생명에 대하여

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전의 질척하게 녹은 마그마의 바다에서 방출된 것으로, 물과 이산화탄소와 메탄 등이 많고, 분자 상태의 산소는 거의 없었다고 생각되는 바는 전술한 바와 같다. 따라서 원시 생명은 혐기성(嫌氣性, Anaerobic)이었고, 산소가 없는 환경에서 살고 있었으리라 생각한다. 대기 중에 산소가 없으면 생명에게 해로운 자외선을 흡수해 줄 오존층이 형성되지 않는다. 따라서 원시 생명은 자외선이 도달하지 않는 깊이 10여m 이상의 바닷속에서 살아가야만 했다.
26억 년 전 무렵이 되자 비로소 엽록소를 몸 안에 갖춘 남조류가 출현하여 광합성에 의해 물과 이산화탄소에서 활발하게 산소를 생산하게 되었다. 남조류가 방출하는 산소는 원시 생명에게는 유독한 것이었다. 산소가 과산화수소 등의 반응성이 높은 화합물을 만들어 내기 때문이다. 그러나 마침내 산소가 있는 환경에 순응하는 단세포 생물이 출현하게 되고, 산소 호흡을 하는 생물로 진화하기 위한 준비를 갖추게 되었다. 선캄브리아대에 접어들면서 바다에서는 지구상 최초로 원핵생물이며 원시 조직물의 일종인 남조류가 나타나, 고생대가 시작되기 전까지 수십억년동안 지구상의 생물계를 대표하게 되었다. 따라서 선캄브리아대를 '조직물의 시대'라고도 한다. 주로 실모양을 하고 있는 남조류는 광합성을 하면서 대기 중으로 산소를 공급하여 육상에도 생물이 나타나게 하는 중요한 계기를 만들었다. 또한 남조류는 바닷물에 녹아 있는 이산화탄소에 칼슘이나 마그네슘을 결합시켜 탄산염 광물질을 만들고 점액을 분비함으로써, 탄산염 암석 즉 스트로마톨라이트와 같은 암석으로 만드는 역할을 하였다. 스트로마톨라이트 역시 산소를 발생하여 대기 중으로 산소를 공급하였다. 스트로마톨라이트라는 용어는 1908년 독일의 칼코브스키가, 엽층리(퇴적암층에서 두께 1cm이하의 얇은 지층들이 겹겹이 쌓여 나타나는 나란한 선구조)가 발달된 중생대 육성층을 연구하면서 최초로 사용하기 시작하였다. 얇고 평탄한 지층이나 메트리스 같은 것을 뜻하는 'stroma'와 암석을 뜻하는 'lithos'라는 그리스어의 합성어가 그 어원이며, 얇은 층들이 겹겹이 쌓여 있는 암석이라는 뜻을 가지고 있다.
지금까지 밝혀진 바에 의하면 스트로마톨라이트가 형성되는 과정은 대체로 다음과 같다. 얕은 바다나 호수 바닥에 발달된 작은 둔덕 같은 부분이나, 어떤 물체(나무 뿌리나 나무토막 등)에 주로 남조류들이 군체를 형성하면서 성장하게 되면 유기물질이 풍부한 얇은 층이 형성된다. 그리고, 그 위에 물 속에 떠있던 작은 모래나 진흙알갱이 같은 퇴적물 입자들이 실 모양의 남조류에 의해 잡혀 쌓이거나, 또는 물 속에 용해되어 있던 탄산염 물질들이 침전하게 되면, 이번에는 무기물질이 풍부한 얇은 층이 형성된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 유기 물질이 풍부한 층과 무기물질이 풍부한 두 종류의 엽층(퇴적층에서 두께가 1cm이하인 얇은 지층)이 교대로 층층이 쌓여 암석으로 변하게 된다. 이렇게 형성된 암석이 스트로마톨라이트이다. 따라서 스트로마톨라이트는 고생물학적 측면과 퇴적학적 측면의 특징을 동시에 간직하고 있는 생물이 만들어 놓은 퇴적구조이며, 이러한 구조들 '생퇴적 구조'라고 한다. 스트로마톨라이트는 생물체와 관련이 있기 때문에 고생물학에서는 화석으로 취급하고, 암석학적으로 분류할 때는 퇴적암 중에서 탄산칼슘을 주성분으로 하는 석회암에 속한다.
바다·호수·하천 등에서 형성되는 스트로마톨라이트는 돔형이 대부분이나, 공과 같이 둥근 것, 평탄한 것, 곤봉모양, 원기둥모양, 나뭇가지 모양 등 매우 다양하다. 스트로마톨라이트의 분포와 형태는 물이 흐르는 속도와 방향, 퇴적물의 공급량, 물의 깊이, 파도의 영향 등 여러 가지 환경조건과 스트로마톨라이트를 만드는 생물의 종류에 따라 달라지고 있는 것으로 밝혀지고 있다.
11억년 전 무렵까지 만들어진 산소의 대부분이 바닷물 속에 녹아 있던 철분과 결합하여 세계 곳곳에 산화철층을 퇴적시키게 되었다. 이것이 현대 사회의 철 문명을 지탱하는 철광석 자원의 70% 가까이를 차지하는 선캄브리아대의 호상 철광석의 형상이다. 엄청나게 오랜 시간이 걸려 원시 세균과 철, 그리고 인간사회라는 지구 물질의 연결이 이루어진 것이다.
결국 우리가 짚어낼 수 있는 결론이라고 하면 앞에서 논의되었던 많은 가설에서 볼 수 있듯이 원시 지구의 물리적, 화학적 조건이 무기물로부터 새로운 유기물을 합성해낼 수 있는 상황이었고, 이에 의해서 상당한 수준의 화학적 진화가 이끌려짐에 따라서 현재의 세균, 그 이상의 생물체로서 생명현상을 이어나가는 다양성으로의 생물 진화가 이루어져 왔음을 알 수 있다. 미생물이 이러한 생명현상의 기초에서 다가서는 방향은 초기의 생명체와 그 형태의 유사성으로부터 출발하여 현재의 분류군으로 나누어지는데 있어서 진화와도 연관성이 상당히 깊다는 것에 있겠다. 원핵생물인 세균에서 고등한 진핵생물로의 진화의 과정에 있어서 현재 받아들여지고 있는 생물공생설(endosymbiont theory) 또한 상당한 신빙성을 가지는 증거로서, 진핵생물의 세포소기관내의 존재하는 DNA의 형태와 리보솜의 침강계수(sediment coefficient)와 같은 것이 원핵세포의 그것과 같다는 점을 들고 있다. 결국, 생명현상의 시작이 상당히 오랜동안의 시간에 걸친 화학물의 자기결합으로부터 시작되었다고 생각한다면, 우리가 믿고 있는 진화 또한 정설로서 받아들여질 수밖에 없는 것이라고 생각되면서, 이러한 생명현상의 근원을 찾는 연구에 새로운 방법이 고안될 수 있기를 바랄 뿐이다.
References
1. 스트로마톨라이트, Newton. 1993. vol 4. 계몽사. 서울 : p. 94∼97.
2. 생명은 심해저에서 탄생, Newton. 1993. vol 9. 계몽사. 서울 : p. 54∼56.
2. 생명탄생의 수수께끼, Newton. 1994. vol 2. 계몽사. 서울 : p. 54∼58.
3. 우주 태양 지구 생명체 그리고 인간, 과학동아. 1991. vol 1. 동아일보사. 서울 : p. 66∼69.
4. 로버트 A. 월리스 외 2인, 1993. 1st edition. 생물학. 을유문화사. 서울 : p. 383∼399.

키워드

생명,   탄생,   미생물