| 쿤밍동물연구소, 최초로 온천 미생물 다양성 변화 관련 생물지리학적 모형 구축 | ||
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 최근 중국과학원 쿤밍(昆明)동물연구소 "전산생물학·의학적생태학" 과제팀 리롄웨이(李連偉) 박사연구생은 "다양성-면적" 모형(Diversity-Area Relationship)을 응용해 캐나다 학자가 수집한 전세계 160곳 온천의 메타게놈 데이터(Sharpe et al. 2014, the ISMEJ)를 재분석하여 최초로 온천 미생물 다양성 변화의 생물지리 모형을 구축했다. 또한 최초로 공간 이질성 면에서 세균과 고세균의 유의적 차이를 발견했다. 세균과 고세균의 시스템 생물학적 "경계"는 반세기를 넘지만 생물지리학적 분포 차이에 관한 연구는 많지 않다. 그 원인은 메타게놈 서열분석 기술이 개발되기 이전에 대규모 글로벌 규모의 미생물에서 분포 조사가 어려웠기 때문이다. 해당 연구는 생태적응 면에서 세균과 고세균의 차이를 심층 연구하는데 중요한 의미가 있다. 연구팀이 구축한 일련의 전산 모형은 온천 미생물의 다양성 분포 관련 생물지리학적 지도를 본질적으로 묘사했다. 연구팀이 사용한 "다양성-면적" DAR모형은 쿤밍동물연구소 마잔산(马占山) 연구원이 최근 몇 년간 고전 "종-면적 관계(Species Area Relationship, SAR)" 면에서 거둔 성과이다. SAR모형은 100여 년의 역사를 가진 생물지리학/보존생물학에서 가장 중요한 이론 모형이다. 마잔산 연구원은 Renyi 엔트로피에 기반해 도출한 "Hill Numbers"를 범용적 "다양성 지수"로 채택했고 그 것으로 SAR 모형의 "종의 수"를 대체함으로써 고전 SAR에 존재하는 일부 결함을 근본적으로 해결했다. 또한 멱법칙이 보유한 척도 불변성(Scale-Invariance) 이론에 근거해 다른 3개 주요 파라미터 즉 다양성 중첩 파라미터(Pair-wise Diversity Overlap, PDO), 누계 다양성 최대치(Maximal Accrual Diversity, MAD), "국소-지역(전세계)"(Local to Regional/Global Diversity, LRD/LGD) 비율 파라미터를 도출했다. 상기 파라미터는 앞서 기술한 생물다양성 분포 관련 생물지리학적 지도 구축에 이용할 수 있다. 연구팀은 "다양성-면적" DAR모형을 사용한 온천 고세균과 세균 데이터 분석 및 고세균과 세균의 공간적 분포 형식 비교를 통해 고세균 총체의 공간적 분포 이질성이 세균 총체에 비해 높고 고세균의 주요 종 분포 공간적 이질성은 세균의 주요 종에 비해 낮음을 발견했다. 다양성 중첩 파라미터(PDO) 에 의하면 고차 다양성 지역 간에서의 중첩도는 더 높았다. 다시 말해서 고차의 다양성 공간 이질성은 더 낮다. 누계 다양성 최대치(MAD)로 추정한 온천 고세균은 약 8,400종이고 세균은 55,000여 종에 달했는데 이는 고세균의 6배이다. LGD 면에서 단일 온천에 함유된 고세균은 전세계적 범위의 모든 온천에 함유된 고세균의 1.25%였고 세균은 전세계 범위의 약 1.52%였는데 이 또한 환경미생물의 공간적 분포 고도 이질성을 입증하는 증거이다. 상기 온천 미생물 다양성 분포 특성 관련 파라미터는 이번에 최초로 발표되었다. 해당 연구성과는 "Global Microbiome Diversity Scaling in Hot Springs With DAR (Diversity-Area Relationship) Profiles"란 제목으로 "Frontiers in Microbiology"에 게재되었다. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/BrWbJe16zoBDjDoFGqN97g?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg |
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