지구상 생명체 탄생에 대한 해결의 한 단초

퀘벡의 북부지방에서 42억 8000만년 된 미생물의 화석이 발견되었습니다. 

영국의 런던컬리지 대학(University College London)의 매튜 도드(Matthew S. Dodd)교수의 연구팀과 캐나다 오타와 대학(University of Ottawa)의 조나단 오닐(Jonathan O’Neil)교수의 연구팀 등이 속한 공동 연구팀이 지난 3월1일 과학저널 네이처(Nature)에 발표한 논문에 따르면, 캐나다 퀘벡 북부 지방의 누부악잇턱 선지각 지층(Nuvvuagittuq supracrustal belt)의 석영층에서 가장 오래된 미생물의 화석을 발견했다고 합니다. 이전까지 발견된 가장 오래된 생물화석은 2013년에 호주 그린랜드(Greenland) 이수아(Isua)지역에서 울릉공대학(University of Wollongong) 앨런 너트먼(Allen Nutman) 교수팀이 발견한 스트로마톨라이트(stromatolite)의 화석으로 약 37억년전 화석으로 추정되고 있습니다. 이번 발견은 지구상의 생명체의 역사를 약 6억년전으로 끌어올리는 것이며, 지구의 생성이 약 46억년전인것을 감안하면 지구가 생겨난지 약 3억년만에 지구상에 생명체가 생겨난 것을 보여주는 것입니다.

누부악잇턱 지층지역은 현존하는 가장 오래된 지층 중의 하나로 인정받는 곳일 뿐만 아니라 38-43억년전 그곳은 깊은 바다 속에 위치한 지층이었으며 이번 미생물화석이 발견된 곳은 당시 열수분분출공(hydrothermal vent, 지각 하층부 맨틀지역의 에너지에 의해 데워진 뜨거운 물이 지하로부터 솟아나오는 구멍)이었던 곳입니다. 이는 지구상의 첫 미생물체가 더운물을 뿜는 분출공 근처에서 이루어졌을 것이라는 이론을 뒷받침하는 것으로 현재 분출공근처에 살고있는 박테리아의 구조와 화석의 구조가 동일하다는 사실도 확인했다고 발표했습니다. 여기서 이야기하는 생명체라는 것은 현재의 동식물이나, 곤충과 같은 것이 아니라 단세포보다도 작은 미생물들이기에 외관상으로 생명체라고 확인할 수 있는 방법은 없으며, 생명체인지 아닌지를 분석하기 위해서는 일련의 화학반응법을 사용해야 합니다. 발견된 화석이 생명체였다면, 즉 그것이 생물학적 반응(biological processes)들을 했다면 그 반응의 결과물들이 주변 지층으로 스며들게 되며, 우리는 그 흔적들을 역추적하는 방법으로 그것이 생물반응이 있었는지 여부를 확인할 수 있게 됩니다. 연구진은 이러한 흔적을 추적하기 위해 알려져 있는 몇가지 화학반응법을 이용해 발견된 화석이 미생물체라는 것을 확인하였다고 설명하고 있습니다. 아직 유전정보분석을 마치지 않아서 확실하지는 않지만 비산화 박테리아의 일종인 것으로 추정하고 있다고 밝혔습니다. 

이번 발견은 여러가지 이론들에 대해 증거가 되거나 단서가 될 수 있는 가능성을 갖고 있습니다. 일단 지구상에 생명체가 어떻게 생겼는가에 대한 과학적 이론은 크게 두가지로 나뉘는데 하나는 지구가 생성 직후 생명체가 살 수 있는 정도로 온도가 낮아진 이후 무기물로부터 미생물체가 만들어졌다는 이론과 다른 하나는 운석 등으로부터 지구 외부에서 유기물이 전달되었다는 이론입니다. 전자의 경우 무기물에서 유기물이 만들어질 가능성이 높은 환경으로 심해 열분출공지역이 손꼽혔고, 실제 그 부분에서 가장 오래된 화석이 발견되었다는 것이 그 지역에서 스스로 유기물이 생성되었다는 가설을 뒷받침한다고 연구진은 보고 있습니다. 이와는 반대로 후자의 이론인 운석 등에 의해 우주로부터 유기물이 전달되었을 것으로 보고 있는 과학자들은 이들이 발견한 화석이 지구 생성이후 약 3억년만에 생겨났다는 사실에 근거하여, 상대적으로 짧은 기간에 생명체가 생겨났다는 사실이 자생적인 것이 아니라, 외부로부터 전달된 것이라는 것을 뒷바침하는 것이라고 주장하기도 합니다. 실제로 이러한 미생물이 생겨난 이후 지구상에 핵(nucleus)을 갖는 실제 단세포 생물이 생겨나는 데까지 약 20억년이라는 시간이 걸렸다는 것과 비교해 보면 3억년만에 무기물에서 미생물체가 창조된다는 것은 확률적으로 불가능하다는 설명입니다. 

연구팀은 또한 이번 연구결과가 태양계 다른 행성에서 생명체를 찾고 있는 다른 연구팀들에게 중요한 단서가 되길 희망한다고 이야기합니다. 목성 등에서 생명체의 흔적을 찾고 있는 연구진들은 목성의 모든 곳을 뒤질 필요없이 우선 예전에 열분출공이었을 가능성이 있는 지역을 먼저 찾은 후, 그 지역 근처에서 생명의 흔적을 찾는 다면, 생명체의 흔적을 찾을 확률이 훨씬 더 높을 것이라는 이야기입니다. 

누부악잇턱 지역은 퀘벡주 북쪽 허드슨만(Hudson Bay)과 만나는 지역에 위치하고 있습니다. 이누쿠악(Inukjuak)이라는 도시와 가깝게 위치하고 있으며, 지금은 많은 사람들이 살고 있는 지역은 아니지만, 1920년대초 허드슨베이사(Hudson Bay Company, HBC)가 물류 기지를 건설하고 많은 사람들이 모피 교역에 기점으로 왕래하던 지역입니다. 어쩌면, 그 당시 어떤 꼬마 아이가 물수제비를 위해 던졌던 작은 돌멩이에도 이번에 발견된 가장 오래된 화석과 동일한 화석이 붙어있을 수도 있었을 것입니다. 오늘 아무 생각없이 길 위에서 누군가의 발에 치이는 작은 돌멩이에도 어떤 과학적 수수께끼가 숨어있을지 모르는 것과 같이 말입니다.