혜성 충돌이 지구에서 — 그리고 다른 곳에서도 — 생명의 기원이 되었을 수 있다

[사이언스 데일리] 지구에 혜성이 충돌한다는 것은 대멸종과 동의어로 여겨지지만 연구자들은 지구 역사 초기의 혜성 충돌이 상당한 양의 펩타이드 – 최초의 생명 구성 요소 – 합성을 이끈 힘이었을 수 있다는 것을 보였다. 이 결과는 외계에서의 생명 기원에 대해서도 시사점을 던져준다.

(2015년 8월 19일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 유럽 지구화학 연합

지구 위를 날아가는 헤일-밥 혜성. Credit: ⓒ marcel / Fotolia

지구 위를 날아가는 헤일-밥 혜성. Credit: ⓒ marcel / Fotolia

지구에 혜성이 충돌한다는 것은 대멸종과 동의어로 여겨지지만 프라하에서 열린 골드슈미트 지구화학 회의에서 발표된 연구에 의하면 연구자들이 지구 역사 초기의 혜성 충돌이 상당한 양의 펩타이드 – 최초의 생명 구성 요소 – 합성을 이끈 힘이었을 수 있다는 것을 보였다고 한다. 이 결과는 외계에서의 생명 기원에 대해서도 시사점을 던져준다.

요코하마에 위치한 일본 해양-지구과학 및 기술국 (JAMSTEC) 의 하루나 스가하라 박사와 나고야 대학의 코이치 미무라 박사는 생명이 처음 나타났던 약 40억년 전의 초기 지구에 혜성이 충돌했을 때의 조건을 모방하여 일련의 실험을 수행했다.

이들은 아미노산, 얼음, 규산염 (고토감람석 forsterite) 등이 섞어서 얼린 것을 극저온 (77 K) 조건에 두고 추진체총 (propellant gun)을 이용하여 혜성 충돌로 일어날 수 있는 것과 비슷한 충격을 가했다. 충돌이 있은 후 섞여있던 물질을 기체크로마토그래피를 통해 분석하자 아미노산의 일부가 최대 세 개까지 연결된 (tripeptides) 짧은 펩타이드를 형성했다는 것을 발견했다.

이 실험자료에 기반하여 연구자들은 만들어진 펩타이드의 양이 육지에서 일상적으로 볼 수 있는 (폭풍우 때 치는 번개나 수화작용과 탈수작용의 순환) 과정들에서 만들어질 수 있다고 생각되는 펩타이드의 양과 대략 비슷하다는 추정을 해낼 수 있었다.

하루나 스가하라 박사에 따르면 “이번 실험은 충돌이 있을 때 혜성이 차가운 상태라는 조건이 펩타이드 합성의 열쇠라는 것을 보여주었습니다. 이런 식으로 형성된 펩타이드의 종류는 긴 펩타이드로 진화할 가능성이 더 높기 때문입니다.”

“이번 발견은 혜성 충돌이 초기 지구에 생명의 씨앗을 만들어 내는데 중요한 역할을 한 것이 거의 확실하다는 것을 뜻합니다. 또 지구 외의 다른 천체에서도 혜성으로 인해 만들어진 펩타이드에서 시작해 이와 유사한 화학적 진화를 볼 수 있으리라는 가능성을 열어줍니다.”

“우리 태양계에서 목성이나 토성의 얼음으로 덮인 에우로파나 엔켈라두스 같은 위성들이 이와 비슷한 혜성 폭격을 받았을 것으로 보입니다. 실제로 나사 스타더스트 임무은 아미노산의 일종인 글리신이

혜성에

존재한다는 것을 보였습니다.”

“짧은 펩타이드가 형성되는 것은 복잡한 분자가 만들어지는 화학 진화의 중요한 단계입니다. 이 과정이 한 번 시작되면 육상, 혹은 수중 환경에서 더 긴 펩타이드 체인을 만들어내는 데에는 훨씬 낮은 에너지로도 충분하지요.”

“혜성 충돌은 보통 지구상의 대량 멸종과 연관지어지지만 이번 연구결과는 혜성 충돌이 애초에 생명 현상 자체를 시작하게 만들었을 가능성이 높다는 걸 보여줍니다.”

영국 켄트 대학의 마크 버첼 교수는 다음과 같이 논평했다. “이번 연구는 지구상의 복잡한 분자들의 기원이라는 흥미로운 분야에 의미있는 기여를 한 것입니다. 얼음이 충격을 받으면 복잡한 유기물 내의 결합이 생기기도 하고 끊어지기도 한다는 것은 오래전부터 알려져 있었습니다. 지난 10 년 동안 NASA 의 스타더스트 임무를 통해 혜성 81P/Wild2 에서 아미노산이 검출되었고, 이제는 로제타 임무를 통해 혜성 67P/추류무프-게라시멘코에서 혜성들에 우리가 원하는 물질들이 풍부하다는 흥미로운 소식이 계속해서 들어오고 있습니다. 이 이야기에서 두 가지 중요한 부분은 복잡한 분자들이 최초에는 혜성에서 생성되었고, 혜성이 지구와 같은 행성에 충돌할 때 이 분자들이 어떻게 살아남고 진화하는지를 알아내는 것입니다. 이 두 가지 단계 모두 얼음으로 덮인 몸체에 에너지를 전달하는 충격과 관계되어 있습니다. 예를 들어 지타 마틴스와 동료들은 최근 어떻게 복잡한 유기화합물이 얼음으로 덮인 장소에서 충격을 통해 합성될 수 있는지를 보였습니다. 이전의 연구결과에 덧붙여 이제는 스기하라 박사와 미무라 박사가 차가운 혜성 몸체에 있던 아미노산이 어떻게 짧은 펩타이드 서열로 연결되어 생명으로 가는 길에 또 하나의 중요한 단계가 되는지를 보여주고 있습니다.”

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카테고리:번역, 사이언스 데일리, 생물학, 선캄브리아시대, 시대구분, 지질학

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