안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
약 38억~40억 년 전, 원시 바다는 치명적인 태양 자외선과 운석 충돌을 차단해 주고 생명 구성 요소가 녹아 있었습니다. 최초의 생명체는 단순한 화합물들이 점점 복잡한 형태로 발전하는 화학 진화 과정을 거쳐 탄생했습니다. 그 과정을 설명해 드릴게요.
원시 바다와 대기에는 메탄, 암모니아, 수증기, 수소 등의 무기물이 풍부했습니다. 번개의 전기 에너지, 화산 활동의 열, 태양의 에너지가 공급되면서 이 무기물들이 반응을 일으켜 아미노산, 당, 뉴클레오타이드 같은 생명의 기본 유기 분자로 합성되었습니다.
가장 유력한 탄생 장소로 꼽히는 곳은 심해 열수구입니다. 햇빛이 전혀 들지 않는 심해의 열수구는 지열로 데워진 뜨거운 물과 함께 철, 니켈, 황 같은 미네랄을 지속해서 공급되어, 이 미네랄 촉매와 화학 에너지가 초기 생화학 반응을 지속적으로 발생시켰습니다. 바닷속에 축적된 지질 성분은 물속에서 스스로 동그란 막을 형성하고 내부 화학 물질들이 바다로 씻겨 내려가지 않고, 외부와 차단된 독립된 공간 안에서 고농도로 반응을 이어갈 수 있게 되었습니다. 독립된 막 내부에서 유전 정보를 저장하고 스스로를 복제할 수 있는 분자가 탄생했는데, 최초의 생명체는 DNA와 단백질 대신, 유전 정보 저장과 촉매 작용을 동시에 수행할 수 있는 RNA를 유전 물질로 사용했을 것으로 추정됩니다.
이처럼 화학 물질의 합성, 해저 열수구의 지속적인 에너지 공급, 세포막의 형성, 유전 물질의 자가 복제라는 조건들이 원시 바다라는 공간에서 결합하면서 스스로 에너지를 대사하고 복제하는 최초의 단세포 생명체가 출현했습니다.