인도양 중앙해령 열수분출공 주변서식 섬모충 Dysteria 3 종과 내부 공생성 박테리아 Candidatus 에 관한 연구

Abstract

심해는 빛이 없고 낮은 온도, 먹이원 제한, 높은 압력의 조건 가지고 있는 극한의 해양 환경이다. 심해 해저에 생성된 열수분출공은 열수와 함께 여러 화합물을 배출하고, 그 주변으로 화학합성 원핵생물 군집이 발달한다. 마이크로 크기의 진핵 원생생물 섬모충은 심해 열수 환경 미소먹이망에서 원핵생물과 상위 영양단계를 연결해 역동적 생태계를 유지하는 중요한 역할을 수행한다. 최근 열수생태계에 대한 원생생물 연구가 진행되고 있으나, 상당수가 대용량 염기서열 분석법을 사용하고 있어 종 정보는 제한적이며, 숙주-공생 박테리아와를 추적한 사례는 극히 소수다. 본 연구는 인도양 중앙해령에 위치한 열수분출공 주변 섬모충을 조사하였으며, 2022 년 무인잠수정의 석션 샘플러를 활용하여 온누리, 온나래, 온바다 열수공 3 곳에서 시료 채집 후 현장 고정하였다. 각 시료는 프로타골 염색 후 형태 동정하였고, 섬모충 유전자를 추출하여 18S rDNA 를 분석하였다. 동일 시료로 박테리아 16S rDNA 를 추가 분석하고, 특이 탐침을 제작하여 FISH(형광제자리부합법) 염색하였다. 분석결과, 형태·분자학적으로 상이한 Dysteria 세 종이 확인되었으며, 모두 기존에 보고되지 않은 신종으로 확인되었다. D. sp. 1 는 온누리 정점, D. sp. 3 는 온바다 정점에서만 특이적 분포를 나타낸 반면, D. sp. 2 는 온누리와 온나래 정점 모두 출현하였다. D. sp. 2 기인 박테리아의 16S rDNA 분석결과 Candidatus clade B 에 속하는 종으로 확인되었으며, 심해 산호에서 검출된 공생박테리아 Candidatus 와 97.8-98.3%의 유사도를 나타냈다. FISH 분석에서 본 연구 종 C. sp. 는 숙주 D. sp. 2 세포 내부 전역에 분포하는 전형적인 공생 박테리아 특징을 보였다. 서로 상이한 열수 지역에서 발견된 섬모충 D. sp. 2 와 박테리아 C. sp. 모두에게서 집단 간 단일 염기 다형성(SNP)이 발견되었고, 이는 지리적 격리에 따른 공진화 흔적일 것으로 추정된다. 심해 열수 섬모충은 원핵생물 군집에 포식압을 행사할 뿐만 아니라 공생관계에도 관여함이 확인되었으며, 후속 연구를 통해 통해 숙주-박테리아 간의 물질교환 메커니즘이 규명되어야 할 것이다.