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가을철이되면어린이나노약자들은독감예방주사를맞는다.독감을유발하는것은인플루엔자바이러스인데,스페인독감,홍콩B형등해마다다른이름의독감이유행한다.독감의이름은왜해마다달라질까?그이유는바이러스가지니고있는유전물질때문이다.모든바이러스는유전물질로DNA또는RNA를지니고있는데,동물을숙주로삼는바이러스는상당히많은종류가RNA를유전물질로지니고있다.이들은자손을번식시킬때RNA를복제하여전달하여야한다.그런데바이러스의RNA복제효소는사본을교정하는기능이없어높은돌연변이확률을가진다.따라서RNA를유전자로지닌바이러스의후손들은조상과는다른형태가자주출현하는것이다.이것이올해에는작년과다른독감바이러스가유행하는까닭이다.과학자들은그린란드의약38억년전지층에서생물체를구성하고있었다고생각되는탄소가발견되면서최초의생물이적어도38억년전에는출현하였다고추측하게되었다.현재가장오래된생물화석은약35억년전의세균이라고생각되는화석이며,그로부터약15억년간은원핵생물만이지구에서진화한것으로생각된다.초기의생명체는해수에서흡수한유기물을분해해서에너지를얻는종속영양생물이었다.그러나이러한생물이증가함에따라해수중에유기물의양은급격하게감소했을것이다.이후바다에서태양의빛에너지와화학반응으로방출되는에너지등을이용하여스스로유기물을합성하는독립영양생물이출현하였을것이다.특히광합성세균은빛에너지를이용해대기의이산화탄소로부터포도당과같은유기물을합성하였다.그런데,이산화탄소는C와O로만이루어진반면,포도당은C,O이외에도H를가지고있으므로,광합성이일어나기위해서는수소를공급해주는물질이필요하다.초기의광합성세균은수소공급원으로황화수소나수소를이용했다.그러나후에는수소공급원으로물을이용하는광합성세균이번성하게되었고,이들은물을분해시켜산소를발생시켰다.현재도호수등에서식하는남세균은광합성을하여산소를발생시키는초기원핵생물의후손이다.당시남세균은지구의바다에널리펴져서스트로마톨라이트라는덩어리를형성하였다.스트로마톨라이트는현재에도오스트레일리아북서부의해안가에서식하고있다.산소는남세균이광합성을할때생성되어해수와대기중에대량으로유입되기시작했으며,이로인해지구환경변화와생물의진화에커다란영향을미쳤다고생각된다.산소는바닷물속의철이온과결합해서바닷속에철광층을형성하였고,약20억년전부터대기중에축적되기시작했다.이러한산소의농도증가로산소를이용해서유기물을이산화탄소와물로완전히분해하여에너지를효율적으로얻을수있는유기호흡생물이번성하게되었다고볼수있다.또한대기의산소농도증가로인해오존층이형성되어그동안지표면으로유입되었던유해한자외선이차단됨으로써물속에살던생물들이육지로진출할수있는계기가마련되었다.한편,대기중의이산화탄소는석회암의형성과광합성에의해유기물에고정되면서감소하기시작하였다.이산화탄소의온실효과가작아지면서지표의온도도서서히낮아졌을것이다.이처럼원시바다에서생물이출현하여당시지구의환경에커다란영향을주었고,더불어지구환경의변화에따라새로운생물이출현할준비가되어있었다.현재진핵생물의화석으로가장오래된것은북아메리카의지층에서발견되는약21억년전의녹조화석이며,이때진핵생물이탄생한것으로추정한다.광합성을하는녹조등이출현함에따라대기중에서는산소가,해수속에서는산소와유기물이더욱증가했을것이다.일반적으로진핵세포는원핵세포에비해세포의크기가크다.또진핵세포는세포소기관이잘발달되어있고,복잡한구조를하고있다.이처럼진핵세포가출현하면서생물그자체로또는환경적으로생물이폭발적으로진화할수있는조건이갖추어졌다고추측할수있다.진핵세포의세포소기관들중에서미토콘드리아는호기성세균과유사점이있고엽록체는남세균과유사점이있다.미토콘드리아와엽록체는핵의DNA와는별도로소량의DNA를가지고분열을하면서그수를늘려간다.과학자들은이사실로부터원래미토콘드리아는호기성세균이,엽록체는남세균이각각보다큰세포에감염되어들어가공생하면서세포소기관이되어진핵세포가탄생했다고하는세포내공생설을제안하였다.과학자들은원핵생물과진핵생물이발견되는화석의연대를추정하여지구에최초로원핵세포가나타난것은약35억년전이며,최초의진핵세포는그보다약15억년후에나타난것으로생각한다.19세기후반과20세기초반에일부과학자들은미토콘드리아가핵과유사한유전정보를가지고있음을알게되면서,미토콘드리아가세포내로들어온세균이공생과정을거쳐서진화했을것이라는가설을세웠다.그러나미토콘드리아의배양에실패하면서이가설을포기하였다.1950년대마굴리스는식물의미토콘드리아와엽록체의유전자에의한유전현상이핵에있는유전자의유전현상과는다르다는것을알게되었다.그리고전자현미경으로이들소기관의구조를자세히관찰한결과현재의세균과공통적인특징을갖고있음을알게되었다.이세포소기관들은이분법으로분열하며,갖고있는리보솜은세포질의리보솜보다는,세균의리보솜과유사하다.또한이들소기관의DNA는원형으로핵이갖고있는선형DNA와는다르다.이관찰과먼저연구한연구자들의제안들에따라서마굴리스는미토콘드리아와엽록체에있는유전자는핵에있는유전자들과는기원이다를것이라고제안하고순차적세포내공생설이라는가설을발전시켰다.마굴리스는진핵생물의미토콘드리아와엽록체는각각혐기성세균에들어간호기성세균과남세균의공생과정을통해진화되었다는가설을제안하였다.