최초의 자체 조명 스폰지 확인

해저에 있는 스펀지. (사진설명: MBARI)
해저에 있는 스펀지. (사진설명: MBARI)

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자체 빛을 생성할 수 있는 능력을 가진 심해 해면의 첫 번째 사례가 심해 연구원들에 의해 실험실에서 우연히 "접촉"된 후 보고되었습니다.

Scientists from the Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) had deployed their Don Ricketts ROV over the 4km-deep seabed 100 miles off the 캘리포니아 coast when its camera picked up the sponge anchored in the mud.

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연구자들은 캐나다 북극에서 멕시코만, 하와이 제도 주변에 이르기까지 수십 년 동안 해저에서 이름 없는 종을 관찰해 왔지만 이전에는 연구한 적이 없었습니다. 표본은 표면의 유동물체를 연구하기 위해서만 수집되었습니다.

표면으로 올라온 동물은 연구선에 있는 어두운 실험실에 배치되었습니다. 웨스턴 플라이어 – 연구원들은 놀랍게도 부드러운 손길로 청록색 빛을 발산했습니다.

마르세유에 있는 지중해 해양학 연구소의 세버린 마티니(Séverine Martini)는 “모두가 관심 있는 동물을 선택한 후에 샘플러에 스펀지를 남겨두었습니다.”라고 말했습니다.

“그 당시 저는 생물발광 유기체의 저서 목록을 작성하고 있었고 제가 할 수 있는 모든 것을 테스트했습니다. 나는 이것을 시도하기로 결정했습니다. 그 당시에는 그것이 무엇인지 전혀 몰랐습니다. 자극을 했더니 확실히 밝고 몇 초간 지속됐어요.”

많은 심해 동물들이 빛을 발하지만, 이전에는 해면동물은 항상 예외로 여겨져 왔습니다. 빛을 내는 것처럼 보였던 일부는 빛을 내는 박테리아를 함유하고 있는 것으로 밝혀졌거나, 생물발광 동물을 먹거나 서식했었습니다. 이것이 바로 많은 심해 동물들이 빛을 낼 수 있는 이유입니다.

Martini, with study co-author Carrin Schultz of the University of 캘리포니아 and MBARI marine biologists has now demonstrated that the sponge contains coelenterazine, the key chemical needed to create light, as used by other marine organisms from jellyfish to cephalopods.

Schultz는 “이번 발견은 생물발광성임이 분명하게 밝혀진 것은 물론이고, 코엘렌테라진을 사용하는 것으로 밝혀진 다른 어떤 스폰지도 모른다는 점에서 진화적으로 매우 놀라운 것입니다.”라고 말했습니다.

ROV 카메라는 스펀지와 나중에 수집된 다른 5개에서 나오는 빛을 감지할 만큼 민감하지 않았습니다. 비디오 카메라는 만졌을 때 5~10초 동안 육안으로 쉽게 볼 수 있을 만큼 밝게 빛나는 각 스펀지의 윗부분, 필라멘트 및 줄기를 포착할 수 있었습니다.

최초 발견은 2017년에 이루어졌지만, 연구는 아직 진행되지 않았습니다. 이번 달 Frontiers in Marine Science에 게재됨.

Schultz는 “Séverine이 해면이 생물발광이라는 사실을 확인한 후 생화학적으로 진행되고 있는 일을 종합하는 데 몇 년과 세 번의 연구 탐험이 필요했습니다.”라고 말했습니다. “각 크루즈 동안 우리는 두세 마리의 해면만을 수집할 수 있었습니다. 결국 모든 증거는 해면이 생물 발광을 위해 박테리아 공생체를 사용하는 것이 아니라 빛을 생성하기 위해 자체 세포의 화학 물질과 효소를 사용한다는 것을 보여주었습니다.

“미래에 우리는 생물발광에 필요한 유전자가 해면 게놈에 암호화되어 있는지 확인하고 그 정보를 사용하여 이 종이 스스로 빛을 내는 능력을 어떻게 진화시켰는지 더 자세히 알아볼 것입니다.”

연구자들은 포식자를 저지하기 위한 전술이든 먹이를 유인하기 위한 전술이든 관계없이 접촉 시에만 해면이 생물 발광을 함으로써 어떤 이점을 얻을 수 있는지 확인하기를 희망합니다. 심해에는 먹이가 부족하기 때문에 그러한 해면은 육식성으로 진화하여 표면에 있는 작은 갈고리로 지나가는 먹이를 잡습니다.

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