원생생물(홍조류, 녹조류, 단편모류)의 종류 및 역할은 무엇일까?

저번 글에서는 원생생물의 한 종류인 SAR에 대해 알아보았습니다. 이번 글에서는 원생생물의 또 다른 종류인 홍조류, 녹조류, 단편모류와 원생생물의 역할에 대해 알아보겠습니다.

1. 홍조류와 녹조류

 진핵생물의 세 번째 상위그룹인 고색소체류(Archaeplastida)에는 홍조류와 녹조류, 식물이 있습니다. 고색소체류는 남세균을 삼킨 고대 원생생물의 후손이며, 단일계통군을 이룹니다. 홍조류와 녹조류는 식물과 가장 가까운 조류입니다. 먼저 홍조류(red algae, rhodophytes)는 6천 종 정도가 알려져 있으며, 그중 대부분은 홍조소라는 광합성 색소가 녹색의 엽록소를 가려 덮어 붉은색을 띱니다. 홍조류는 얕은 물에서는 녹색을 띤 붉은색, 중간 깊이에서는 선홍색, 그리고 심해에서는 검은색을 띱니다. 또 일부 종은 색소가 없어 다른 홍조류 위에 종속영양 기생체로 삽니다. 홍조류는 열대 해양의 따뜻한 연안 해역에서 가장 풍부합니다. 광합성 색소 때문에 물속까지 투과하는 청색, 녹색 광선을 흡수할 수 있습니다. 대부분의 홍조류는 다세포이며, 가장 큰 다세포 홍조류는 '해조류'를 포함합니다. 생활사는 유성생식, 세대교번 등 다양합니다. 홍조류는 편모를 가진 생식세포가 없기 때문에 수정하기 위해서는 배우자를 모아주는 수류에 의존합니다.

 녹조류(green algae)는 엽록체가 식물의 것과 매우 유사합니다. 일부 계통학자들은 녹조류를 식물에 포함하여 녹색식물계(Viridiplantae)를 주장하기도 합니다. 녹조류는 녹조류와 차축조류(charophyceans)로 나뉩니다. 차축조류는 식물에 가장 가까운 조류를 포함합니다. 두 번째 그룹인 녹조류(chlrophyte)는 7천 종 이상을 포함하며, 대부분 담수에 삽니다.(물론 바다나 육상에 사는 종도 있습니다.) 가장 단순한 녹조류에는 단세포 생물인 클라미도모나스(Chlamydomonas)가 있습니다. 단세포 녹조류의 다양한 종들은 플랑크톤으로 습한 토양이나 수계 서식처에서 독립적으로 서식합니다. 일부는 다른 진핵생물 내에서 광합성 산물로 숙주에게 먹이를 제공하면서 공생하거나, 강한 가시광선과 자외선에 노출된 환경에서 살기도 합니다. 녹조류는 세 가지의 기작을 통해 진화한 것으로 알려졌습니다. 첫 번째로는 개별 세포들이 군체를 형성하는 것입니다. 두 번째로는 세포분열과 분화에 의해 다세포 몸체를 형성하는 것으로, 볼복스(Volvox)나 갈파래(Ulva)에서 볼 수 있습니다. 세 번째로는 세포질의 분열 없이 반복된 핵분열에 의한 것입니다. 대부분의 녹조류는 무성생식과 유성생식 단계를 모두 거칩니다. 

2. 단편모류

단편모류(unikonta)는 동물, 균류, 일부 원생생물이 포함된 진행생물의 상위그룹으로, 최근에 제안되었습니다 단편모류에는 아메보조아류와 후편모류(opisthokonts)가 있습니다. 이 두 그룹은 유연관계가 가깝다는 근거는 미오신 단백질의 비교와 전체 유전체나 다중 유전자에 기반한 일부 연구입니다. 또한 현재 진행생물 계통수의 뿌리는 확실하지 않습니다. 그렇기 때문에 어느 진핵생물 상위그룹이 모든 다른 진행생물로부터 최초로 분지된 것인지 알기 어렵습니다. 연구자들은 섭식구굴착류, SAR, 고색소체류가 단편모류보다 더 최근의 공통조상을 공유한다는 것을 알아냈습니다. 즉 계통수의 뿌리가 단편모류와 모든 다른 진핵생물들 사이에 위치한다는 것입니다. 그리고 단편모류는 모든 다른 진핵생물과 갈라진 최초의 진핵생물 상위그룹이라는 것을 의미하기도 합니다.

-아메보조아류

 아메보조아류(amoebozoans)는 귓불 또는 관 형태의 위족을 가지며, 점균류, 무각아메바, 기생아메바류가 있습니다. 먼저 점균류(slime molds, mycetozonas)는 균류로 생각되기도 했으나, 수렴진화에 의해 균류와 유사한 것으로 나타났습니다. 그리고 점균류는 단세포 조상에서 유래, 즉 진핵생물에서 독립적으로 다세포성이 기원한 예시입니다. 점균류는 원형질성 점균류와 세포성 점균류로 나뉩니다. 먼저 원형질성 점균류(Plasmodial slime molds)는 주로 황색, 오렌지색 등의 화려한 색을 띠며, 자라 원형질체(plasmodium) 덩어리를 만듭니다. 원형질체는 다세포가 아닌 하나의 세포질 덩어리입니다. 이 세포는 체세포분열에서 핵분열 후 세포질분열이 일어나지 않고 만들어진 것입니다. 점균류의 원형질체는 습한 토양, 썩는 나무 등에 위족을 뻗어 식세포작용을 통해 먹이를 삼킵니다. 만약 환경이 건조해진다면 유성생식 기능이 있는 자실체로 분화합니다. 한편 세포성 점균류(Cellular slime molds)는 먹이가 고갈되면 세포들은 모여 군체를 형성하는데 이것은 무성생식 자실체를 만듭니다. 관아메바류(tubulinids)는 크기가 크고 다양한 무리로 이루어진 아메보조아류입니다. 단세포 원생생물로 대부분은 세균이나 원생생물을 섭취하는 종속영양생물입니다. 기생아메바류는 척추동물과 일부 무척추동물을 감염시킵니다. 이질아메바 한 종만 병원성에 해당하며, 이것은 오염된 식수나 음식 등을 통해 전파되어 아메바성 이질을 유발합니다.

-후편모류

후편모류(opisthokonts)는 동물, 균류, 일부 원생생물군을 포함한 다양한 진핵생물군입니다. 후편모류 중 다핵류(nucleariida)는 다른 원생생물보다 균류와 유연관계가 가깝습니다. 깃편모충류는 다른 원생생물에 비해 동물과 유연관계가 더 가깝습니다. 과학자들은 다핵류와 깃편모충류 등에 의해 기존의 원생생물계를 폐기했습니다. 왜냐하면 단세포 진핵생물을 포함한 단일계통군은 유연관계가 가까운 다세포 동물, 균류를 포함해야 하기 때문입니다.

3. 원생생물의 역할

-공생성 원생생물

 예를 들면 광합성 와편모류는 산호초를 만드는 동물에 영양분을 제공합니다. 산호는 일부 종에게 먹이를 제공하고 다른 많은 종에게는 서식처를 제공합니다. 또 다른 예로 흰개미의 내장에 주로 서식하면서 목재를 소화하는 원생생물이 있습니다. 흰개미는 이 공생하는 원생생물에 의해 목재를 소화할 수 있습니다. 물론 기생충도 있습니다. 대표적으로 열원충(말라리아를 일으키는 원생동물)이 있습니다. 또한 물고기에 부착해 피부를 먹는 기생충 와편모류에 의해 물고기의 떼죽음이 발생할 수 있고, 부등편모류는 식물에 기생해 참나무 돌연사의 원인이기도 합니다.

-광합성 원생생물

 원생생물은 빛으로부터의 에너지를 사용해 이산화 탄소를 유기물질로 전환하는 중요한 생산자(producer)입니다. 수서 군집에서 주요 생산자는 광합성 원생생물과 광합성 원핵생물입니다. 다른 모든 생물들은 직간접적으로 생산자에 의존합니다. 규조류, 와편모류, 다세포 조류, 수서 원생생물들은 지구상의 광합성의 30%를 수행하는 것으로 알려졌습니다. 광합성 핵생물은 또 다른 20%를 수행합니다. 생산자는 먹이망의 기초를 형성하기에 생산자에게 영향을 미치는 요인은 전체 군집에도 영향을 줍니다. 예를 들면 광합성 원생생물은 저농도의 질소, 인산, 철에 의해 생장이 억제됩니다. 그리고 수서 환경에 영양분이 추가되면 광합성 원생생물의 수가 증가할 수 있습니다. 지구온난화에 의해 해수면의 온도가 증가함에 따라 광합성 원생생물의 생장, 생물량이 감소했다고 합니다. 이번 글에서는 홍조류와 녹조류, 단편모류, 그리고 원생생물의 역할에 대해 알아보았습니다. 다음 글에서는 식물에 대해 알아보겠습니다.