당신의 몸을 만든 ‘위대한 만남’은 둘만의 것이 아니었다

네이처에 2026년 6월 10일 게재된 연구는 우리 몸을 구성하는 복잡한 세포, 즉 동물과 식물의 기원에 관한 기존의 가설을 근본적으로 다시 쓰게 합니다. 그동안 과학계는 진핵세포의 탄생을 고세균(Asgard archaea)과 미토콘드리아의 조상이 되는 알파프로테오박테리아, 단 두 종류의 미생물 간의 내부 공생이라는 ‘2자 공생(two-partner)’ 서사로 설명해 왔습니다 .

하지만 바르셀로나에 위치한 IRB 바르셀로나와 **바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC-CNS)**의 토니 가발돈(Toni Gabaldón) 박사 연구팀은 이것이 완전한 이야기가 아니라고 말합니다. 이번 연구는 진핵세포의 기원이 훨씬 더 길고 점진적인 과정이었으며, 그 무대에는 생각보다 많은 배우들이 등장했다는 증거를 내놓았습니다.

기존 이론의 균열: 단 둘만의 합작품이 아니었다

연구의 핵심은 과학자들이 ‘분자 고고학(molecular archaeology)’이라고 부르는 방법을 통해 **마지막 진핵 공통 조상(LECA, Last Eukaryotic Common Ancestor)**의 유전자 구성을 재구성한 데 있습니다. 진핵세포의 공통 조상으로 추정되는 LECA는 이미 세포 내에 핵과 미토콘드리아 같은 복잡한 구조를 갖추고 있었던 것으로 알려져 있습니다 .

연구팀은 수만 개의 박테리아, 고세균, 그리고 바이러스의 게놈을 광범위하게 분석하여 LECA에 남겨진 유전자적 ‘지문’을 추적했습니다. 그 결과, 미토콘드리아의 조상 외에도 두 개의 추가적인 박테리아 분류군이 LECA 형성에 강력한 진화적 신호를 남긴 것을 발견했습니다 .

• 점액세균문(Myxococcota): 주로 대사 기능, 특히 지질과 세포막 과정에 관여하는 유전자를 제공한 것으로 보입니다 .
• 플랑크토미케스문(Planctomycetota): 세포 내에 특이한 내부 구획을 가진 것으로 유명한 박테리아 그룹입니다 .

이 발견은 진핵세포의 복잡성이 단 한 번의 획기적인 사건이 아니라, 여러 미생물 군집이 오랜 시간에 걸쳐 서로 교류한 결과임을 암시합니다.

거대 바이러스: 유전자 배달부로 밝혀진 숨은 주역

이번 연구에서 또 하나 주목할 점은 **거대 바이러스(giant viruses)**의 역할입니다.

연구팀은 LECA에 통합된 일부 유전자들이 누클레오사이토비리코타(Nucleocytoviricota) 문에 속하는 거대 DNA 바이러스로부터 유래했을 가능성이 크다는 사실을 밝혀냈습니다 . 이 바이러스들은 기존 학설에서 단순한 병원체로 여겨졌지만, 이번 연구는 이들이 초기 진핵세포가 출현하던 무렵, 서로 다른 미생물 사이를 오가며 유전 물질을 실어 나르는 유전자 교환의 매개체 역할을 했을 것으로 추정합니다 .

“오랫동안 우리는 진핵세포의 기원을 단 하나의 결정적인 만남, 즉 고세균과 미토콘드리아가 될 박테리아의 결합으로 설명해 왔습니다. 하지만 우리의 연구는 이 이야기가 완전하지 않으며, 무대 위에는 유전자 교환을 촉진했을 수 있는 다른 박테리아 그룹과 거대 바이러스들이 더 있었다는 것을 시사합니다.” - 토니 가발돈 박사, 연구 책임자

혼잡한 미생물 매트 속 단계적 진화

진핵세포의 기원을 향한 이 여정은 한순간에 벌어진 사건이 아니었습니다.

연구팀의 분석에 따르면, 기여자들은 저마다 다른 시기에 유전자를 제공했습니다. 플랑크토미케스문이 남긴 진화 신호는 가장 오래된 것으로 나타난 반면, 점액세균문과 알파프로테오박테리아(미토콘드리아의 조상)의 기여는 시간상 서로 더 가까운 시기에 발생한 것으로 분석되었습니다 . 이는 유전적·대사적 능력이 서로 다른 미생물 그룹들에 의해 순차적으로 획득되었음을 보여줍니다.

이러한 시차를 둔 기여 방식은 진핵세포의 출현을 생명체의 ‘빅뱅’과 같은 단일 사건보다는, 여러 미생물이 공존하고 오랜 기간에 걸쳐 유전 물질을 교환하던 원시 미생물 매트(microbial mats) 같은 환경에서 펼쳐진 공동체적인 과정으로 이해하는 것이 더 정확하다는 관점을 뒷받침합니다 .

즉, 우리의 세포 속 미토콘드리아는 이 장대한 진화극의 단독 주인공이 아니라, 여러 조력자와 함께 무대에 오른 중요한 배우 중 하나였던 셈입니다.