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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 1539(2023) 이 기사 인용

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화석화 과정, 특히 유기 물질 보존 과정에서 박테리아 활동의 역할은 아직 잘 이해되지 않았습니다. 여기서 우리는 담수와 퇴적물에서 가재를 이용한 통제된 탭포노믹스 실험 결과를 보고합니다. 16S rRNA 앰플리콘 분석은 시간이 지남에 따라 박테리아 군집 구성의 발달이 다양한 부패 및 보존 단계와 상관관계가 있음을 보여주었습니다. 세 가지 주요 속인 Aeromonas, Clostridium 및 Acetobacteroides가 민물에서 가재 분해의 주요 동인으로 확인되었습니다. 마이크로컴퓨터 단층촬영(μ-CT), 주사전자현미경(SEM) 및 공초점 라만 분광법(CRS)을 사용하여 24°C의 담수에서 분해되는 동안 가재 시체 내부에서 3~4일 후에 방해석 클러스터가 검출되었습니다. 분해 과정에서 방해석 클러스터의 침전은 박테리아 속 Proteocatella가 존재하는 경우 증가했습니다. 결과적으로, 프로테오카텔라는 화석화를 담당하는 박테리아 속 중 하나일 수 있습니다.

"Konservat-Lagerstätten"은 뚜렷한 연조직 화석 기록을 보유하고 있어 고대 공동체의 다양성을 묘사합니다1,2. 연조직의 화석화를 초래하는 여러 단계는 여전히 불분명하며, 특히 박테리아 활동의 역할은 잘 알려져 있지 않습니다. 유기체가 죽은 직후 리파제, 프로테아제 또는 아밀라제와 같은 자가분해 효소가 죽은 세포의 자가 소화를 시작하고 영양이 풍부한 액체가 방출됩니다3,4,5,6. 이러한 영양소는 박테리아의 초기 성장을 지원하여 가수분해성 외효소를 생성하고 계속해서 유기물을 분해합니다. 종속 영양 붕괴는 pH 값의 변화를 동반할 수 있습니다. 이러한 pH 변화로 인해 유기 물질과 주변 환경에서 이온이 방출될 수 있다고 가정됩니다. 자유 이온은 박테리아 성장을 더욱 저해하고 조직 잔존물을 안정화시키며 결국에는 자연적인 광물화를 초래합니다7,8,9,10,11,12,13. 따라서 초기 박테리아 활동은 광물화와 같은 후속 보존 과정의 비율이 분해율7,8,9,10,11,12,14보다 높게 유지되는 한 예외적인 보존에 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 16,17,18,19,20.

대부분의 연구는 박테리아 활동을 감소시키거나 미네랄 침전을 지원하는 환경 조건에 중점을 둡니다. 박테리아 활동은 온도, pH 값, 염분 또는 산소와 같은 비생물적 요인에 의해 크게 영향을 받습니다. 이러한 매개변수는 영양분, 산소, 박테리아 세포 밀도 및 박테리아 성장 단계21,22,23의 가용성에 따라 서식지를 성공적으로 식민지화하거나 특정 분해 외효소의 생산을 조절하는 균주의 능력에 영향을 미칩니다. 프로테아제, 키티나제 또는 리파제와 같은 외효소는 연조직의 분해에 기여하는 반면, 다른 박테리아 대사 특성(예: 우레아제 활성, 아미노산 대사, 유기산 방출을 통한 당 발효)은 직접 또는 간접적으로 광물화 과정을 유도하여 기여할 수 있습니다. 연조직의 보존에. 부패와 무기화는 동시에 발생하며 조직 유형에 따라 다르다고 가정합니다13,25. 연조직의 보존은 종종 자가분해 활성을 감소시키는 혐기성 조건과 연관되어 있으며 미생물 분해에 영향을 미치는 것으로 추정됩니다26,27,28,29,30,31,32,33,34,35. 그러나 이는 박테리아가 감소된 산소 조건에 다양한 적응을 보인다는 점을 고려하지 않습니다. 예를 들어, 호기성 해양 박테리아인 Pseudomonas tunicata는 호기성 조건에서 해양 배아의 유사형을 형성하지만 산소를 이용할 수 없거나 고갈되면 세포의 내부 구조를 파괴합니다31. 또한 황산염 환원 박테리아와 같은 일부 절대혐기성 유기체는 호기성 박테리아만큼 빠르게 유기물을 분해할 수 있습니다16,36. 더욱이, 태포노믹스 실험은 보존에 있어서 혐기성 조건의 역할에 대한 합의에 여전히 도달하지 못했습니다. 일부 결과는 호기성 조건에서 연조직의 더 빠른 분해를 나타내지만 다른 실험 결과는 혐기성 부패와 비교하여 차이가 없거나 다양한 산소 조건에서 드문 차이만 보여줍니다. 특히, 한 연구에서는 일부 자포 조직이 혐기성 조건에서 훨씬 더 빨리 부패한다는 점을 강조했습니다41. 또한 혐기성 조건에서 박테리아에 의해 유도된 특정 무기화 과정은 미생물 활동의 감소보다 조직 보존에 더 중요할 수 있다고 제안되었습니다14.