지구에서 생명체는 어떻게 탄생했을까?

지구의 나이는 약 45억 년으로 추정되며, 그 역사의 대부분 동안 지구에는 이상한 형태의 생명체가 살고 있었습니다. 실제로 일부 과학자들은 "우리 행성의 환경이 생명체를 지탱할 만큼 충분히 안정된 순간에 생명체가 출현했다"라는 아이디어를 제안했습니다. 지구상 생명체에 대한 최초의 증거는 약 37억 년 된 스트로마톨라이트라고 불리는 그린란드의 시아노박테리아 화석에서 나옵니다. 기원이 오래되었음에도 불구하고 이 박테리아는 이미 생물학적으로 복잡합니다. 오늘날에도 여전히 존재하는 이 박테리아는 단백질 생성 DNA를 보호하는 세포벽을 가지고 있습니다. 이러한 데이터를 통해 과학자들은 "생명이 훨씬 더 일찍 시작되었을 것"이라고 예상합니다. 사실 훨씬 더 원시적인 암석에도 생명체의 흔적은 있었습니다. 서호주의 41억 년 된 지르콘에는 일반적으로 생물학적 과정에 사용되는 탄소 형태가 다량 함유되어 있습니다. 이처럼 생명체가 지구에 처음 나타난 시기를 대략적으로 알고 있음에도 불구하고 과학자들은 생명체가 어떻게 나타났는지 아직 답을 얻지 못했습니다. 뉴멕시코 대학의 동굴 생물학자인 다이애나 노섭은 "생명의 기원에 관한 많은 이론이 제안되었지만 이를 증명하거나 반증하기가 어렵기 때문에 완전히 받아들여진 이론은 존재하지 않는다"라고 말했습니다. 이 질문에 대한 답은 자연에 대한 과학자들의 이해에 있어서 가장 큰 격차 중 하나를 메울 뿐만 아니라, 우주의 다른 곳에서 생명체를 발견할 가능성에 대해서도 중요한 의미를 가집니다.

 

지구상에 생명체가 어떻게 탄생했는지에 대한 경쟁 이론

오늘날 지구상에 생명체가 어떻게 탄생했는지에 대해서는 여러 가지 경쟁 이론이 있습니다. 어떤 사람들은 생명이 과연 지구에서 시작되었는지 의문을 제기합니다. 이들은 "생명은 먼 세계나 추락한 혜성 또는 소행성의 중심부에서 왔다"라고 주장합니다. 어떤 사람들은 "이곳에서 생명이 두 번 이상 탄생했을 수도 있다"라고 주장합니다. 캘리포니아 대학교 산타크루즈 캠퍼스의 생화학자인 데이빗 딤머는 "여러 가지 기원이 있을 수 있다"라며 입을 열었습니다. 딤머는 "우리는 일반적으로 단일 기원이 있다고 주장하는 것이 아니라 거대한 소행성 충돌에 의해 폭발하지 않은 기원일 뿐임을 나타내기 위해 이것을 복수형으로 만든다"라고 이야기했습니다. 대부분의 과학자들은 초기 단계 생명체가 머리 분자였던 시기를 겪었다는 데 동의합니다. ‘RNA 세계’라 불리는 이 가설에 따르면, 리보핵산(RNA)은 원시 생명체의 핵심 분자였으며 이보다 훨씬 효율적으로 작업을 수행하는 DNA와 단백질이 개발되었을 때 뒤로 밀려났습니다. 딤머는 "내 분야에서 가장 영리하고 재능 있는 많은 사람들은 RNA 세계가 단지 가능할 뿐만 아니라 개연성이 있다는 사실을 받아들였다"라고 강조했습니다. 리보핵산은 DNA와 매우 유사합니다. 이것은 오늘날 DNA와 단백질 합성 사이의 전이 분자 역할, 일부 유전자의 온 오프 스위치 역할을 포함하여 각 세포에서 수많은 중요한 기능을 수행합니다. 그러나 해당 가설은 리보핵산 자체가 어떻게 처음 탄생했는지에 대해서는 설명하지 않습니다. DNA와 마찬가지로 리보핵산은 복잡한 분자입니다. 이것은 매우 구체적이고 패턴화된 방식으로 서로 연결되는 수천 개의 작은 분자의 반복 단위로 구성됐습니다. 이 반복 단위를 뉴클레오티드라고 부릅니다. 리보핵산이 초기 지구에서 자발적으로 탄생했다고 믿는 과학자들이 있는 반면, 일부 과학자들은 "그런 일이 일어날 확률은 천문학적"이라고 말합니다. 뉴욕 대학의 화학자인 로버트 샤피로는 "화학이 기능하는 방식을 고려하면 그러한 분자의 출현은 믿을 수 없을 정도로 불가능하다"라고 주장했습니다. 샤피로는 "그것은 우주에 단 한 번 있을 가능성이 있는 일"이라며 "이 관점을 채택하려면 우리가 엄청나게 운이 좋았다고 믿어야 한다"라고 짚었습니다.

 

인류학의 원리

그러나 천문학적은 상대적인 용어입니다. 천문학과 물리학 분야의 연구에서 영감을 받은 생물학자 리처드 도킨스는 자신의 책 '만들어진 신'에서 또 다른 가능성을 제시했습니다. 도킨스는 "우주에 10억 개의 행성이 있다고 가정하면 그중 하나에서 생명체가 탄생할 가능성은 실제로 그렇게 놀라운 것은 아니다"라고 주장합니다. 이어 그는 "일부 물리학자들이 말했듯이 우리 우주는 많은 우주 중 하나일 뿐이고, 각 우주에 수십억 개의 행성이 포함되어 있다면, 그중 적어도 하나에서 생명체가 탄생할 것은 거의 확실하다"라고 이야기했습니다. 자신의 책에서 도킨스는 "하늘에 별이 없는 우주가 있을 수 있지만, 별이 없다는 것을 알아차릴 주민도 없다"라는 내용을 적었습니다. 샤피로는 여러 우주나 고대 지구에 충돌하는 생명이 담긴 혜성을 불러일으킬 필요가 없다고 생각합니다. 샤피로는 그 대신 생명이 리보핵산보다 더 작고 덜 복잡한 분자에서 시작되었다고 생각합니다. 리보핵산은 단순한 화학 반응을 수행하여 결국 더 복잡한 분자의 형성을 포함하는 자립 시스템으로 이어졌습니다. 샤피로는 "더 단순한 이론으로 돌아가면 확률은 더 이상 천문학적이지 않다"라고 말했습니다. 수십억 년 전 일어났던 사건을 재현하려는 시도는 어려운 일이지만, 많은 과학자들은 생명 자체의 출현처럼 그것이 여전히 가능하다고 믿습니다. 뉴저지 프린스턴 대학교 물리학 명예교수인 프리먼 다이슨은 "이 정도 규모의 미스터리에 대한 해법은 전혀 예측할 수 없다"라면서 "다음 주에 일어날 수도 있고, 천 년이 걸릴 수도 있다"라고 첨언했습니다.