학문
냉철한라마35
지구의 산소 탄생에 있어 비화가 있는데 맞나요
우리가 매일 숨 쉬는 산소는 사실 지구를 오염시킨 원시 미생물들 때문에 생긴 거라는데, 이게 진짜일까요. 고대지구에 산소 없다가 미생물이 호흡하며 뱉어냈다는데요
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요, 냉철한라마35님. 이중철 전문가입니다.
먼저, 지구 대기의 산소는 약 24억 년 전 원시 미생물인 남세균(시아노박테리아)이 광합성을 통해 뿜어낸 배설물로, 당시 생명체들에게는 사상 최악의 유독성 오염물질로 작용하여 대멸종을 일으켰던 대산화사건에 기반한 실제 과학적 사실이랍니다.
■ 호흡이 아닌 광합성 부산물로서의 산소 탄생
초기 지구는 산소가 없고 메탄과 이산화탄소가 풍부했습니다.
이때 등장한 남세균은 물과 태양광을 이용해 스스로 양분을 만드는 산소 발생형 광합성을 시작했는데요. 미생물이 호흡하며 내뱉은 것이 아니라, 광합성을 하고 남은 노폐물로 산소를 대량 방출한 것이랍니다.
■ 혐기성 생물의 대멸종과 지구 온도의 급랭
당시 번성하던 고대 미생물들은 산소를 접해보지 못한 혐기성 생물이었습니다.
반응성이 극도로 강한 산소는 유기물을 파괴하는 치명적인 독가스였기에 원시 생명체의 대다수가 절멸하는 산소 참사가 일어났거든요. 또한 산소가 온실가스인 메탄을 산화시켜 지구 전체가 얼어붙는 대빙하기까지 발생했습니다.
■ 산소 호흡 생명체의 진화와 오존층 형성
하지만 이 위기를 극복하고 산소를 활용해 고효율 에너지를 생산하는 호기성 생물이 진화하며 대반전이 시작되었는데요.
바로, 산소가 대기 상층부에서 오존층을 만들어 해로운 자외선을 차단하면서 인류를 포함한 복잡한 고등 생물이 번성하는 발판이 되었답니다.
정리하자면,
고대 지구의 산소는 미생물의 호흡이 아닌 남세균의 광합성 노폐물로 배출되어 기존 혐기성 생물을 몰살시킨 치명적인 오염물질이었으나, 역설적이게도 산소 호흡 생물의 진화와 오존층 형성을 이끌어 오늘날 고등 생명체가 살아가는 결정적 토대가 되었답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
네, 사실입니다. 지구 대기의 산소는 원시 미생물이 뿜어낸 그 당시로서는 일종의 독성 폐기물이었습니다.
약 24억 년 전, 시아노박테리아, 즉 남세균이라는 미생물이 지구에 등장했습니다.
이 미생물은 햇빛과 물을 이용해 영양분을 만드는 광합성을 시작했고, 광합성의 부산물로 엄청난 양의 산소가 배출되었는데, 당시 지구에 살던 혐기성 생물들에게 산소는 치명적인 독가스였죠.
아이러니하게도 이 산소로 인해 당시 지구 생명체의 약 99%가 멸종했습니다.
그리고 산소가 온실가스인 메탄을 파괴하며 지구 전체가 얼어붙는 빙하기도 찾아왔고, 또 살아남은 미생물들은 산소를 피해 땅속 깊은 곳으로 도망쳤습니다.
그런데, 한편으론 일부 생물은 이 독성 산소를 에너지원으로 활용하도록 진화했고, 미생물이 일으킨 환경 오염 덕분에 훗날 인간과 다세포 생물이 탄생하게 되는 아이러니가 발생하게 됩니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
네. 큰 틀에서는 맞습니다. 약 24억 년 전 시아노박테리아 같은 광합성 미생물이 광합성을 하면서 산소를 부산물로 방출했고, 이것이 오랜 시간 대기에 축적되면서 산소가 크게 증가했습니다. 당시에는 산소가 오히려 많은 생물에게 독성이어서 환경을 급격히 바꿨기 때문에 '산소 대재앙'이라고도 합니다. 다만 미생물이 호흡해서 산소를 만든 것이 아니라 광합성 과정에서 산소가 발생했다는 것이 정확합니다.
안녕하세요. 네, 큰 틀에서는 맞는 이야기인데요, 다만 미생물이 호흡하면서 산소를 내뿜었다는 표현이 완전히 맞는 것은 아닙니다. 초기 지구의 대기에는 지금처럼 산소가 풍부하지 않았습니다. 약 24억 년 전 이전에는 대기 중 자유 산소가 극히 적었던 것으로 알려져 있는데, 이때 등장해 번성한 시아노박테리아가 중요한 역할을 했는데요, 이들은 햇빛을 이용해 광합성을 하면서 물과 이산화탄소 등을 이용하고, 그 과정에서 산소를 부산물로 방출했습니다.
문제는 당시 산소가 생태계 입장에서는 오히려 상당히 위험한 물질이었다는 것인데요, 당시의 많은 미생물들은 산소가 거의 없는 환경에 적응해 살고 있었기 때문에 산소가 급격히 늘어나면서 큰 환경 변화를 겪었습니다. 산소가 바다에 녹아 있던 철이나 각종 화학물질과 반응하고, 이후 대기 중에도 점점 축적되면서 지구 환경 자체가 크게 바뀌었습니다. 이 사건을 대산화 사건이라고 합니다.
그래서 흔히 미생물이 지구를 산소로 오염시켰다는 표현을 쓰기도 하는데요, 실제로 당시 산소는 오늘날 우리가 생각하는 생명의 필수 요소라기보다는 기존 생명체들에게 상당히 위협적인 물질이었을 가능성이 큽니다. 산소에 적응하지 못했던 생물들은 서식지가 줄어들거나 큰 영향을 받았고, 반대로 산소를 이용할 수 있는 생물에게는 새로운 생존 기회가 열렸습니다. 또한 시아노박테리아가 산소를 호흡해서 만들어낸 것은 아닙니다. 호흡은 일반적으로 산소를 소비하는 과정이고, 산소를 만들어낸 핵심 과정은 광합성인데요, 따라서 고대 미생물이 햇빛을 이용해 광합성을 하면서 산소를 만들어냈고, 그 산소가 수억 년에 걸쳐 지구 환경을 완전히 바꿨다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.