진핵생물에서 광합성 소기관이 정착하게 된 1차 내공생(primary endosymbiosis)은 두 차례 발생했다. 1.5억 년 이상 전에는 Archaeplastida의 공통 조상에서, 그리고 9,000만~1억 4,000만 년 전에는 Paulinella 계통에서 일어났다. 광영양성 Paulinella에서 상대적으로 최근에 독립적으로 일어난 이러한 사건은, 1차 plastid(엽록체) 정착의 초기 단계들을 연구할 수 있는 기회를 제공한다. Archaeplastida에서는 소기관 기원이 너무 오래되어, 내공생이 일어난 진핵생물 숙주에 대해서는 거의 추론할 수 없다. 반면 Paulinella 속에는 광영양성 계통과 밀접하게 관련된 9종의 종속영양(heterotrophic) 종이 포함되어 있으며, 이를 통해 1차 내공생이 “숙주(host)” 세포 진화에 미친 영향을 이해할 수 있다. 종속영양 Paulinella에 대한 연구는 매우 제한적이며, 1차 내공생이 조상 종속영양 계통에 미친 진화적 영향에 대해 다룬 분석은 부재해 왔다. 본 연구에서는, 자생 환경에서 “bloom(대발생)”을 형성한 종속영양 Paulinella 3개 분류군으로부터 장독서(long-read) 시퀀싱을 이용해 미토콘드리아 게놈 서열을 규명하였다. 또한 광영양성 Paulinella 2종의 미토게놈(mitogenome)도 확인하였다. 이용 가능한 2개의 미토게놈과 함께, 광영양성 및 종속영양 Paulinella의 미토게놈을 비교 분석한 결과, 유전자 배열 재배열이 광영양성 계통에서 더 빈번하게 일어났음을 확인하였다. 광영양성 Paulinella clade의 미토콘드리아 DNA에서 이완된 선택(relaxed selection)의 흔적을 검출하였다. 이러한 양상은, 내공생 윤문체(엔도심비오틱 ratchet) 가설(endosymbiotic ratchet hypothesis)에 부합하게, plastid의 1차 내공생과 연관된 유효집단크기(Ne)의 감소를 반영하는 것으로 보인다. 우리는 광영양성 Paulinella에서의 감소된 Ne가 이들 종에서 미토게놈 진화에 강하게 영향을 미쳤다고 제안한다.

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