지구상의 생명은 약 38억 년 전에 탄생한 것으로 알려져 있으며, 원시 지구에서 도대체 어떻게 생명이 탄생했는지는 큰 과학상의 주제가 되고 있는데, 체코 프라하 카렐 대와 미국 존스홉킨스대 등 연구팀이, 생명을 형성하는 단백질이 원시 지구에서 어떻게 합성됐는지를 조사한 연구에서, 단백질의 구성요소인 20여 가지 아미노산이 왜 선택됐는지, 아미노산 조합이 이후 생명에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 의문의 일단이 밝혀졌다.
전체 아미노산 중 단백질의 구성요소가 되는 것은 22종이며, 진핵생물은 그 중 21종, 사람을 포함한 많은 동물은 20종의 아미노산으로 구성되어 있는데, 아미노산을 "문자"에 비유하면, 단백질은 글자를 정렬해서 생기는 "말"이고, 생명은 말을 조합해서 구성되는 "문장"이라고 할 수 있다.
지구상의 모든 생물은 인간에서 박테리아, 고세균에 이르기까지 공통적으로 약 20개의 아미노산 조합으로 구성되어 있고, 이 아미노산들은, 원시 지구의 대기와 운석 파편에서 선택된 10종의 "초기 아미노산"과, 이후 추가된 10종의 "후기 아미노산"으로 구성되어 있는 것으로 생각되지만, 천연에 존재하는 500여 종의 아미노산 중에서 왜 20여 종만 선정되었는지는 불분명....
그래서, 존스홉킨스대 생물물리학자 스티븐 프리드 씨 등 연구팀은, 생명 탄생 전 지구에서 풍부했던 다양한 아미노산 조합을 실험실 내에서 재현해, 원시 단백질 합성을 모방하는 실험을 진행했다.
실험 결과, 고대 유기화합물은 단백질 폴딩(접이식)에 최적인 아미노산을 선택해 삽입한 것으로 나타났는데, 단백질의 형상과 폴딩은 다른 분자나 주변 환경과 어떻게 상호작용하는지를 결정하기 때문에, 단백질의 기능에 매우 중요. 연구팀은, 특히 나중에 추가된 10가지 "후기 아미노산"이 단백질 기능을 수행하는 데 탁월했기 때문에 구성요소로 선택된 것으로 보고 있다.
과학계 미디어인 Science Alert는, "즉, 단백질 합성의 단계에서 진화나 자연 도태가 진행되고 있었다고 말할 수 있습니다. 가장 구하기 쉬운 아미노산이 선택된 것이 아니라, 특정 업무에 가장 적합한 아미노산이 선정된 것입니다."
프리드 씨는, "다윈적 진화를 하려면, DNA나 RNA와 같은 유전분자를 단백질로 바꾸는 세련된 방법이 필요합니다. 그런데 DNA를 복제하는 데도 단백질이 필요하고, 닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐 하는 문제가 있습니다. 우리의 연구는 다윈적 진화 이전에 자연이 유용한 성질을 가진 구성요소를 선택할 수 있었다는 것을 밝히고 있습니다. 기본적으로 단백질 폴딩은 지구상에 생명이 존재하기 전부터 생명의 진화를 가능하게 했습니다. 생물학이 생기기 전부터 진화가 가능했고 DNA가 생기기 전부터 생명에 유용한 화학물질의 자연 도태가 생긴 것입니다"라고 말하고 있다.
이번 연구는 지구상 생명의 기원뿐만 아니라, 다른 행성에 존재하는 생물의 가능성에 대해서도 시사하는 것으로, 프리드 씨는 "우주는 아미노산을 아주 좋아하는 것 같아요. 어쩌면 다른 행성에서 생명을 찾더라도 지구상의 것과 큰 차이가 없을지도 모릅니다"라고 말한다.
