생명체의 유래

생명체의 유래에 대한 다양한 가능성

1. 살아있는 생명체는 무생물로부터 생겨난 것일까?

살아있는 생명체는 무생물로부터 생겨나지 않았습니다. 지구의 생명체가 어떻게 시작되었는지 확실히는 알 수 없습니다. 그러나 한 가지 확실한 것은 생명체는 끊임없이 새로 시작하는 것이 아니라는 점입니다. 즉, 무생물의 자연으로부터 생명체의 자연발생은 결코 우리 눈앞에서 반복적으로 일어나지 않는다는 것입니다.

 

현재와 과거에 존재하는 모든 생명체는 기존의 생명체로부터 생겨났습니다. 그러나 과학자를 포함해 모든 사람들이 이 사실을 항상 믿었던 것은 아니었습니다.

 

생명체가 무생물 물질로부터 기원한다는 생각은 많은 문화와 종교에서 일반적이었습니다. 유럽의 르네상스 기간 동안, 대부분의 사람들은 자연발생에 의해 적어도 생명체의 일부 형태는 무생물 또는 부패하는 물질로부터 직접적으로 반복해서 생겨난다고 믿었습니다. 예를 들어, 많은 사람들은 땀에 젖은 옷을 어두운 곳에 두면 생쥐가 생겨나고, 개구리는 습한 땅에서 직접 생겨나며, 썩은 고기는 파리를 만든다고 생각하였습니다.

 

그러나 프랑스의 과학자 파스퇴르(Louis Pasteur)는 19세기에 실험을 통해 미생물은 오직 다른 미생물로부터 생기며, 생명체가 없는 환경은 생명체가 없는 상태로 머무는 것을 증명하였습니다. 

 

파스퇴르의 실험은 현재 지구의 환경에서 살아있는 생물은 무생물로부터 생길 수 없다는 것을 보여주었습니다. 그러나 이 실험은 자연발생이 결코 일어나지 않는다는 것을 증명한 것은 아니었습니다. 태초에 지구와 그 위를 덮고 있던 대기의 환경은 현재와 매우 달랐습니다.

 

2. 지구 생명체의 기원에 대한 가설들

지구 생명체의 기원을 설명하기 위한 몇 가지 가설이 있습니다. 그중에서 두 가지인, 생명이 화학진화를 통해 지구에서 생겨났다는 이론과 생명이 지구 밖에서 왔다는 이론에 대해 이야기해 보겠습니다.

 

-화학진화는 원시 지구의 환경이 단량체와 같은 단순한 분자들의 형성을 유도하였고, 이러한 분자들이 생명체의 형성으로 이어졌다고 설명합니다. 과학자들은 물리적으로 (온도를 다양하게 변화시켜) 그리고 화학적으로(당시 존재했을 것으로 보이는 원소들의 혼합을 재현하여) 이러한 원시 환경을 재구성하고자 하였습니다.

 1950년대에 시카고 대학교의 밀러와 유리는 초기 지구의 대기에 존재했다고 생각되는 기체를 포함한 실험 대기를 준비하였습니다. 화학반응을 유도하는 에너지원인 번개를 모방하기 위해 이 기체에 전기 방전을 일으켰습니다. 그런 다음 장치를 냉각시켜 기체가 응축된 용액, 즉 대양을 모았습니다. 계속 가동한 일주일 후 이 장치에서는 단백질의 조립 단위인 다양한 아미노산을 포함한 여러 종류의 유기분자들이 발견되었습니다. 이뿐 아니라 밀러는 전기 방전을 사용하지 않는 장시간의 실험도 수행하였습니다. 1972년 그는 암모니아, 수증기, 그리고 원시 지구에 형성되었다고 생각되는 또 다른 분자인 시안화물로 시험관을 채웠습니다. 결과를 혼란시킬 수 있는 오염된 물질이나 생물이 없다는 것을 확인한 후 시험관을 막았고, 목성의 위성 중 하나인 유로파를 덮고 있는 얼음의 온도인 -78℃로 냉각시켰습니다. 27년 후에 그 시험관을 열었을 때, 그는 아미노산과 뉴클레오타이드를 발견하였습니다. 이러한 실험 결과는 지구와 우주 어딘가에서 생명체가 화학적으로 기원하였다는 의견에 힘을 실어주었습니다.

 

-1969년 지구의 생명체가 가진 특징적인 분자가 우주로부터 날아온 한 운석에서 발견되었습니다. 그해 9월 28일 한 운석 조각이 호주의 머치슨 마을 근처에 떨어졌습니다. 과학자들은 즉시 지구에서 유래할 수 있는 오염을 피하기 위해 장갑을 끼고 운석의 작은 조각을 깎아서 시험관에 넣고 그 안에 있는 물질들을 추출하였습니다. 그들은 퓨린, 피리미딘, 당, 그리고 10가지 아미노산을 비롯한 생명체에 고유한 분자들을 발견하였습니다.

이들 분자가 지구의 오염물이 아니라고 믿는 이유로 3가지가 있습니다.

첫 번째, 과학자들은 오염을 피하기 위해 매우 조심하였습니다. 그들은 장갑과 멸균된 도구를 사용하였으며, 운석 표면 아래에서 조각을 채취하였습니다. 또한, 운석이 떨어진 직후 곧바로 작업을 하였습니다.

두 번째, 지구의 살아있는 생물은 L-아미노산을 가집니다. 즉, 생명체는 2개의 가능한 거울상 이성질체 중 단 하나만 가지고 있습니다. 그러나 운석에서 검출된 아미노산은 L-아미노산 형태뿐만 아니라 D-아미노산 형태가 혼합되어 있었습니다. 따라서 운석의 아미노산은 지구의 현생 생물에서 유래하지 않았습니다.

마지막으로, 운석에서 얻은 당의 탄소와 수소에 대한 동위원소 비율은 지구에서 발견되는 이들 원소 비율과 현저히 달랐습니다.

운석들이 생명체의 화학적 흔적인 유기물을 포함하고 있다는 점을 통해, 암석이 한때 생명체를 품고 있었다는 것을 알려주었습니다. 하지만 많은 과학자들은 생명체가 운석 안에서 수천 년의 우주 비행과 운석이 지구 대기원들 통과할 때 생기는 엄청난 열로부터 생존할 수 없다는 점을 제기하였습니다. 하지만 어떤 운석의 중심부 온도가 그리 높지 않을 것이라는 증거가 있습니다. 이런 점들을 미루어 보아, 생명체가 오랜 시간 행성 간 여행하다 지구에 착륙하였다는 가능성도 제기되었습니다.

 

 

이러한 가설들이 있지만 아직 밝혀진 사실이 없기에 화성 탐사 등 지구 생명체 기원에 대한 탐구는 여전히 계속되고 있습니다.