40억 년 전, 혼란 상태의 지구에서 새로운 생명의 불꽃이 타올랐다.
이것이 어떻게 일어난 것인지, 확실한 것은 밝혀지고 있지 않지만, 증거로부터 그것이 일어난 것은 햇빛이 닿지않는 어두운 바다의 바닥이었다는 것을 제시하고 있다.
지구에서 생명이 탄생 한 메커니즘을 알 수 있다면, 우주의 어딘가에 있을지도 모르는 생명을 탐구하는데 큰 단서가 될 것이다.
그리고 지금, NASA의 연구원들은, 생명의 불꽃이 타 올랐을 것으로 생각되는 해저 환경을 재현하는데 성공했다.
- 생명은 어디에서 탄생 한 것인가?
생명의 기원에 관한 가설 중 하나에 따르면, 해저의 열수 분출공이 관계하고 있다고 한다. 이곳은 종종 화산 활동이 활발한 곳으로, 지구 내부에서 열이 빠져나오는 곳이다.
원시 지구에는, 유해한 태양의 자외선이 대량으로 쏟아지고 있었다. 이 때문에, 최초의 생명이 탄생 한 것은 그러한 자외선이 닿지않는 바다의 바닥이었을 것으로 추측하고 있다.
다행히 열수 분출공 주변에서는, 광합성이라는 지상 최대의 생명에 필수적인 과정을 할 필요가 없다.
대신에, 거기에 있는 생물을 이용하는 것은 "합성"이라는 식이다.
열수 분출공 근처에 사는 박테리아는, 거기에서 뿜어져 나오는 황화수소와 해수에 포함 된 산소의 반응 등 화학 에너지를 이용하여 당 분자를 생성, 이것이 식량으로 되었다.
이러한 박테리아들이 등장, 주변의 다른 생물은 이것을 먹고, 그들이 만든 영양을 섭취할 수있다. 이렇게 어둠속에서 먹이 사슬이 형성되었던 것이다.
- 지구 이외에도 존재할 가능성이 있는 열수 분출공
NASA의 연구원이 이 현상에 주목하고 있는 것은, 목성의 유로파와 토성의 엔셀라두스 등 태양계의 얼어붙은 위성중에는, 얼음 아래에 열수 분출공을 가지고 있을지도 모르기 때문이다.
생명 탄생의 조건을 찾고있는 NASA 제트 추진 연구소의 우주 생물 학자 Laurie Barge들은, 화석 기록을 참고로, 비커에 소형 잠수함을 만들고 원시 바다의 상태를 재현해 보았다.
그들이 기대했던 것은, 이것이 묘상(어린 모종을 가꾸는 시설로 온상을 말하는 것)으로 되고, 단백질의 구성 요소 인 아미노산이 성장 해주는 것이다.
"실제 세포가 등장하기 위해, 얼마나 많은 유기물과 미네랄이 필요한지 이해하는 것은, 생명이 탄생하는 환경을 파악하는 데 매우 중요하다"고 Barge 씨는 설명하고 있다.
분출구 중의 대기, 바다, 미네랄이라고 한 것이 이 일에 어떻게 영향을 주는지 알면 다른 행성에서 이러한 환경이 생길 수 있는지 여부를 알 수있는 힌트가 될 것이라고 한다.
- 원시 바다의 상황을 재현
Barge 씨 등이 재현 한 원시 해수는, 물과 미네랄, 그리고 열수 분출공에서 형성되는 피루빈산 염과 암모니아의 두 분자(아미노산의 형성에 중요)를 섞은 것이다.
또한 원시의 지구에 있던 무산소의 바다에 접근하기 위해서, 물에서 산소를 제거하고 pH를 알칼리성으로 조정. 또한 초기 지구에 풍부하게 있었던 녹청, 즉 수산화 철을 더해 열수 분출공 주변의 온도에 가까운 70도 까지 가열했다.
이 물에 소량의 산소를 주입 한 결과, 알라닌이라는 아미노산이 형성되었다.
또한 아미노산 반응의 부산물이며, 복잡한 유기 분자와 결합하여 생명을 탄생시킬 수있는 알파히드록시산 인것도 확인되었다.
"초기 지구와 비슷한 지질학적 조건에서는, 해저에 실제로 있었다고 생각되는 온화한 조건의 간단한 반응에서 아미노산과 알파히드록시산이 형성되는 것을 증명했다. 이것은 아마도 다른 행성에서도 가능하다는 이야기.
이번 것은, 열수 분출공을 일으키는 에너지와 거기에 나타나는 소재에 대해서의 9년동안의 연구 성과인 것으로, 드디어 처음으로 유기 반응이 관찰 된 형태이다.
- 얼음의 위성에서 생명 발견의 기대는 높아만간다
태양계에서 지구 외에 생명체에 존재한다고하면, 그 가장 유력한 후보는 앞서 언급 한 얼음의 위성이다.
그리고, 이번과 같은 열수 분출공의 연구에 의해 이러한 위성을 찾아야 될 것이라는 점이 강하게 시사되고 있다.
사실, 작년에는 엔셀라두스로부터 분출하는 염수의 플룸 중에 복잡한 유기 분자가 발견되었다는 것이다.
"지구 외에 생명체가 존재한다는 구체적인 증거는 아직 발견되지 않았지만, 그 기원에 필요한 조건을 이해하면, 검색 할 위치를 더욱 좁힐 수있습니다"라고 Barge 씨는 말한다.
이제 NASA는 유로파와 엔셀라두스의 탐사를 검토하고 있다.
이 연구는 "PNAS"에 게재되었다.
