본문내용
1. 생명의 기원
1.1. 문제 제기
현재 지구상의 생물은 지구 자체 내에서 원시대기로부터 생겨났다는 생화학자들의 생각이 보편적으로 받아들여지고 있다. 지질학적인 증거를 통해 지구상의 생명체는 창조되었거나 외래로부터 유래된 것이 아니라, 지구 자체 내에서 생겨난 후에 서서히 진화해 왔음이 최근까지 생명기원에 대한 연구의 주류를 이루고 있는 것이다. 그러나 호남 페르마 박사는 "생명은 의외로 간단히 만들어진다."고 주장하며, 과연 과학자들은 이 난문제를 어디까지 추적하고 있는 것일까?
1.2. 생명의 출현
1.2.1. 자연법칙과 생명체의 변화
원시대기에는 산소가 없었고 자외선 등의 에너지가 쏟아지고 있었다. 한편 대기 중에는 메탄, 암모니아 같은 수소를 포함한 화합물이 많이 존재했다는 것이 밝혀졌다. 따라서 이와 같은 조건에서는 생명의 근원이 되는 유기물이 생성되기 쉬웠다고 할 수 있다. 공중방전과 자외선 등의 에너지로 인해 대기 중의 기체들이 서로 반응하면서 생명의 근원이 되는 물질들이 만들어졌고, 이는 빗물에 녹아 바다 속에 축적되었다. 이후 이들 물질들이 서로 결합하여 고분자화합물이 되고, 나아가 코아세르베이트를 형성하면서 생명이 탄생하게 되었다고 보인다. 이처럼 원시 지구에서의 자연법칙과 환경변화로 인해 생명이 출현할 수 있는 조건이 마련되었다고 할 수 있다.
1.2.2. 생명의 시작
원시대기에서 생명체의 탄생이 이루어졌다"고 볼 수 있다. 원시대기에는 수소, 암모니아, 메탄, 수증기 등의 기체가 있었고, 여기에 공중방전이나 태양에서 쏟아지는 자외선과 같은 에너지가 공급되면서 여러 가지 유기물이 만들어졌다. 이렇게 만들어진 유기물은 비에 녹아 바다 속으로 유입되었고, 해저에 차곡차곡 축적되어 단백질, 핵산 등의 고분자 화합물이 생성되었다. 이 고분자 화합물들이 상호작용하면서 점차 복잡한 구조를 형성하게 되었고, 마침내 원시생명체가 탄생하게 된 것이다. 이러한 과정을 오파린은 '최초의 세계적 수프'라고 표현했는데, 이 수프 속에서 콜로이드가 생성되어 코아세르베이트가 만들어지고, 여기에 핵산의 작용으로 자기복제가 이루어지면서 원시세포로 발전했다고 본다.
1.3. 생물의 진화와 발전
1.3.1. 원시대기에서 생명체의 탄생
원시대기에서 생명체의 탄생은 다음과 같이 설명할 수 있다.
지구가 형성된 지 약 46억 년이 지난 후, 약 38억 년 전에 최초의 생명체가 출현한 것으로 추정된다. 지구 형성 당시의 원시대기는 산소가 없었고 수소, 메탄, 암모니아 등의 환원성 기체로 구성되어 있었다. 이러한 원시대기에서 번개 방전이나 자외선 등의 에너지로 인해 유기물질들이 생성되었고, 이렇게 만들어진 유기물질들은 빗물에 녹아 원시 해양에 축적되었다. 원시 해양에 축적된 유기물질들은 서로 결합하여 복잡한 고분자 화합물들을 형성하게 되었고, 이 고분자 화합물들이 자기 복제 능력을 갖추면서 최초의 생명체로 발전하게 되었다. 이러한 초기 생명체는 단순한 화학반응에 의해 형성된 코아세르베이트로 보이며, 이후 진화 과정을 거쳐 단세포 생물로 발전하게 되었다.
1.3.2. 단세포에서 다세포로의 진화
단세포에서 다세포로의 진화는 생명체 발전의 중요한 과정이었다. 생명체는 처음에는 단일 세포로 존재했지만, 점차 세포들이 모여 다세포를 형성하면서 진화해 나갔다.
원시 생명체들은 단세포 조류나 박테리아와 같은 단순한 생물체들이었다. 그러다 점차 여러 개의 세포가 모여 군락을 이루는 볼복스와 같은 다세포 생물체가 등장하였다. 이후 복잡한 구조와 기능의 다세포 생물체들이 계속해서 출현하였는데, 그 과정에서 다양한 세포들이 분화하여 서로 다른 역할을 담당하게 되었다.
동물의 경우, 처음에는 상실배형과 포배형의 중간단계에 해당하는 군체형 조류가 나타났다. 이후 외배엽, 내배엽, 중배엽의 세 배엽이 형성되면서 플라나리아와 같은 편형동물, 지렁이와 같은 환형동물 등으로 진화해 나갔다. 식물 또한 단세포 조류에서 시작하여 점차 다세포 구조로 발전해 나갔다. 단층구조의 조류가 관 모양이나 2층 구조의 다세포 조류로 진화하였고, 결국 고등 식물로 발전하게 되었다.
이처럼 단세포 생물에서 출발한 생명체들은 점차 세포분화와 더불어 다양한 형태와 기능을 지닌 다세포 생물체로 진화해 나갔다. 이는 생명의 발전 과정에서 매우 중요한 과정이었다고 할 수 있다.
1.4. 생명기원 이론의 역사
1.4.1. 과거의 이론들
과거의 이론들은 생명의 기원에 대한 다양한 가설들이 등장하였다. 먼저 자연발생설(abiogenesis)은 무생물에서 생명이 저절로 발생한다는 이론이다. 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스는 생물이 어미에서 뿐만 아니라 진흙이나 부패물 등에서도 자연적으로 발생한다고 믿었다. 이 자연발생설은 17세기 중엽까지 통용되었다. 그러나 1668년 이탈리아의 의사 레디가 실험을 통해 생물은 반드시 어미로부터 생긴다는 생물속생설을 증명하였다. 이후 스와머댐도 곤충의 자연발생을 부정하고 생물에 의하지 않고는 생물이 생겨날 수 없다는 견해를 발표했다. 이로써 생물의 발생 문제를 둘러싼 수세기에 걸친 논쟁이 시작되었다. 17세기 후반기에는 현미경의 발달로 미생물의 세계가 알려지게 되었고, 죽은 생물을 수중에 방치하면 미생물이 생긴다는 것도 확인되었다. 이에 니담은 1745년 육즙을 끓여 밀폐한 곳에서 미생물이 발생한다고 주장하였으나, 1770년 스팔란자니가 충분히 가열하면 미생물이 생기지 않는다고 반박하면서 자연발생설은 부정되었다. 그 후 과학자들은 생명의 기원에 대한 새로운 이론을 모색하게 되었다.
1.4.2. 오파린 가설과 밀러의 실험
오파린 가설과 밀러의 실험이다.
생명의 기원에 대한 연구는 오랫동안 인류의 큰 관심사였다. 오파린은 이러한 연구의 주된 이론 중 하나를 제시했다. 오파린은 1924년에 생명체가 단순한 무기 분자들로부터 자연스럽게 발생했다는 가설을 제안했다.
오파린의 가설에 따르면, 원시 지구의 환원성 대기(메테인, 암모니아, 수증기 등)에 태양 에너지가 공급되면서 복잡한 유기 화합물들이 생성되었고, 이 유기물들이 응집하여 코아세르베이트라는 원시적인 생명체 유사 구조물이 형성되었다. 그리고 코아세르베이트 내부에서 화학반응이 일어나면서 에너지를 얻고 스스로 복제할 수 있게 되어 진화해 나갔다는 것이다.
오파린의 가설은 이후 1953년 밀러의 실험으로 실험적 증거가 제시되었다. 밀러는 오파린의 가설을 실험적으로 재현하여, 원시 대기 조성을 모방한 실험 장치에 전기 방전을 가하자 아미노산 등의 유기물이 생성되는 것을 확인했다. 이는 오파린의 가설이 실제로 가능할 수 있음을 보여주는 결과였다.
이처럼 오파린의 가설과 밀러의 실험은 생명의 기원에 대한 주요 이론 중 하나로, 무기물로부터 유기물이 자연스럽게 생성될 수 있음을 보여주었다는 점에서 큰 의미가 있다. 이후 생명체 진화의 초기 단계에 대한 과학적 이해를 높이는 데 크게 기여했다고 볼 수 있다.
1.5. 최근의 이론들과 연구방법
최근의 생명 기원 이론들과 연구 방법들은 많은 발전을 거듭하고 있다. 화학진화론은 화학계가 생명과는 무관한 물질계가 진화하여 결과적으로 생명의 발생과 연결된다는 관점에 초점을 맞추고 있다. 즉 진화는 적자생존의 의미가 아니라 분자들이 조직화되는 과정을 뜻한다. 원자와 작은 분자들이 반응하여 아미노산, 당, 염기 등으로 발전하고 이들이 함께 결합하여 핵...
