출현과 진화(3/26/10)

1. Top-down 방법으로 최초생명체 출현 시나리오를 생각해보는...

(1) Fossil evidences : 중요, 누군가 음모로 지구 지층을 조작해서 만들고 조작된 화석을 심어놓지 않는 한. 화석이 발견된 지층의 지질학적 연대는 방사선동위원소로 측정 가능(긴 시간은 우라늄, 짧은 시간은 탄소 등)

0) 이 전에는 생명 흔적이 없었다.

i) 38억년전 – 그린란드 암석에서 유기물 유래 탄소 알갱이 발견

ii) 36억년전 – 호주에서 Cyanobacteria(최초광합성세균) 미생물화석 발견

iii)21억년전 – 원핵세포에서 진핵세포 생물로 진화

iv)12억년전 – 다세포생물의 출현

(2) 과거 지구환경 변화(와 생물출현과 진화를 맞춰봐야 한다)

i) 46억년전 – 태양계, 지구 탄생(미행성 충돌 에너지로 고온)

ii) 40억년전 – 원시지구 온도가 내려가고 바다 생성, 액체 내핵으로 자기장 형성(Dynamo 이론), 육지 생성 시작

이 시기를 지구생명 출현(또는 탄생)으로 본다.

iii)21억년전 – 바다의 산소농도 증가하여 대기로도 방출, 용해된 철을 산화되어 침전

iv)12억년전 – 지구 Snow-ball 현상으로 두터운 빙하로 덮임

(3) Genetic Trace-back(현 생명체의 유전자를 비교, 조사하여 최초생명체로부터 멀리 도망가기 못한 생명체를 추적)

i) Achaea, Bacteria, Eukarya 3 Domains – Carl Woese

ii) 38억년전 – 황산화세균(화학독립세균)

iii)특히 진화에서 볼 인간의 조상인 아담(Y 염색체 추적)과 이브(미토콘드리아)의 출현에 관한 이야기

** Molecular clock(분자시계, 유전자 변이에 걸리는 시간)으로 과거 공통 조상이 나타난 시기를 추정 가능

** 고세균에는 과거 지구의 환경에 맞는 (극)고온성((Hyper-)thermophilic), 혐기성(Anaerobic) 세균으로 종속영양균(주로 메탄생성균, 단순한 유기물 이용)과 독립영양세균(황산화균 등)등이 있다.

** 세균 중에서 가장 아래 가지에 있는(deep branched) Aquifex와 Thermotoga는 고세균 유전자도 많이 갖고 있고 하여 최초 생명체에 근접한 미생물로 알려졌다.

2. Bottom–up 방법으로 생각해 보는 시간

(1) Abiogenesis(지구에서 생명체가 탄생)

i) Mueller 실험 : 원시 대기에서 NH4(암모니아)는 거의 없었으므로 이 실험의 의미는 크게 줄어들었다. 최근에는 N2(질소)로 대신하여 한 실험에서 아미노산이 발생에 성공하였다.

ii) 실험실에서 생명 창조를 재현하는 것이 관건이다. 바이러스 합성(창조)는 오래 전부터 이루어졌다. 바이러스 = Gene(DNA or RNA) only, Protein 은 껍질(shell))

iii)지구생명체는 세포 단위 = Gene + Gene expressing tools + cell membrane

iv)현재 지구생명 탄생 장소로는 ‘Deep sea Hydrothermal vent’가 유력, 고온 고압 혐기성 무기질 풍부(Ca, Mg, Fe 등), 빛에 의존하지 않는 생태계 – 화학독립세균이 1차생산자 – 외계생명체 가능성을 확대

(2) Panspermia

i) 지구 외(Extra-Terrestrial)에서 생명의 씨앗이 유입

ii) 세균(특히 내생포자 생성균)의 강인한 생명력 – Extremely-environmental

iii)운석에서 유기물 발견, 운석 내부에는 생명체 생존 가능성, 화성 운석 발견(전에 화성생명설 주장)

iv) 작은 크기의 우주먼지는 매우 천천히 지구에 떨어지므로 초고속 진입에 따른 마찰열 문제가 없다.

v) 지구생명체는 L-type 과 D-type의 2종류 중에서 L-type 아미노산만 만들고 사용하고 있다. 무기물에서 화학적으로 아미노산이 생성되었다면 2 종류가 반반 만들어지는 것이 확률적으로 높다. 외계 탐사 중 자외선으로 D-type 이 소멸되어 L-type 만 선택적으로 남아 있는 것이 발견되었다. 그렇다면 지구 생명체의 아미노산은 외계에서 흘러 들어온 것으로 보여질 수 있다.

(3) Mixed : 반조립품이 유입되어 지구에서 완성품 조립?

** 화성과 지구는 한 세트처럼 생명 발생? 목성의 에우로파라면 지구와는 다른 생명체 가능성?

2010-03-28, 곽노태, 지각 깊은 곳의 암석에도 미생물이 존재(많고도 다양한), ETL(외계생명체 탐사) 등의 이야기를 마저 하려 했으나 우선 여기까지를 ...