【뉴스퀘스트=김형근 과학전문 기자】 영국 뉴캐슬 대학 과학자들은 최근 연구에서 35억 년 전 지구상 생명의 기원에 대한 미스터리를 풀기 위한 열쇠로 고대 온천이라고 할 수 있는 열수분출공(또는 열수 분출구, hydrothermal vents)을 지목했다.

현재는 더럼 대학의 박사후 연구원으로 재직하고 있는 그래햄 퍼비스(Graham Purvis) 박사가 이끄는 연구팀은 무기 물질에서 생명체로의 전환을 탐구했다.

연구팀은 고대 온천이라고 할 수 있는 열수분출공과 유사한 조건을 시뮬레이션 했다. 여기에는 수소, 중탄산염, 그리고 철이 풍부한 자철광을 혼합했다.

고대 열수분출공과 유사한 조건 시뮬레이션 결과 “세포와 같은 칸” 형성돼

결과에 따르면 이 실험에서 최대 18개의 탄소 원자를 포함하는 지방산을 포함한 다양한 유기 분자가 생성되었다.

이러한 발견의 주요 핵심은 생명에 필요한 특정한 중요한 분자가 무기 화학물질로부터 어떻게 형성되었는지를 설명하는 것이다. 이러한 이해는 지구에서 생명의 시작에 관한 복잡한 퍼즐을 맞추는 데 필수적이다.

물을 끌어당기는 부분과 밀어내는 부분이 모두 있는 긴 유기 분자인 지방산은 자연적으로 물 속에서 세포와 같은 칸(compartment)을 형성하는 것으로 알려져 있다. 이 분자들은 첫 번째 세포막 형성에 필수적인 것으로 간주되는 것들이다.

그러나 생명체의 초기 단계에서 이러한 지방산의 공급원은 여전히 논쟁의 대상으로 남아 있다.

한 가지 가설은 뜨겁고, 수소가 풍부한 유체(流體)와 이산화탄소가 풍부한 바닷물이 상호 작용하는 열수분출공에서 그 기원을 가정하는 것이다.

연구팀은 연구실에서 초기 지구 해양의 화학적 환경의 주요 부문을 복제했다. 이 시뮬레이션 실험에서 연구팀은 초기 지구의 철 기반 광물이 있는 상태에서 수소가 풍부한 뜨거운 유체와 이산화탄소가 풍부한 물을 혼합하면 최초의 세포막에 필요한 분자가 형성된다는 사실을 발견했다.

퍼비스 박사는 최초의 생명 탄생 시 세포 칸의 중요성을 강조하면서 “생명 탄생의 중심에는 외부 환경으로부터 내부 화학을 분리하는 데 중요한 세포와 같은 칸이 있었다”고 설명했다.

다른 행성에서도 생명체 탄생 가능성 크게 확대

내부 화학을 외부 환경과 분리하는 데 중요한 이러한 칸은 생명을 유지하고 에너지 생산을 촉진하는 데 중추적인 역할을 한 것으로 보인다.

퍼비스 박사는 알칼리성 열수분출공에서 나오는 수소가 풍부한 유체와 철 기반 광물의 중탄산염이 풍부한 물의 상호 작용이 잠재적으로 생명의 요람 역할을 하는 초기 세포막을 형성할 수 있다고 제안했다.

이러한 주장에 덧붙여 이 논문의 수석 연구원인 존 텔링(Jon Telling) 박사는 “이 연구는 생명의 기원을 이해하는 데 있어 중요한 통찰력을 제공하고 있다”고 강조했다.

텔링 박사는 “우리는 이번 연구가 지구에서 생명이 어떻게 탄생했는지에 대한 첫 번째 단계를 제공할 수 있다고 생각한다. 우리는 다시 두 번째 핵심 단계를 결정하기 위한 연구를 계속하고 있다”고 말했다.

그는 “처음에 광물 표면에 '고착된' 이러한 유기 분자가 어떻게 떨어져 나가 구형 막 경계의 세포와 같은 칸을 형성해, 최초의 세포 생명체의 기반이 되는 '원세포(protocells)'로 전환되는지에 대해 우리는 분석했다”고 설명했다.

이 연구는 지구를 넘어 다른 행성에까지 흥미로운 가능성을 열어준다. 연구팀은 유사한 막 생성 반응이 우리 태양계 달의 얼음 표면 아래에서 일어날 수 있다고 추측하고 있다. 이는 이 먼 영역에서 생명의 또 다른 기원을 암시한다.

요약하자면, 이 연구는 지구 생명체의 기원을 밝히는 동시에 우주의 다른 곳에서 생명체가 잠재적으로 어떻게 발생할 수 있는지에 대한 이해의 폭을 넓혀 준다.

이 연구는 학술지 ‘지구와 환경 커뮤니케션(Communications Earth & Environment)’ 저널에 게재되었다.