생명의 기원에 관한 7가지 이론

• CBS 감일근 기자
• 2013-01-03 17:59

지구 밖 기원설-RNA 월드-저온 출발 등

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 지구상에 처음으로 생명체가 존재하기 시작한 때는 30억 년 전으로 거슬러 올라간다. 가장 단순한 형태의 미생물로부터 시작해 시간이 흐르면서 보다 복잡한 형태로 진화해 왔다.

그렇다면 최초의 생명체는 어떻게 시작됐을까? 과학적 성과를 바탕으로 과학자들이 제시한 7가지의 가설을 미국 온라인 과학전문 뉴스 사이트인 라이브 사이언스가 보도했다.

◈지구 밖 기원설

생명체가 지구 밖 우주 어디에선가 왔다는 이론. ''''판스페르미아''''라고도 한다. 운석 등에 의해 외계로부터 생명의 배아가 지구로 옮겨졌다는 가설. 일부 과학자들은 생명의 씨앗이 외계 태양계로부터 운석에 의해 지구로 운반됐다는 주장을 내놓기도 했다. 그러나 이러한 가설이 사실이라고 하더라도 생명체가 어떻게 시작됐는지에 대한 의문은 여전히 남는다.

◈단순한 시작

생명체는 RNA와 같은 복잡한 분자로부터 진화한 것이 아니라 보다 작은 분자들이 상호 반응하는 과정에서 시작됐을 것이라는 가설이다. 생명체의 기원이 된 작은 분자들은 세포막과 유사한 단순 캡슐 속에 포함됐을 것으로 추정한다. 이 작은 분자는 시간이 지나면서 반응을 더욱 잘 하는 보다 복잡한 분자로 진화했다는 것. 유전자를 우선하는 ''''RNA 월드'''' 가설과 대비되는 개념으로 ''''대사 우선(metabolism-first)'''' 가설이라고도 한다.

◈RNA 월드

DNA가 만들어지기 위해서는 단백질이 필요하다. 그리고 단백질이 형성되려면 DNA가 필요하다. 그렇다면 이 둘은 어느 한쪽이 없는 상태에서 어떻게 구성될 수 있을까? 이에 대한 대답은 RNA이다. RNA는 DNA처럼 정보를 저장할 수 있고, 단백질처럼 효소로 활동하면서 DNA와 단백질을 만드는데 도움을 준다. 그 후 보다 능률적인 DNA와 단백질이 ''''RNA 월드''''의 기능을 계승했다고 본다. 이후에도 RNA는 여전히 존재하면서 생물체 속에서 유전자에 대한 온 오프 스위치 역할을 포함한 몇 가지 기능을 수행하고 있다.

이 경우에도 의문은 여전히 남는다. RNA는 최초로 어떻게 존재하게 됐느냐는 것. 일부 과학자들은 분자가 지구에서 자연적으로 생겨났을 것이라고 주장하는 반면, 다른 쪽에서는 가능성이 매우 낮은 주장이라고 일축한다. 생명체의 기원으로 PNA나 TNA와 같은 다른 핵산이 제시되기도 했다.

◈저온 출발(Chilly Start)

아마 30억 년 전 태양의 밝기는 지금보다 3분의1 수준에 불과해 지구의 바다는 얼음으로 덮여 있었을 것이다. 얼음층의 두께는 수십 미터 이상 두꺼웠을 것으로 추정된다. 이 얼음층은 자외선과 운석 등의 충돌로부터 손상되기 쉬운 물속 유기화합물을 보호하는 역할을 했다. 저온 상태는 분자들이 보다 오랜 기간 생존할 수 있게 함으로써 생명체 탄생에 필요한 핵심 반응을 일으켰다는 가설.

◈심해열수공

심해열수공 이론은 수소가 풍부한 주요 분자들을 내뿜는 해저의 열수공에서 생명체가 시작됐다는 가설. 바위로 이뤄진 열수공은 이들 분자를 함께 압축함으로써 핵심 반응을 일으키게 하는 미네랄 촉매역할을 했다고 본다. 지금도 이들 심해열수공에는 화학에너지와 열에너지가 풍부해 활기찬 생태계를 유지하고 있다.

◈진흙(Community Clay)

최초의 생명체 분자가 흙에서 만났다는 가설로 영국 글래스고 대학 유기화학자 알렉산더 그라함 케언스 스미스(Alexander Graham Cairns-Smith)가 주창했다. 진흙의 표면은 유기 화합물을 농축했을 뿐만 아니라 이것들을 지금의 유전자와 매우 비슷한 패턴으로 조직되도록 했다고 주장한다.

DNA의 주요 역할은 다른 분자들이 결합되는 방법에 대한 정보를 축적하는 것이다. DNA의 유전자 배열은 단백질 속에서 아미노산이 결합되는 방법을 지시하는 것이 핵심이다. 케언스 스미스는 진흙 속의 광물 결정은 유기 분자들을 조직화된 패턴으로 정렬했을 것으로 가정한다. 그리고 시간이 흐른 뒤 유기 분자가 이 일을 대신하면서 스스로 조직화했다는 것. 7. 전기 스파크

전기 스파크는 물과 메탄, 암모니아, 수소가 포함된 원시대기로부터 아미노산과 설탕을 만들 수 있다. 이는 1953년에 실시한 유명한 밀러 실험을 통해 밝혀졌는데 번개가 초기의 원시지구에서 생명체의 핵심 구성단위를 창조하는데 도움이 되었음을 의미한다. 이 구성단위는 수백 만 년에 걸쳐 보다 크고 복잡한 분자로 발전해 갔다는 것. [BestNocut_R]

이후 연구에서 초기 지구의 원시대기에서 수소가 빈약했다는 사실이 드러났지만 과학자들은 당시 화산 구름이 메탄과 암모니아, 수소를 함유하고 있었으며, 번개도 많았다는 사실을 밝혀냈다.