는 ''판단력 비판''에서 동물 형태의 유사성은 공통의 원형, 즉 공통의 조상을 암시한다고 썼다.[14]

1794년 찰스 다윈의 할아버지인 에라스무스 다윈은 모든 온혈 동물이 하나의 살아있는 필라멘트에서 기원했을 것이라고 추측했다.[15]

2. 2. 다윈의 진화론

찰스 다윈은 ''종의 기원''에서 모든 생명체가 단 하나의 조상에서 기원했을 가능성이 높다고 말했다.[16] 다윈은 "유추를 통해 이 지구상에 존재했던 모든 유기체가 생명이 처음 불어넣어진 어떤 원형에서 기원했을 것이라고 추론해야 한다"라고 언급했다.[16]

하지만 다윈은 그 언급에 앞서 "유추는 모든 동물과 식물이 어떤 하나의 원형에서 기원했다는 믿음으로 나를 한 단계 더 이끌어갈 것이다. 그러나 유추는 속이는 안내자일 수 있다."라고 말했으며, 그 후 판본[17]에서는 다음과 같이 주장했다.

> "가장 단순한 기관과 가장 완벽한 기관 사이의 가능한 모든 과도적인 단계들을 우리는 알지 못하며, 오랜 세월 동안의 다양한 분배 수단을 모두 알고 있다고 주장할 수도 없고, 지질 기록이 얼마나 불완전한지 알고 있다고 주장할 수도 없다. 이러한 몇 가지 어려움이 심각하지만, 내 판단으로는 그것이 몇 가지 창조된 형태에서 시작하여 이후 변형된 하강 이론을 뒤엎지는 않는다."

공통 조상은 다윈의 출판 이후 과학계에서 널리 받아들여졌다.[18] 1907년 버논 라이먼 켈로그는 "실질적으로 지위와 인정을 받은 박식한 박물학자 중 하강 이론을 의심하는 사람은 없다"고 언급했다.[19]

2008년, 생물학자 T. 라이언 그레고리는 다음과 같이 언급했다.

> 공통 조상이라는 일반적인 개념에 모순되는 신뢰할 만한 관찰은 지금까지 발견된 적이 없다. 따라서 과학계 전체가 다윈 시대부터 진화적 하강을 역사적 현실로 받아들였고, 그것을 모든 과학에서 가장 확실하게 확립되고 근본적으로 중요한 사실 중 하나로 간주한다는 것은 놀라운 일이 아니다.[20]

2. 3. 현대의 발전

20세기 후반, 분자생물학의 발전으로 유전 암호의 보편성과 유전자 서열 분석이 가능해지면서 공통 조상 이론은 더욱 강력한 지지를 받게 되었다.[18][19][20] 칼 우즈 등은 리보솜 RNA 분석을 통해 생물을 세균, 고세균, 진핵생물의 세 영역으로 분류하고, 이들 모두가 공통 조상에서 유래했음을 제시했다.[18] 1989년에는 Johann Peter Gogarten|요한 페터 고가르텐영어 등이 전 생물을 대상으로 하는 유근 계통수 작성 기법을 개발했다. 이들은 배열이 매우 유사한 유전자를 사용하여 분석을 진행했는데, ATP 아제, 단백질 신장 인자, 말산 탈수소 효소, 젖산 탈수소 효소 등이 사용되었다. 이 방법을 통해 그려진 많은 계통수는 원핵생물과 진핵생물의 분기 이전에 고세균과 진정세균의 분기가 일어났음을 보여주었다. 따라서 이때 처음으로 "공통 조상"이 존재했다는 것을 논리적으로 설명할 수 있었다.

3. 증거

공통 조상 이론은 다양한 생물학적 증거를 통해 뒷받침된다.[21]

모든 생명체는 기본적인 생화학적 구성을 공유하며, DNA의 유전 정보는 RNA를 거쳐 단백질로 번역된다. 이 과정에서 ATP, NADPH 등이 에너지원으로 사용된다.[21] 세포 생명체의 보편적인 특징인 에너지 운반체 ATP, 단백질 구성 아미노산의 L-입체 이성질체 등이 이러한 주장을 뒷받침한다.

거의 모든 생명체는 동일한 유전 암호를 사용하는데,[21] 이는 DNA의 코돈(DNA 삼중체)이 아미노산을 지정하는 방식이 최적화되어 공통 조상에서 유래했음을 시사한다.

적응과 관련 없는 아미노산 및 DNA 서열의 유사성은 수렴 진화로 설명하기 어려워 공통 조상의 강력한 증거가 된다. 동일한 3차원 구조를 가진 단백질이라도 아미노산 서열이 반드시 동일할 필요는 없으며, 서열 간 관련 없는 유사성은 공통 조상의 증거이다. 동일한 아미노산을 중복적으로 암호화하는 여러 코돈(DNA 삼중체)이 존재할 때, 많은 종이 동일한 코돈을 사용하여 특정 아미노산을 지정한다는 사실은 최근 공통 조상을 공유함을 보여준다.[26]

1989년 요한 페터 고가르텐(Johann Peter Gogarten) 등과 이와베 등은 전 생물을 대상으로 하는 유근 계통수 작성 기법을 개발했다. 이들은 서로 다른 유전자를 대상으로 했지만, 두 종류 이상 배열의 유사성이 매우 높은 유전자를 사용했다는 공통점을 갖는다.

3. 1. 생화학적 유사성

알려진 모든 생명체는 기본적인 생화학적 구성을 공유한다. DNA에 담긴 유전 정보는 RNA를 거쳐 단백질로 번역되며, 이 과정에서 ATP, NADPH 등이 에너지원으로 사용된다.[21] 사이토크롬 c처럼 널리 공유되는 물질의 서열 분석은 공통 조상을 뒷받침한다.[21] 모든 생물체에서 DNA 복제 등 핵심 기능을 하는 효소로서 약 23개의 단백질이 발견된다는 사실은 단일 조상의 강력한 증거이다.[3][22]

세포 생명체의 여러 보편적인 특징들은 이러한 주장을 뒷받침한다. 에너지 운반체인 아데노신 삼인산(ATP), 단백질을 구성하는 모든 아미노산이 L-입체 이성질체라는 점 등이 그 예시이다. 그러나 이러한 특징은 보편적인 공통 조상이 아닌 물리학 및 화학 법칙에 따른 수렴 진화의 결과일 수도 있다. 반면, 모든 생물체에서 막횡단 ATPase 중심 서브유닛의 상동성, 특히 회전 요소가 막에 결합하는 방식은 LUCA가 세포 생물체였다는 가정을 뒷받침한다.[27]

모든 생물의 분화와 공통 조상을 보여주는 상세한 계통수(종의 "족보")는 또 다른 중요한 증거이다. 2010년 더글러스 L. 시오발드는 유전 데이터를 계통수에 매핑하여 "생명의 통일성에 대한 강력한 정량적 지원"을 제공하는 통계 분석을 발표했다.[3] 서로 다른 유형의 정보를 기반으로 한 계통수들이 서로 일치한다는 것은 실제적인 공통 조상의 강력한 증거이다.[28]

3. 2. 유전 암호의 보편성

거의 모든 생명체는 동일한 유전 암호를 사용한다.[21] 이는 DNA의 코돈(DNA 삼중체)이 아미노산을 지정하는 방식이 최적화되어 있음을 의미하며, 이는 공통 조상에서 유래했음을 시사한다.

표준 유전 암호
1번째
염기		2번째 염기
TCAG
TTTT페닐알라닌TTC세린TAT타이로신TGT시스테인
TTCTCCTACTGC
TTA류신TCATAA종결TGA종결
TTGTCGTAG종결TGG트립토판
CCTTCCT프롤린CAT히스티딘CGT아르기닌
CTCCCCCACCGC
CTACCACAA글루타민CGA
CTGCCGCAGCGG
AATT아이소류신ACT트레오닌AAT아스파라진AGT세린
ATCACCAACAGC
ATAACAAAA라이신AGA아르기닌
ATG메티오닌ACGAAGAGG
GGTT발린GCT알라닌GAT아스파르트산GGT글리신
GTCGCCGACGGC
GTAGCAGAA글루탐산GGA
GTGGCGGAGGGG



리처드 이겔은 특히 소수성(비극성) 측쇄가 잘 정리되어 있어, 초기 유기체가 물을 밀어내는 영역을 가진 펩타이드를 만들어 에너지 전달을 위한 전자 교환(산화 환원) 반응을 지원했을 것이라고 주장한다.[25]

동일한 3차원 구조를 가진 단백질이라도 반드시 동일한 아미노산 서열을 가질 필요는 없다. 서열 간의 관련 없는 유사성은 공통 조상의 증거가 된다. 어떤 경우에는 동일한 아미노산을 중복적으로 암호화하는 여러 개의 코돈이 존재한다. 많은 종이 동일한 코돈을 사용하여 특정 아미노산을 지정하므로, 이는 최근 공통 조상을 공유한다는 증거가 된다.[26]

만약 아미노산 서열이 서로 다른 조상에서 유래했다면, 중복 코돈 중 임의의 코돈에 의해 암호화되었을 것이다. 자연 선택은 이미 올바른 아미노산이 제자리에 있었기 때문에 코돈의 변화를 유도하지 않았을 것이다. 유전 부동은 코돈을 변경할 수 있지만, 여러 계통에서 모든 중복 코돈을 정확히 일치시키는 것은 매우 드문 일이다. 공유된 뉴클레오티드 서열, 특히 인트론 및 가짜 유전자의 위치는 공통 조상의 강력한 증거를 제공한다.[26]

3. 3. 중립적인 유사성

적응과 관련 없는 아미노산 서열 및 DNA 서열의 유사성은 수렴 진화로는 설명하기 어려우며, 따라서 공통 조상의 강력한 증거가 된다. 동일한 3차원 구조를 가진 단백질이라도 반드시 동일한 아미노산 서열을 가질 필요는 없다. 서열 간의 관련 없는 유사성은 공통 조상의 증거이다. 어떤 경우에는 동일한 아미노산을 중복적으로 암호화하는 여러 개의 코돈(DNA 삼중체)이 존재한다. 많은 종이 동일한 코돈을 사용하여 둘 이상의 코돈으로 표현될 수 있는 아미노산을 지정하기 때문에, 이는 최근 공통 조상을 공유한다는 증거가 된다.[26]

만약 아미노산 서열이 서로 다른 조상에서 유래했다면, 중복 코돈 중 임의의 코돈에 의해 암호화되었을 것이다. 올바른 아미노산이 이미 제자리에 있었기 때문에, 아무리 많은 시간이 주어져도 자연 선택은 코돈의 변화를 유도하지 않았을 것이다. 유전 부동은 코돈을 변경할 수 있지만, 여러 계통에서 전체 서열의 모든 중복 코돈을 정확히 일치시키는 것은 매우 드문 일이다. 마찬가지로, 인트론 및 가짜 유전자의 위치와 같이 명백히 중립적인 서열의 공유는 공통 조상의 강력한 증거를 제공한다.[26]

3. 4. 계통수 분석

1989년, Johann Peter Gogarten|요한 페터 고가르텐영어 등과 이와베 등에 의해 전 생물을 대상으로 하는 유근 계통수 작성 기법이 개발되었다. 이들은 각각 다른 유전자를 대상으로 했지만, 2종류 이상의 배열이 매우 유사한 유전자를 사용했다는 공통점이 있다.

배열이 매우 유사한 유전자는 원래 하나의 유전자였던 경우가 많다. 종 분화 이전에 유전자가 2종류로 나뉘고, 그 후 다른 종으로 분화해 갔다고 가정하면, 두 종류의 유전자 중 하나를 아웃그룹으로 사용하여 계통수에 뿌리를 붙일 수 있다. 이 방법에는 ATP 아제, 단백질 신장 인자, 말산 탈수소 효소, 젖산 탈수소 효소 등의 유전자가 사용되었다.[27]

이 방법으로 그려진 많은 계통수는 원핵생물과 진핵생물의 분기 이전에 고세균과 진정세균이 먼저 분기되었다는 결과를 보여준다. 따라서 이 시점에 "공통 조상"이 존재했다는 것을 논리적으로 설명할 수 있게 되었다. 이후, 이 공통 조상이 어떤 생물이었는지에 대한 많은 제안이 이루어졌다.[27]

4. 공통 조상에 대한 제안들

1977년 칼 우즈 등이 원핵생물이 고세균 및 진정세균으로 구성된다는 것을 제창했고, 이후 3도메인 개념이 널리 받아들여졌다. 그 이전에는 생물이 원핵생물(세균)과 진핵생물로 나뉜다고 여겨졌다. 당시에는 "단순한 생물에서 복잡한 생물로 진화한다"는 원칙에 따라 원핵생물이 진핵생물의 조상이라는 논리가 일반적이었다. 그러나 원핵 세포와 진핵 세포는 매우 달라서 이 관계를 증명하기 어려웠다. 이후 고세균이 발견되면서, 모든 생물의 공통 조상 개념이 나타났다.

1987년 우즈는 3도메인 계통수를 작성했지만, 계통수의 뿌리를 만들 수 없어 공통 조상의 존재를 논리적으로 증명할 수는 없었다. 1988년 레이크가 무근 계통수를 변형해 뿌리를 만드는 방법을 고안했지만, 유전자 진화 속도가 종에 따라 일정하지 않아 불완전했다.

1989년 Johann Peter Gogarten|요한 페터 고가르텐영어 등과 이와베 등은 전 생물을 대상으로 하는 유근 계통수 작성 기법을 개발했다. 이들은 배열이 매우 유사한 두 종류 이상의 유전자를 사용했는데, 이는 종 분화 이전에 하나의 유전자에서 분리된 것으로 추정된다. 이 유전자들을 이용해 계통수에 뿌리를 붙일 수 있었다. 사용된 유전자로는 ATP 아제, 단백질 신장 인자, 말산 탈수소 효소, 젖산 탈수소 효소 등이 있다.

이 방법으로 그려진 계통수들은 원핵생물과 진핵생물 분기 이전에 고세균과 진정세균의 분기가 일어났음을 보여주었다. 이를 통해 "공통 조상"의 존재를 논리적으로 설명할 수 있게 되었다. 이후 공통 조상이 어떤 생물인지에 대한 다양한 제안들이 제시되었다.

본 문서에서는 모든 생물의 공통 조상을 '공통 조상'으로 통칭하며, 고세균과 진정세균 분화 이전의 생물로 정의한다. 주요 제안은 다음과 같다.


  • '''프로게노트''': 유전자형과 표현형의 대응 관계가 확립되지 않은 생물
  • '''코모노트''': 환형 DNA를 가지며 유전 메커니즘이 확립된 생물
  • '''센앤세스터''': 각 유전자의 계통수 분기 패턴 차이를 포함하는, 모호한 공통 조상을 의미하는 개념적인 생물
  • '''Last universal common ancestor|최종 보편 공통 조상영어 (LUCA)''': 모든 현생 생물의 공통 조상 중 가장 최근의 것[32]


이 제안들은 논의하는 생물의 세대나 시간이 다를 수 있으며, 프로게노트가 코모노트로 진화했을 가능성도 있다.

4. 1. 프로게노트 (Progenote)

1977년, 칼 우즈 등은 원핵생물이 고세균 및 진정세균으로 구성된다는 것을 제창했고, 이후 3도메인 개념이 널리 받아들여졌다. 그 이전에는 생물이 원핵생물(세균)과 진핵생물로 나뉜다고 여겨졌다. 당시에는 "단순한 생물에서 복잡한 생물로 진화한다"는 원칙에 따라 원핵생물이 진핵생물의 조상이라는 논리가 일반적이었다. 그러나 원핵 세포와 진핵 세포는 매우 달라서 이 관계를 증명하기 어려웠다. 이후 고세균이 발견되면서, 모든 생물의 공통 조상 개념이 나타났다.

3도메인 계통수를 처음 작성한 것은 우즈와 올슨이다. 이들은 모든 생물을 대상으로 한 계통수에서 공통 조상의 존재를 제시했다. 모든 생물의 공통 조상은 '공통 조상'으로 불리며, 고세균과 진정세균이 분화되기 이전의 생물로 정의된다. 여기에는 다음과 같은 제안들이 있다.

  • '''프로게노트''': 유전자형과 표현형의 대응 관계가 확립되지 않은 생물[32]
  • '''코모노트''': 환형 DNA를 가지며 유전 메커니즘이 확립된 생물[32]
  • 센앤세스터: 각 유전자의 계통수 분기 패턴 차이를 포함하는, 모호한 공통 조상을 의미하는 개념적인 생물[32]
  • '''Last universal common ancestor|최종 보편 공통 조상영어 (LUCA)''': 모든 현생 생물의 공통 조상 중 가장 최근의 것[32]


이 제안들은 논의하는 생물의 세대나 시간이 다를 수 있으며, 프로게노트가 코모노트로 진화했을 가능성도 있다.

프로게노트(progenote)는 칼 우즈가 제안한 개념으로, "유전 메커니즘이 확립되지 않은 생물"을 의미한다. 이는 3도메인 생물이 매우 다르기 때문에, 공통 조상이 존재하지 않고 프로게노트가 개별적으로 진화하여 각각 유전 메커니즘을 형성했다는 생각으로 이어질 수 있다.[32]

1994년 칸들러도 유사한 제안을 했는데, "연속적인 게놈을 가지지 않은 분단된 유전자가 섞여 3도메인 생물이 태어났다"고 주장했다.[32]

4. 2. 코모노트 (Commonote)

1993년 곤도 등은 호열성 고세균인 Sulfolobus acidocaldarius의 게놈이 환상임을 증명했다. 그리고 진정세균 또한 환상 DNA를 가지고 있다는 점을 들어 공통 조상도 환상 DNA를 가졌을 것이라고 생각했다. 이 결과를 바탕으로 야마기시 아키히코 도쿄약과대학 교수는 "공통 조상은 유전적 기작이 성립하고 환상 게놈을 가지고 있었다"는 코모노트 개념을 제안했다.[32] 코모노트는 프로게노트보다 진화된 단계로 여겨진다.

4. 3. 센앤세스터 (Cenancestor)

1994년, 드리틀과 브라운은 유전자 계통수 간의 불일치를 설명하기 위해 센앤세스터(Cenancestor)라는 개념을 제안했다.[32] 이는 모든 생물의 공통 조상을 지칭하지만, 각 유전자의 계통수 분기 패턴 차이를 포함하는 모호한 개념이다. 다시 말해, 센앤세스터는 공통 조상의 구체적인 특성을 명확하게 정의하기 어렵다는 점을 반영한다.

센앤세스터는 1977년 칼 우즈 등이 제안하고 이후 확립된 3도메인 계통수, 즉 고세균, 진정세균, 진핵생물의 공통 조상에 대한 논의에서 비롯되었다. 3도메인 계통수는 모든 생물을 포함하므로, 계통수 외부에 존재하는 비교 대상(아웃 그룹)을 설정할 수 없어 뿌리가 없는 형태(무근 계통수)로만 표현 가능하다. 그럼에도 불구하고 초기 3도메인 계통수는 "마지막 공통 조상"의 존재를 시사했다.

모든 생물의 공통 조상에 대해서는 다음과 같은 다양한 제안들이 존재해 왔다.

  • '''프로게노트''': 유전자형과 표현형의 대응 관계가 확립되지 않은 생물
  • '''코모노트''': 환형 DNA를 가지며 유전 메커니즘이 확립된 생물
  • '''센앤세스터''': 위 두 가지와 달리, 각 유전자의 계통수 분기 패턴의 차이를 포함하는, 모호한 공통 조상을 의미하는 개념적인 생물
  • '''Last universal common ancestor|최종 보편 공통 조상영어 (LUCA)''': 현존하는 모든 생물의 공통 조상 중 가장 최근의 것[32]


이러한 제안들은 논의하는 생물의 세대나 시간 범위가 다를 수 있으며, 예를 들어 프로게노트가 코모노트로 진화했을 가능성도 고려할 수 있다.

4. 4. 최종 보편 공통 조상 (LUCA, Last Universal Common Ancestor)

Last universal common ancestor영어 (LUCA)는 현존하는 모든 생물의 공통 조상 중 가장 최근의 것을 의미한다.[32] 세균, 고세균, 진핵생물의 최종 공통 조상을 말한다.[32] 크라운 그룹 내에서는 최초의 생물이지만, 줄기 그룹까지 포함하면 최초의 생물과 일치하지 않을 가능성이 있다.[32] 즉, 적어도 개념상 LUCA의 조상도 존재할 수 있다.

LUCA에 바이러스가 감염되었다는 가설도 있다(바이러스의 진화).

5. 공통 조상형 생명체의 특성 (LUCA를 중심으로)

계통수 분석과 생화학적 연구를 통해 추정된 LUCA의 특성은 다음과 같다.

모든 생물체에서 막횡단 ATPase의 중심 서브유닛이 상동성을 보이며, 특히 회전 요소가 막에 결합되는 방식이 유사하다는 증거가 있다.[27] 이는 LUCA가 세포 생물체였다는 가정을 뒷받침하며, 원시 막은 반투과성이었고 나중에 현대 세균의 막으로 진화했으며, 또 다른 경로에서는 현대 고세균의 막으로도 진화했을 수 있다는 가설이 제시된다.[27]

지금까지 이루어진 많은 유전자 계통수에 관한 연구를 통해 공통 조상형 생명상(共通祖先型生命像)이 제시되고 있다. 계통수에서 논의되고 있을 뿐이지만, 그 생화학적 성질 등은 다음과 같은 것들이 제안되고 있다.


  • 고온성 세균 (고도 또는 초고온성 세균 포함)
  • 게놈 크기가 작음
  • 유전자 수가 적음

5. 1. 고온성 세균

분자 계통수에 따르면, 진정세균과 고세균 모두 근본에 가까운 생물 중에 고도 호열성 세균 혹은 초고온성 세균이 많이 발견된다. 진정세균의 예로는 ''Aquifex''속, ''Thermotoga''속이 있으며, 고세균의 예로는 ''Thermoproteus''속, ''Thermococcus''속 등이 있다. 1986년 페이스(Pace)와 1987년 아헨바흐-리히터(Ahchenbach-Richter)는 이러한 점을 들어 공통 조상이 고온성 세균이라고 언급했다. 또한, 고온성 세균은 대개 게놈 크기가 작고 유전자도 콤팩트하게 정리되어 있으며, 야마기시(山岸)는 공통 조상도 게놈 크기가 작았을 것이라고 제안했다.

그러나 1995년 고갈텐-베켈(Gogarten-Becker)과 1996년 포티어(Forterre)는 공통 조상 이전의 원시 생명체 중에서 고온성을 나타내는 것이 스크리닝되면서 공통 조상이 고온성을 나타낸다는 점을 지적하기도 했는데, 이는 공통 조상이 고온성을 나타내는 것에 이의를 제기하는 것은 아니다.

5. 2. 작은 게놈 크기

고온성 세균은 대개 게놈 크기가 작고 유전자도 빽빽하게 정리되어 있으며, 공통 조상도 그 게놈 크기가 작았을 것으로 추정된다.[1]

5. 3. 적은 유전자 수

분자 계통수에 따르면, 진정세균과 고세균 모두 근본에 가까운 생물 중에 고도 호열성 세균 혹은 초고온성 세균이 많이 발견된다. 진정세균의 예로는 ''Aquifex''속, ''Thermotoga''속이 있으며, 고세균의 예로는 ''Thermoproteus''속, ''Thermococcus''속 등이 있다. 1986년 페이스(Pace)와 1987년 아헨바흐-리히터(Ahchenbach-Richter)는 이러한 점을 들어 공통 조상이 고온성 세균이라고 언급했다. 또한, 야마기시(山岸)는 고온성 세균이 대개 게놈 크기가 작고 유전자도 콤팩트하게 정리되어 있다는 점을 들어 공통 조상 역시 게놈 크기가 작았을 것이라고 제안했다.

6. 비판과 논쟁

공통 조상 이론은 강력한 지지를 받고 있지만, 일부 비판과 논쟁도 존재한다.

수평적 유전자 전달이 초기 진화 과정에서 상당 부분 발생했을 수 있다는 견해가 있다. 오늘날 박테리아는 계통 간 거리가 멀더라도 유전자 교환이 가능하다. 이는 게놈 유사성이 공통 조상을 의미한다는 계통 발생학적 분석의 기본 가정을 약화시킨다.[3] 그러나 생물학자들은 관련이 없는 원시 유기체 간의 유전자 교환은 매우 드물다고 보고 있다.[3]

수렴 진화는 유사한 환경 조건에서 독립적인 생명체가 비슷한 생화학적 특성을 진화시킬 수 있다는 이론이다. 일부 연구자들은 수렴 진화가 공통 조상 이론의 증거를 약화시킬 수 있다고 주장한다.[29]

모든 생명체가 DNA 게놈을 가진 최초의 단세포 생물에서 유래했을 가능성은 존재하나, 그 복잡한 개체가 비생명체로부터 자발적으로 발생했을 가능성은 낮다. 이 때문에 DNA 기반 세포 생명이 자연 선택을 거칠 수 있는 상대적으로 단순한 전세포 자기 복제 RNA 분자에서 유래했다는 RNA 세계 가설이 제기되었다.

6. 1. 수평적 유전자 전달

테오발트는 초기 진화 과정에서 상당한 수평적 유전자 전달이 발생했을 수 있다고 언급했다. 오늘날 박테리아는 서로 멀리 떨어진 계통 사이에서도 유전자 교환을 할 수 있다. 이는 게놈의 유사성이 공통 조상을 의미한다는 계통 발생학적 분석의 기본 가정을 약화시킨다.[3] 충분한 유전자 교환은 계통이 조상 (단일 계통군)을 공유했는지 여부와 관계없이 게놈의 많은 부분을 공유할 수 있게 하기 때문이다. 이것은 생명의 단일 조상에 대한 질문으로 이어졌다.[3] 그러나 생물학자들은 완전히 관련이 없는 원시 유기체가 유전자를 교환하는 것은 매우 드문 일이라고 본다. 다른 코딩 메커니즘은 작동하는 시스템 대신 혼란만 초래했을 것이기 때문이다. 그러나 나중에, 단일 조상에서 파생된 많은 유기체들은 모두 같은 방식으로 작동하는 유전자를 쉽게 공유할 수 있었고, 그렇게 한 것으로 보인다.[3]

6. 2. 수렴 진화

유사한 환경 조건은 독립적인 생명체에서 유사한 생화학적 특성을 진화시킬 수 있다. 일부 연구자들은 수렴 진화가 공통 조상 이론의 증거를 약화시킬 수 있다고 주장한다. 만약 초기 생물들이 동일한 환경 조건에 의해 수렴 진화하여 유사한 생화학적 특성을 진화시켰다면, 이들은 독립적으로 유사한 유전자 서열을 획득했을 수 있다. 따라서 Theobald의 "형식적 검사"는 타카히로 요네자와(Takahiro Yonezawa)와 그의 동료들에 의해 수렴을 고려하지 않았다는 이유로 비판받았다.[29] 그들은 Theobald의 검사가 경쟁 가설들을 구별하기에 불충분하다고 주장했다. Theobald는 이 주장에 대해 자신의 방법을 옹호하며, 자신의 검사가 계통 발생 구조와 단순한 서열 유사성을 구별한다고 주장했다. 따라서 Theobald는 자신의 결과가 "실제로 보편적으로 보존된 서열을 가진 단백질은 서열 상동성을 갖는다"는 것을 보여준다고 주장했다.[30][31]

6. 3. RNA 세계 가설

모든 생명체가 DNA 게놈을 가진 최초의 단세포 생물에서 유래했을 가능성이 있으며, 이는 생명의 단일 기원을 의미한다. 이러한 보편적인 공통 조상이 존재했을 수도 있지만, 그러한 복잡한 개체가 비생명체로부터 자발적으로 발생했을 가능성은 낮으며, 따라서 DNA 게놈을 가진 세포는 생명의 기원으로 합리적으로 간주될 수 없다. 생명의 기원을 이해하기 위해, DNA 기반의 세포 생명이 자연 선택을 거칠 수 있는 비교적 단순한 전세포 자기 복제 RNA 분자에서 유래했다는 가설이 제기되었다. 진화 과정에서, 이 RNA 세계는 DNA 세계의 진화적 출현으로 대체되었다. 독립적으로 자기 복제하는 RNA 게놈의 세계는 더 이상 존재하지 않는 것으로 보인다 (RNA 바이러스는 DNA 게놈을 가진 숙주 세포에 의존한다). RNA 세계가 사라진 것으로 보이기 때문에, 모든 생명이 유래한 단일 생명 기원 사건이 있었는지에 대한 질문에 대한 과학적 증거를 제시하기는 불분명하다.

참조

[1] 논문 The physiology and habitat of the last universal common ancestor https://www.nature.c[...] 2016-07-25
[2] 논문 "[Luca: the last universal common ancestor]" 2005-10
[3] 논문 A formal test of the theory of universal common ancestry 2010-05-13
[4] 논문 Origins of life: Common ancestry put to the test 2010-05-13
[5] 논문 Uprooting the Tree of Life http://shiva.msu.mon[...] 2015-11-22
[6] 논문 The Last Universal Common Ancestor: emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner 2008-07-09
[7] 논문 Evidence for biogenic graphite in early Archaean Isua metasedimentary rocks 2014-01
[8] 뉴스 Oldest fossil found: Meet your microbial mom https://www.yahoo.co[...] Yahoo News 2015-11-22
[9] 논문 Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in the ''ca''. 3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia 2013-12-16
[10] 서적 1859
[11] 뉴스 We Are All Related: Indigenous Knowledge Reaffirmed by Digitized Tree of Life https://indiancountr[...] 2018-09-13
[12] 서적 1970
[13] 서적 1985
[14] 서적 1987
[15] 서적 1818
[16] 서적 1859
[17] 서적 On the origin of species by means of natural selection, or the preservation of favoured races in the struggle for life John Murray 1860
[18] 서적 Biology: A Guide to the Natural World Pearson/Prentice Hall 2005
[19] 서적 Darwinism To-Day https://archive.org/[...] Henry Holt and Company 1907
[20] 논문 Evolution as Fact, Theory, and Path 2008
[21] 논문 Rewiring the keyboard: evolvability of the genetic code 2001-01
[22] 간행물 All Species Evolved From Single Cell, Study Finds https://news.nationa[...] 2010-05-14
[23] 뉴스 The Very First Animal Appeared Amid an Explosion of DNA https://www.nytimes.[...] 2018-05-04
[24] 논문 Reconstruction of the ancestral metazoan genome reveals an increase in genomic novelty 2018-04-30
[25] 논문 Primal Eukaryogenesis: On the Communal Nature of Precellular States, Ancestral to Modern Life 2012-03
[26] 서적 Continuity And Evolution Of Animals https://books.google[...] Mittal Publications 2005
[27] 서적 The Vital Question: Why Is Life The Way It Is? Profile Books 2015
[28] 웹사이트 Prediction 1.3: Consilience of independent phylogenies http://www.talkorigi[...] The TalkOrigins Foundation 2009-11-20
[29] 논문 Was the universal common ancestry proved? 2010-12-16
[30] 논문 Theobald reply 2010-12-16
[31] 논문 On universal common ancestry, sequence similarity, and phylogenetic structure: The sins of P-values and the virtues of Bayesian evidence 2011-11-24
[32] 뉴스 全生物の「共通祖先」は「地球最初の生物」ではなかったかもしれない 38億年前に誕生した生命の謎 https://gendai.media[...] 講談社 2019-12-06
[33] 논문 "The nature of the last universal common ancestor" 1999
[34] 서적 On the Origin of Species (1st ed.) http://darwin-online[...] John Murray 1859
[35] 논문 Recent common ancestors of all present-day individuals http://www.stat.yale[...] 1999


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com