2천만년 이상된 단백질이 보존된 화석이 발견된 캐나다 북부 호튼 충돌구 주변[Martin Lipman 제공. 재판매 및 DB 금지]
국제 연구팀 “고단백질 활용한 고생물학·진화 역사 연구 가능성 제시”
국제 연구진이 최고 2천400만년 전에서 1천600만년 전 캐나다 북부와 아프리카 케냐에 살았던 코뿔소 근연종 동물 화석의 이빨 법랑질(enamel)에서 고단백질을 채취해 복원하는 데 성공했다.
덴마크 코펜하겐대 라이언 패터슨 박사팀과 미국 하버드대 대니엘 그린 교수팀은 10일 과학 저널 네이처(Nature)에서 각각 캐나다 고북극(High Arctic) 지역과 아프리카 케냐에서 발견된 2천400만~1천600만년 전 코뿔소 근연종 화석에서 단백질을 추출해 복원했다고 밝혔다.
네이처는 지금까지 복원된 가장 오래된 단백질은 플라이오세 때인 약 370만년 전의 것이었다며 두 연구는 단백질이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 오래 보존될 수 있고, 단백질을 통해 많은 종의 진화 역사에 관한 정보를 밝혀내는 게 가능하다는 것을 시사한다고 평가했다.
DNA와 단백질 같은 생체문자는 쉽게 분해되며 특히 따뜻한 환경에서는 분해가 더욱 빨라 화석 등에서 이를 회수해 복원하기는 매우 어려웠다. 하지만 고대 생체분자를 화석에서 채취해 복원하는 기술이 발전하면서 이제는 진화 등 고생물학 연구에서 중요한 연구 방법으로 자리 잡고 있다.
코펜하겐대 패터슨 박사팀은 캐나다 고북극 지역에서 발견된 2천400만~2천100만년 전 코뿔솟과 동물((Epiaceratherium sp.) 화석에서 이빨 에나멜 단백질을 회수해 분석했다.
7가지 에나멜 단백질의 아미노산 서열을 부분적으로 밝혀냈고, 질량 분석을 통해 1천개 이상의 단백질 조각이 어떤 펩티드인지 규명했으며, 여기에는 총 251개 이상의 아미노산이 포함돼 있음을 확인했다.
연구팀은 복원된 단백질은 동물 화석에서 회수된 것 중 가장 오래된 DNA보다 10배는 더 오래됐다며 이는 더 오래된 화석 표본에서 진화에 관한 계통발생 정보를 얻을 수 있는 고단백질체학(palaeoproteomics)의 가능성을 보여준다고 말했다.
하버드대 대니얼 그린 교수팀은 호미닌(hominins), 코뿔소, 하마 등 다양한 화석이 발견돼 진화론적으로 중요한 곳인 케냐 투르카나 분지에서 발견된 1천800만~1천600만년 전 코뿔소 근연종(rhinocerotids) 화석 이빨에서 단백질을 복원했다.
이빨에서는 에나멜 형성에 중요한 에나멜린(enamelin)과 아멜로블라스틴(ameloblastin) 같은 단백질과 단백질 분해·치아 구조에 관여하는 기질 금속단백분해효소-20(matrix metalloprotease-20), 치아 내부 상아질 형성에 중요한 덴틴 기질 산성 인단백질 1(dentin matrix acidic phosphoprotein 1) 등이 확인됐다.
그린 교수는 “이빨은 동물이 만들 수 있는 가장 단단한 구조물로 수백 년 또는 1억년 된 것도 찾아낼 수 있다”며 “그 속에는 그 동물이 무엇을 먹었는지, 어떤 환경에 있었는지 등 삶에 대한 지구화학적 기록이 들어 있다”고 설명했다.
연구팀은 특히 지구에서 가장 더운 지역 중 하나에서, 그리고 조밀한 에나멜 조직에서 고단백질 서열이 확인된 것은 멸종 생물군의 고생물학 및 진화적 관계 연구에 기여할 수 있는 더 오래된 단백질체 발견 가능성을 보여준다고 말했다.
◆ 출처 : Nature, Daniel Green et al., ‘Eighteen million years of diverse enamel proteomes from the East African Rift’, https://www.nature.com/articles/s41586-025-09040-9
Nature, Ryan Paterson et al., ‘Phylogenetically informative proteins from an Early Miocene rhinocerotid’, https://www.nature.com/articles/s41586-025-09231-4
