우리는 누구인가, 어떻게 탄생했는가? 생명, 그 영원한 신비
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우리 인간의 몸은 60조개의 세포로 이루어져있으며, 각 세포의 크기는 1mm도 안돼.
하지만 이 작은 세포안에는 우리가 상상도 못할 세계가 숨어있어.
먹고 숨쉬고 성장하는 모든 생명의 행위가 이 안에 축약되어 있지.
원시바다에서 살았던 최초의 생명체의 자손이 우리 인간의 세포안에 아직도 존재해.
각 세포에는 지구와 함께 40억년전에 생겨난 생명의 역사가 새겨져 있는 것이지.
가장 위의 표시된 선이 최근에 일어난 인류탄생이다.
우리의 여행은 오늘날까지 남아있는 태고의 땅에서부터 시작된다.
생명체가 처음 등장했을 때 지구는 이렇게 황과 황화수소를 내뿜는 곳으로 가득차있었다고 해
이 펄펄 끓는 액체는 황화수소야.
90도가 넘는 이 뜨거운 액체에 과연 생명이 존재할까?
뜨거운 유독성 황화수소에서 사는 박테리아야
이 박테리아는 지구상의 최초로 나타난 생명체와 가장 유사하다고 해
인간은 살 수 없는 이런 극한의 환경에서 어떻게 최초의 생명체가 생성된 것일까?
지구의 표면은 액체 마그마의 바다로 덮여있었지.
지구는 두꺼운 구름으로 차단돼 있어 겨우겨우 뚫고 들어온 햇빛 한 줄기가 하늘을 오렌지색으로 물들었지.
150도가 넘는 이 열탕 바닷물 속에서 생명체 한개에 필요한 요소가 쌓여가.
1969년 가을, 부서진 운석이 호주의 작은 마을 머치슨에 떨어졌어
생명의 요소가 생성되는 걸 도와줬지
대충돌은 해저에도 엄청난 충격을 미쳐
해저에는 지구 중심으로부터 나오는 여러가지 원소를 내뿜는 일종의 굴뚝이 여러개 형성되어 있지
바다에 있는 작은 분자는 서로 합쳐져 더 큰 분자를 이루고 결국에는 DNA를 형성하게 되
DNA는 시안화칼륨으로 부터 만들어진 긴 핵산 가닥이야
DNA의 서열은 놀라울 정도로 조화를 이루어 음악으로도 손색이 없어
이 DNA는 어디서 어떻게 만들어진 것 일까?
그러니까 아마 달이 중요한 역할을 했을지 모른다."
생명의 요소로 넘쳐 흐르고 있는 원시바다.
밀려오는 파도가 바위에 부딪히면서 수많은 작은 기포를 만들어 내고 있어
가끔 바닷가에 놀러가면 파도가 쳐서 바위틈 사이사이 에 엄청난 거품이 생기는거 봤지? 그걸 상상하면 될 것 같아.
사진을 가져와봤어.
또한
원시바다의 기포는 사라지지 않고 바위에 붙는대.
그리고 계속 밀려오는 파도는 기포의 얇은 막안에 생명의 요소를 쌓아가고 농축시키기 시작해.
하지만 이것은 단순한 물질 이상의 능력을 가지고 있었어.
생명이 있었던 것이야!
검은연기에는 많은양의 황화수소가 포함되어 있어
이것은 생명이 처음 생겨날 때의 바다와 비슷해.
생명이 없는 것처럼 보였던 깊은 바다는 실제로는 박테리아로 가득 차 있었던 것이야
자세히 조사해보니 박테리아는 황화수소에 살고 있었어.
생명을 창조한 것은 우주에서 본 아름다운 푸른색 지구가 아니었지.
당시 지구의 대기는 이산화탄소와 강한 태양 자외선으로 가득 차 있었고, 거대한 달의 인력 때문에 파도가 심했으며,
바다는 황화수소와 시안화칼륨이 많았어. 만일 우리가 당시 바다에 뛰어들었다면 당장 죽었을 것이야.
지금과는 전혀 다른 환경의 원시바다가 생명의 탄생을 촉진하였어 그리고 그 원시바다에는 산소가 존재하지 않았어.
산소는 최초의 생명체에게는 매우 유독한 기체였지만 우리 몸을 구성하는 세포는 산소가 있어야 살 수 있다.
처음에는 유독했던 기체가 이제는 없어서는 안 될 기체가 됐다.
어떻게 그런 정반대 현상이 일어나게 되었을까?
대륙은 서로 끊임없이 충돌하면서 점차 큰 덩어리를 만들어가
그 침전물에는 칼슘과 나트륨이 많이 포함되어있는데 그때까지 바다에는 그런 원소들이 거의 없었어
동시에 두꺼운 구름은 흩어지기 시작하고 그러자 햇빛이 바다로 직접 비치기 시작해
이 같은 환경 변화가 생명을 자극하는데 있어 중요한 역할을 했음이 후에 밝혀져
이 지방은 35억년전 천해, 즉 얕은 바다의 바닥이었던것.
이 안에는 태고의 바다에서 살았던 생명의 흔적이 분명하게 남아있어.
주변의 바위 분석 결과 이 작은 생명체는
35억년 전에 살았던 시아노박테리아의 친척이 아직도 살고있대.
생명은 우주로부터오는 에너지를 갖게 된것이야!
4년간에 걸친 연구끝에 다이라 교수팀은 이 검은 덩어리가 시아노박테리아의 유해가 쌓인것이라는 결론에 도달했어.
어느 한 시점에 시아노박테리아가 놀랄만큼 엄청나게 번식했던 것 같다고 해.
27억년전 시아노박테리아가 증식하여 이곳에 있던 바다 전체를 뒤덮었던 사건은
지구상 첫번째 인구폭발이었던 샘이야. 이러한 인구폭발은 지구의 환경을 완전히 바꿔놓고 말았어.
이곳은 하멜린 해안으로 지구상에서 가장 오래된 땅, 필바라 지방의 서쪽에 위치해있어.
태고의 바다는 시아노박테리아가 내놓은 산소로 가득차기 시작해
산소는 바다에 있는 철과 화학작용을 많은량의 붉은색 녹을 해저에 남겨놨어.
필바라의 녹이 많은 붉은색 흙은 산화가 된 철이 해저에 쌓인것으로 연유해.
그러자 점차 산소가 대기로 올라오게 되!
이 두가지 요인이 합쳐저서 오렌지빛 지구를 청록색의 지구로 바꿔놓기 시작한 것!
시아노박테리아가 내놓은 산소는 지구의 환경을 엄청나게 바꾸어놓았고
다른 생명체에 지대한 영향을 미쳤어!
시아노박테리아의 출현은 황화수소가 찿있던 바다를 산소가 풍부한 바다로 바꾸어 놓았는데
황화수소에 사는 박테리아에게 산소는 극히 유해한 기체였어.
이 삼각주 지역의 지표에는 시아노박테리아가 살고있지
세계적으로 저명한 린 마걸리스 박사는 박테리아의 진화를 파악해내는 모든 생명체에게 공통된 원리를 찾아낼수 있다고 믿고 있어
이걸 자세히 살펴보면 산소를 생산하는 시아노박테리아로 구성되있는 맨 위층과 황화수소를 먹고 사는 맨 아래층사이에 붉은색층이 있는 것을 알수있대.
마걸리스 박사는 현재 붉은색층에 관심을 가지고있어.
그리고 그 주위를 둘러싸고 있는 이 작은 박테리아도 산소에 대한 저항력이 없으리라 예상된다.
하지만 산소에 노출되면 죽는 이 박테리아가 산소가 나오는 근원지점으로 다가가고 있어
마걸리스 박사는 태고의 바다에서도 비슷한 일이 일어났다고 믿고있어
산소가 풍부한 환경 속으로 용감하게 들어간 박테리아중에서 많은 시행착오와 시련을 겪은 후
만들어낼수 있대. 따라서 그만큼 활동성도 좋아졌지
이들은 공격적으로 왔다갔다 하면서 자신보다 몸집이 큰 유기체도 막을 찢고 들어가서
세포안으로 침입하여 유전자를 먹어치워
산소가 제공하는 엄청난 에너지로인해 이런 박테리아가 생긴 것.
황화수소가 풍부한 환경에 남아있던 막이 부드러운 박테리아도 공격적이되었어.
그러다 어느시점에 주위에 있던 박테리아와 몸을 합쳐 키워나가기 시작해.
이들은 가운데 있는 dna를 모아다가 새로운 막으로 덮어 씌워. 이렇게 하여 세포핵이 탄생해
이런식으로 산소가 풍부한 지구 환경은 전혀 다른 두가지 유기체를 만들어냈어!
그리하여 살아있는 에너지 공장이 되었어
또 다른것은 동료 유기체의 dna를 모아 세포핵이라는 거대한 데이터뱅크를 만들어냈어.
우리 인간도 그중에 하나이지.
세포 가운데는 핵이 들어있어. 이것은 모든 유전정보를 담고있어.
서로 경쟁하던 관계가 공존관계를 형성한 이상한 현상을
직접 목격한 과학자가 있어.
이야기는 1969년에 시작되
어느날 그가 배양하고 있던 아메바 대부분이 독성이 높은 박테리아에 감염되 죽기 시작했어.
그때 그는 특이한 아메바를 발견했어! 다른 아메바와 마찬가지로 박테리아에 감염되어 있었지만
이상하게도 살아있었어. 자세히 살펴본 결과 이 아메바 안에 다른 박테리아가 살고 있었어.
그 후에도 이 아메바는 박테리아를 가진채 계속 살았지.
5년 뒤, 전 박사는 실험을 해보기로 했어
아메바 안에 살고있던 박테리아를 제거해보기로 했어. 그러자 신기한일이 일어나..!
"이 박테리아는 아메바에 기생한다. 처음에 우리는 이 박테리아를 아메바밖에서 배양해보려 했지만
실패했다. 그 박테리아는 아메바안에서만 산다. 아메바한테서 무언가를 받아서 사는게 틀림없다.
우리는 그것이 무엇인지 알기 위해 노력하고 있다.
우리는 아메바가 두 세가지 단백질을 만들어내고 그것을 박테리아가 사용하는 것을 알아냈다.
일종의 주고받는 관계이다."
전 박사가 본 것과 비슷한 현상이 원시바다에서도 일어난 것으로 여겨져.
"인간세포에는 2000개가 넘는 미토콘드리아가 있다. 핵이 있으면서 산소를 호흡하는 새로운 유기체가 탄생한 것
박테리아를 제외하고 지구상에있는 모든 생명체는 공생 창조 관계에 서있다. 그것은 무슨 뜻일까
그것은 전혀 다른 유기체가 함께 합쳐져서 새로운 유기체를 만들어 낸 것이다.
컴퓨터 분야에서 일하는 분은 쉽게 이해가 될 것. 모뎀부터 하드웨어부터 새로 만들어내는 것이 아니라
이미 만들어져 있는 것을 합쳐서 전혀 새로운 것을 만드는 것. 전혀 다른 부품을 가져다 새로운 것을 만들어낸 것"
핵은 DNA의 암호로 표시되어 지시에 따라 명령을 내려. 명령을 받으면 미토콘드리아는 에너지를 만들어
세포에게 공급해. 생명의 모든 활동은 이 두가지 작은 유기체가 각각 자신의 역할을 하기 때문에 가능한거야.
미토콘드리아는 에너지로 세포는 자라고 분열해. 그리하여 세포밖에서 일어나는 환경변화에 쉽게 대처할수 있게 되지!
이 훌륭한 생물계를 만들어 낸 것은 바로 세포이다.
20억년의 걸친 수고끝에 생명은 마침내 놀라운 구조로 발전했다. 산소 호흡능력과 세포핵을 겸비하게 된 것.
그것은 생명체가 변화하는 지구 환경에 지혜롭게 적응하고 살기위해 노력을 계속했기 때문에 가능했다.
새로운 시대를 열어가면서 생명체는 끊임없이 서로 융합한다. 환경이 바뀌고 위기가 닥쳐올 때 유기체는
새로운 환경에 적응하기 위해 공존의 길을 모색한다. 미생물이 만들어낸 세포는 인간을 포함하여 모든 동물과 총물의 몸을
구성하는 바로 그 세포이다. 살아있는 유기체는 상호협력하며 이 지구의 공동주민으로서 함께 풍부하고 다양한 세계를 만들어간다.
우주 공간에서 현미경을 들여보면 세포의 세계에 깊이 매료되었다.
지구전체가 살아있었던 것이었다. 너무나 가슴이 뛰었다." -모리 마모루-
바다에서 생명이 처음 탄생할 때 부터 우리는 우리 몸을 구성하고 있는 세포가 나올 때 까지 20억년이 걸렸어!
그렇게 조금씩 조금씩 발전해온 그 긴시간동안 생명의 근본적인 원칙인 공존의 원칙을 세운 것이야!
성우 김종성 송도영 설영범 김민규 김정희 감수 김 원 교수(서울대 분자생물학과)
번역 임일숙
이 아름다운 행성에서 우리들이 탄생하기까지 많은 시행착오를 겪으며
생명은 여기까지 오게되었어.
이러한 사실들은 우리들에게 그 어떤 것 보다 큰 감동과 경이로움을 느끼게해
그야말로 정말 영원한 신비라고 생각해!
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