빙하에 보존된 고대 바이러스 유전체가 밝혀내는 지구 기후의 역사와 바이러스의 기후 변화 적응

 

 

빙하에 보존된 고대 바이러스 유전체가 밝혀내는 지구 기후의 역사와 바이러스의 기후 변화 적응

지핑 중(Zhi-Ping Zhong), 엘렌 모슬리-톰슨(Ellen Mosley-Thompson), 로니 톰슨(Lonnie Thompson), 매튜 설리번(Matthew Sullivan), 버지니아 리치(Virginia Rich) 오하이오주립대 연구진이 2025년 3월 23일 The Conversation에 게시한 이 글은 빙하에 보존된 고대 바이러스 유전체를 통해 지구 기후 변화를 탐구합니다. 현재 날짜는 2025년 3월 24일이며, 인간이 기후와 생태계를 변화시키며 과학자들은 빙하라는 자연의 냉동고에서 과거를 들여다보고 있습니다.

빙하 속 고대 바이러스 연구

저희는 미생물학자와 고기후학자로 구성된 팀으로, 티베트 고원의 굴리야 빙하에서 추출한 얼음 코어에 보존된 고대 미생물과 바이러스를 연구합니다. 오하이오주립대 얼음 코어 고기후학 그룹의 동료들과 함께, 지난 41,000년간 바이러스가 지구의 기후 변화에 어떻게 적응했는지 조사했습니다.

연구는 메타게놈(환경 샘플 내 모든 미생물의 총 유전체)을 활용해 굴리야 얼음 코어의 9개 시간대에서 바이러스 유전체를 재구성했습니다. 이는 3번의 주요 냉-온 순환을 포함하며, 기후 조건에 따른 바이러스 군집 변화를 관찰할 기회를 제공했습니다. 분석 결과, 약 1,705종에 달하는 바이러스 유전체를 복원하며 빙하 보존 고대 바이러스 지식을 50배 이상 확장했습니다.

바이러스 유전체의 이야기

발견된 바이러스 종 중 약 4분의 1만이 기존 글로벌 데이터셋의 약 1,000개 메타게놈과 종 수준 유사성을 보였습니다. 겹치는 종 대부분은 티베트 고원 출신으로, 굴리야 빙하의 바이러스가 지역 기원임을 시사하며 데이터베이스에 빙하 바이러스가 부족함을 보여줍니다.

주요 발견은 바이러스 군집이 냉기와 온기 시기에 따라 크게 달라졌다는 점입니다. 가장 독특한 바이러스 군집은 약 11,500년 전, 마지막 빙하기에서 홀로세로의 전환 시기에 나타났습니다. 이는 냉온 시기의 독특한 기후 조건이 바이러스 군집 구성에 큰 영향을 미쳤음을 암시합니다. 우리는 바람 패턴 변화로 외부 바이러스가 유입되고 빙하 온도 변화의 선택 압력에 의해 이런 변화가 일어났을 것으로 가정합니다.

숙주와의 상호작용

컴퓨터 모델을 사용해 바이러스 유전체와 빙하 환경의 다른 미생물 유전체를 비교한 결과, 바이러스가 주로 플라보박테리움(Flavobacterium)을 감염시켰음을 알았습니다. 또한 바이러스는 숙주의 대사를 조작하기 위해 유전자를 ‘훔쳤고’, 비타민, 아미노산, 탄수화물 합성 및 분해와 관련된 50개의 보조 대사 유전자가 유전체에 포함돼 있었습니다. 이 유전자들은 9개 시간대 모두에서 풍부해, 숙주가 빙하 표면의 가혹한 조건에 대처하도록 돕고 바이러스 적응력을 높였음을 시사합니다.

기후 변화와 미래 연구

이 연구는 바이러스 형태의 생명이 수만 년간 기후 변화에 어떻게 반응했는지 새로운 관점을 제공합니다. 고대 바이러스가 과거 기후 변화에 적응한 방식을 이해하면 현재 진행 중인 기후 변화에 바이러스가 어떻게 반응할지에 대한 통찰을 얻을 수 있습니다. 빙하 얼음은 시간이 지남에 따라 미생물과 생태계 정보를 층별로 포착하며, 지구 기후와 생명 역사를 풀어내는 데 중요한 자원입니다. 하지만 빙하 얼음 매장량이 빠르게 줄어들고 있어 이 연구의 시급성이 더 커지고 있습니다.

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