이 매혹적인 아네모네는 빛나는 보호층을 가지고 있습니다

해양 생물학자 디미트리 데헤인은 스크립스 해양학 연구소의 한 방에 있는 고립된 수족관으로 걸어간다. 그의 주변에서는 파란색 통에서 펌프가 휘저어지고, 고무 부츠가 콘크리트 바닥에 삐걱거리고, 간조류의 달콤한 냄새가 공기를 채운다. 데헤인은 실험용 수족관의 힌지를 돌려서 열고 줄지어 늘어선 말미잘을 살펴본다. 그런 다음 그는 손을 물에 담그고 무척추동물 중 하나를 페트리 접시에 옮기고 연구자들이 있는 방인 광생물학 연구실로 걸어간다. 생물이 빛과 어떻게 상호작용하는지 연구합니다.

데하인은 광생물학 연구실의 불을 끄고, 물 1인치에 있는 말미잘을 자외선(UV) 스포트라이트 아래에 놓습니다. 칙칙한 생물이 밝은 녹색으로 빛나기 시작합니다. 이 변형은 생물형광의 결과입니다. 생물형광은 고유한 단백질이 특정 파장의 빛, 즉 UV 빛을 흡수하여 다른 파장으로 다시 변환하는 과정입니다. 생물의 단백질 유형과 기타 분자 요인에 따라 생물은 네온 그린, 블루, 옐로우 또는 오렌지를 포함한 색상을 만들 수 있습니다.

이 종과 같은 간조대 말미잘은 놀라울 정도로 회복력이 강합니다. 많은 말미잘 종이 서식하는 간조대는 하루에 두 번씩 매일 완전히 바뀝니다. 만조와 간조 사이에 노출된 지역의 변화는 생태계 거주자에게 두 가지 선택을 남깁니다. 변화에 살아남거나 멸망하는 것입니다. 간조대 말미잘은 이러한 변화에 대처하기 위해 특수한 적응을 진화시켜 이러한 극한 상황에서 번성하게 했으며, 과학자들은 이러한 적응 중 하나에 대해 더 많은 것을 발견했습니다.

3월에 발표된 연구에서 미국 국립과학원 회보연구자들은 간조대 말미잘의 단백질이 형광 출력을 높이는 동시에 항산화 특성을 활성화한다는 것을 발견했습니다. 항산화제는 스트레스 요인을 통해 생물체에 생성되는 위험한 화학 물질인 자유 라디칼을 해독하는 화합물입니다. 스트레스 요인에 대한 새로운 생화학적 방어 수단을 제공함으로써 이 단백질은 변화하는 바다에서 말미잘의 생사를 가르는 차이가 될 수 있습니다. 이 단백질은 생물이 더 큰 극한 온도와 같은 변화에 대처하고 말미잘이 생존하고 새로운 세대에 유전자를 전달할 가능성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 말미잘이 더 밝을수록 기후로 인한 스트레스를 더 쉽게 처리하고 처리할 수 있습니다.

스탠포드 대학의 생물학자이자 현재 MIT에 있는 나다니엘 클라크와 캘리포니아 샌디에이고 대학의 데하인이 주도한 이 연구에서 연구자들은 캘리포니아 해안에서 세 종의 말미잘을 연구하고 생물형광 강도를 제어하는 ​​AnthoYFP라는 독특한 단백질을 식별했습니다. 세 종의 말미잘은 비슷한 환경을 차지하고 자외선 아래에서 밝은 녹색으로 형광을 발한다는 점에서 유사하지만, 백색광 아래에서는 색상이 다를 수 있습니다. 한 종을 탐험하는 동안, 선버스트 말미잘(안토플레우라 솔라), 연구자들은 자외선과 백색광 아래에서 형광을 냈을 때 네온 그린으로 나타나는 독특한 색상 변화를 발견했습니다. (이 아네모네의 다른 종류는 흰색 조명 아래에서 올리브색 녹색이나 갈색 색조를 띱니다.) 저자는 이러한 끊임없이 네온 색상으로 변하는 현상에 당혹감을 느껴, 백색광과 자외선 아래에서 아네모네를 더 밝게 만드는 AnthoYFP 단백질의 한 유형을 조사하여 식별해냈습니다.

단백질이 생성하는 광자적 특성보다 더 놀라운 것은 그것이 제공하는 생화학적 방어력입니다. 이 연구는 살아있는 유기체에서 형광 단백질의 항산화 기능을 처음으로 보여주며, 더 많은 연구의 문을 열었습니다.

이 발견의 의미는 앞으로 간조대를 넘어설 수 있습니다. 클라크는 AnthoYFP가 다른 무척추동물이 세포 스트레스를 처리하는 데 도움이 되는 미래를 상상합니다. 데하인은 이 단백질이 산호와 말미잘을 포함한 다른 자포동물 종에 유전자 조작될 수 있다고 제안합니다.—기후 변화로 인한 극한 기온 상승, 더 심각한 폭풍, 해양 산성도 증가에 직면하여 회복력을 높이기 위해. 예를 들어, 클라크는 이 단백질이 더운 해양의 도전을 견딜 수 있는 스트레스 회복 산호를 만드는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

Deheyn에 따르면, 기후 변화로 인해 해안이 변형되면서 만조에서 간조까지 모든 간조 스트레스 요인이 증가할 것입니다. 만조 때 더 극심한 파도가 말미잘에 추가적인 전단 응력을 가하여 바다로 찢겨 나갈 위기에 처할 것입니다. 간조 때 극심한 더위와 오랜 시간 동안 물 밖에 있으면 생물이 말라 죽을 가능성이 커질 수 있습니다. 해수면 상승은 또한 생태계를 해변 위쪽과 거주 가능 구역의 가장자리로 밀어낼 것입니다. Deheyn에 따르면, 새로 발견된 단백질을 가진 말미잘은 이런 점진적인 스트레스 상황에서도 번성하는 데 가장 적합할 것입니다.

데헤인은 시민 과학자들 덕분에 자신과 동료들이 선버스트 아네모네의 색상 변형이 어디에 살고 퍼지고 있는지 알게 되었다고 말합니다. 저자들은 디지털 플랫폼 iNaturalist의 관찰 결과를 사용하여 이 독특한 아네모네의 범위, 개체 밀도 및 유행을 파악했습니다.

캘리포니아에서는 간조대 애호가들의 강력한 커뮤니티가 iNaturalist와 같은 데이터베이스에 정기적으로 사진과 관찰 결과를 제출합니다. 이 시민 과학자들에게는 발견의 쇄도와 끊임없이 변화하는 조수 웅덩이의 본질이 그들을 끌어들입니다. 이 연구를 위해 수천 명의 시민 과학자가 오리건에서 멕시코 바하까지 약 6,000마리의 말미잘을 사진으로 찍고 분석하여 선버스트 말미잘 개체군을 식별하는 데 도움을 주었습니다.

Jami Feldman은 열정적인 시민 과학자 중 한 명입니다. 열렬한 다이버, ScubaPro 홍보대사, TikTok 크리에이터로 사용자 이름은 다음과 같습니다. @언더워터파파라치, 펠드먼은 네오프렌 웨이더, 수중 카메라, 헤드램프를 장착하고 캘리포니아 라호야의 조수 웅덩이로 향합니다. 그녀는 종종 썰물 30분 전에 목적지에 도착하여 만조가 웅덩이를 씻어내기 전에 좋아하는 웅덩이에 도착합니다. 펠드먼은 때때로 오전 3시 30분에 웅덩이를 방문하기도 하는데, 이는 밤이나 새벽, 해질녘에 활동하는 희귀한 종을 볼 수 있는 힘든 여정입니다.

그녀가 조간대에 대한 사랑을 갖게 된 건 바다가 너무 거칠어서 스쿠버 다이빙을 할 수 없을 때 할 일이 필요했기 때문입니다. 이제 펠드먼은 웅덩이에서 다른 종을 찾아 사진을 찍는 도전에 집착하게 되었습니다. 샌디에이고의 기후가 변함에 따라 그녀는 과학자들에게 생태계 변화에 대한 “실시간 관점”을 제공하기를 바랍니다.

시민 과학자이자 누디브랜치 애호가인 로라 시모나토는 iNaturalist에 자신의 간조대 발견 사항을 적극적으로 공유합니다. 그녀는 Instagram의 @thetidepooler에 간조대 생물의 다양성과 경이로움에 대해 게시합니다. 시모나토는 특정 종을 찾기 위해 방문할 장소를 결정할 때 iNaturalist를 살펴봅니다. 여기에는 본 적이 없는 종도 포함됩니다. 다른 간조대 탐험가들을 교육하기 위해 시모나토는 간조대 생물의 대화형 포스터인 “Tidaldex”를 만들어 판매합니다.

Simonato는 작은 무척추동물을 찾아 사진을 찍는 데 많은 연습이 필요했습니다. 수년간 조수 웅덩이를 방문한 후, 그녀는 주변에 무엇이 있는지, 무엇이 제자리에 없는지 더 잘 알게 되었습니다. 제자리에 없는 생물에 대한 이러한 관찰 결과를 공유하면 과학자들이 기후 변화의 영향을 받을 수 있는 서식지 변화와 종 분포 범위 확장을 식별하는 데 도움이 됩니다.

펠드먼과 시모나토는 간조대를 다른 사람들에게 소개함으로써 새로운 목소리들이 동참하도록 장려하고 과학자들의 도움을 받아 바다의 더 밝고 회복력 있는 미래를 창조하고자 합니다.