꽃 피는 식물의 새로운 나무? 봄? 지도자

베로니크 그린우드

뉴 델리: 우리가 먹는 거의 모든 식물에는 꽃이 있고, 꽃 피는 식물은 지구 곳곳에서 발견됩니다. 그러나 이 거대한 집단이 지구 생명의 역사 전반에 걸쳐 언제 어떻게 나타났는지에 대해서는 많은 의문이 남아 있습니다.

이제 DNA 서열을 밝히기 위한 영웅적인 노력 끝에 수백 명의 과학자들이 협력하여 꽃 피는 식물에 대한 새로운 가계도를 만드는 데 성공했습니다. 과학자들은 9,500종 이상(대부분 박물관에 보관된 건조 표본)의 유전자 서열을 비교함으로써 꽃 피는 식물의 진화에서 중요한 분기점을 찾아냈습니다. 지난 4월 네이처(Nature) 저널에 발표된 연구에 따르면, 그들의 데이터에 따르면 현대의 주요 현화 ​​식물 계통의 80% 이상이 약 1억 5천만 년 전, 즉 쥐라기 말기에 시작된 갑작스러운 발명의 물결에서 발생했다고 합니다.

과학자들이 만든 이전의 식물 진화계통은 식물이 광합성을 수행할 수 있게 하는 세포 소기관인 엽록체 게놈을 사용하는 경우가 많습니다. 이러한 게놈은 기존 방법을 사용하여 서열을 분석할 수 있습니다. 그러나 과학자들은 그들이 보여준 패턴이 식물의 기본 게놈에 의해 밝혀질 수 있는 패턴과 동일하다고 확신하지 못했습니다. 이 게놈은 세포핵에 저장되어 있으며 연구하기가 더 어렵습니다.

그러다가 5년 전 또 다른 과학 협력을 통해 1,100종 이상의 식물종의 핵 게놈에 관한 자세한 정보가 발표되었습니다. 큐 가든(Kew Gardens)에서 생명 나무 이니셔티브(Tree of Life Initiative)를 이끌고 있으며 새 논문의 저자인 윌리엄 베이커(William Baker)는 이를 통해 네이처(Nature) 논문 팀이 다양한 꽃 피는 식물에서 핵 유전자의 서열을 분석하는 새로운 도구를 설계할 수 있게 되었다고 말했습니다.

그들은 살아있는 식물에 도구를 사용했지만, 팀은 희귀 표본의 샘플을 얻기 위해 건조 식물을 수집한 48개국의 기관에 연락했습니다. 분석에 포함된 식물 중 4개는 이미 멸종되었으며, 그중 1875년에 말린 가지를 사용하여 염기서열을 분석한 과달루페 섬 올리브가 포함되었습니다. 궁극적으로 팀은 모든 현대 식물 속의 약 60%에서 얻은 데이터를 사용했습니다.

그들은 새로운 진화계통을 종합했을 때, 그것이 엽록체로 만들어진 나무들이 제시하는 많은 관계를 확증해 주는 것을 발견했습니다. 그러나 놀라운 일이 있었습니다. 새로운 데이터는 여러 식물 그룹 간의 관계를 재정렬했으며 일부 개별 종은 재분류되었습니다.

식물 전문가들이 너무 흔해서 당연하게 여기기 쉬운 꽃 그룹에 대해 놀란 식물 전문가들이 발견한 것 중 하나는 다음과 같습니다. 카모마일과 해바라기를 포함하는 국화과(Asteraceae)는 연구자들이 예상한 방식으로 새로운 진화 계통도에 적합하지 않았습니다. 연구자들은 새로운 데이터를 사용하여 나무를 만드는 방법에 따라 데이지와 주변 꽃과의 연결이 바뀔 것이라는 사실을 발견했습니다. 이번 연구의 저자이자 큐 가든스의 생물학자인 알렉산더 존티니(Alexander Zontini)는 “과거에는 유사한 결과가 발견되면 데이터 부족을 비난했습니다.”라고 말했습니다.

하지만 지금은 예전보다 데이터가 적어 이러한 꽃의 자연사적 변칙성을 쉽게 배제할 수는 없다. 무엇이 이 변칙적인 현상을 일으켰는지 아무도 말할 수 없지만, 존티니 박사는 한 가지 가능성은 그 당시 이 꽃가지의 더 빠르고 더 혼란스러운 발달이 일어나고 있었다는 것이라고 제안합니다.

연구자들은 또한 그들의 진화계통을 알려진 지질시대와 연결시키려고 노력했습니다. DNA에 의해 밝혀진 관계망 자체에는 역사가 없습니다. 그렇다면 몇 년 전에 한 쌍의 종이 갈라지기 시작했는지 말하기는 어렵습니다.

그러나 많은 꽃 피는 식물이 화석에서 발견되었으며 연대 측정이 가능합니다. 200개의 꽃화석을 사용하여 계보에 날짜를 추가한 결과, 연구팀은 약 1억 5천만년 전부터 공룡이 살았던 쥐라기 말기와 백악기 초기에 꽃식물 다양성이 크게 폭발적으로 증가했음을 확인했습니다. 이는 과거에 이루어진 추정을 뒷받침한다고 Baker 박사는 말했습니다. 새로운 나무는 지구 기온이 떨어지는 가운데 약 4천만년 전에 종 수의 또 다른 붐이 일어났음을 암시합니다.

팀은 시퀀싱 도구를 공유하고 있으며 다른 연구자들이 이 도구로부터 혜택을 받기를 바랍니다. Becker 박사는 또한 미래에 이 진화 계보에 더 많은 종을 추가하기를 희망한다고 말했습니다. 왜냐하면 더 많은 데이터는 과거에 무슨 일이 일어났는지에 대한 더 정확한 견해를 의미하기 때문입니다. 꽃잎 하나하나, 꽃식물의 역사가 조금씩 눈에 들어오기 시작했다.