티스토리 뷰
목차
지구상의 생명은 매우 단순한 생명체로부터 시작되었는데, 아마도 이들은 바다에서 살았던 것 같습니다. 그 생물들은 단세포로 된 매우 작은 생물로서 박테리아와 흡사합니다. 그 미세한 생물들이 어떻게 지구상에 나타나게 되었는지 알아보도록 하겠습니다.
목차
- 지구상 최초의 생명
- 최초 원시 세포의 탄생과 산소
- 세포와 DNA
지구상 최초의 생명
지구의 나이는 약 50억 년이며, 생명은 아마도 35억~40억 년 전에 시작되었던 것으로 추정됩니다. 가장 오래된 것으로 알려진 화석은 시아노박테리아인데, 이것은 녹색 식물처럼 햇빛을 이용해 양분을 만드는 박테리아의 일종입니다. 시아노박테리아는 약 32억 년 전 것으로 추정되고는 있지만, 최초의 생명 형태는 아닙니다. 이것보다 먼저 약간 다른 형태로 박테리와 비슷한 세포가 있었습니다. 지구에서의 생명은 현재 우리가 살고 있는 것과는 매우 다른 환경 속에서 시작되었습니다. 원시 지구의 환경에서는 공기 중 산소의 양이 매우 희박했고 화산 분출이 자주 일어났으며 공중 방전이 격렬하게 일어났습니다. 번개는 대기 속에 있는 간단한 화학 물질을 결합시켜 복잡한 화학 복합물을 형성시켰는데, 이렇게 만들어진 화합물은 생명의 기본 요소가 되었습니다. 그런데 생명의 기본 요소는 DNA와 같은 핵산과 아미노산 같은 분자들을 포함하며, 아미노산은 생물체의 구성 물질인 단백질을 구성합니다. 이러한 요건이 갖추어지자 드디어 최초의 세포들이 생겨나기 시작했습니다. 단세포로 된 박테리아에서부터 오늘날 지구상에 살고 있는 엄청나게 많은 종류의 다세포 동식물에 이르기까지 모든 생물은 세포로 이루어져 있습니다. 그래서 최초의 생명 형태는 박테리아와 비슷한 단세포로 된 생물이었을 것으로 추정됩니다.
최초 원시 세포의 탄생과 산소
자연계에서 가장 가벼운 원소인 수소부터 가장 무거운 우라늄까지 92 종류의 화학 원소가 있습니다. 원소들은 결합을 통해 간단한 분자들을 형성할 수 있습니다. 예를 들면 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개가 결합해서 한 개의 물 분자를 만들어 냅니다. 아미노산과 같은 복잡한 분자들은 몇 개의 원소가 결합되어 만들어집니다. 이러한 복잡한 분자 가운데 생물을 구성하고 있는 두 가지 형태가 단백질과 뉴클레오티드입니다. 단백질은 여러 종류의 아미노산으로 이루어져 있고 핵산은 뉴클레오티드라고 불리는 하나의 단위가 반복되어 만들어진 것입니다. 모든 생명은 박테리아부터 참나무, 사람에 이르기까지 같은 화학적 구성 물질로 이루어져 있습니다. 오랜 기간을 거치면서 '원시 수프'의 형태로 되어 있던 바다는 아미노산과 같은 고분자 물질로 가득 찼습니다. 이것들이 서로 연결되어 긴 사슬로 된 분자들, 즉 최초의 단백질을 형성하기 시작한 것입니다. 시간이 경과함에 따라 이 분자들이 다른 긴 사슬의 분자들과 합쳐졌고, 마침내 박테리아와 같은 최초의 원시 세포를 형성하게 되었습니다. 이러한 초기 세포들은 주변에 있는 원시 수프 속의 고분자 물질을 섭취하면서 살았던 것 같습니다. 시간이 지나면서 이러한 영양분이 점차 고갈됨에 따라 어떤 세포들은 태양의 빛에너지를 이용하여 스스로 영양분을 만들면서 적응해 나갔습니다. 이러한 과정을 광합성이라 하는데, 이렇게 광합성을 할 수 있었던 초기의 세포들은 박테리아의 일종이었습니다. 그들 중에서도 가장 발달된 것이 시아노박테리아였습니다. 이 시아노박테리아는 기존의 광합성을 보다 효율적인 광합성 형태로 발전시켜 나갔습니다. 이러한 시아노박테리아가 새로운 광합성 과정을 거치면서 산소라는 중요한 부산물이 방출되게 되었습니다. 그 결과 수백만 년 동안 산소가 대기 중에 자연스럽게 축적되었습니다. 이에 대한 증거를 들자면, 산소가 처음 철과 반응했던 오래된 바위에서 적갈색의 산화철 띠를 볼 수 있다는 것입니다.
세포와 DNA
모든 세포들은 얇은 막으로 둘러싸여 있습니다. 그리고 이 막들은 지질을 포함한 분자로 되어 있습니다. 물속에서 지질 분자들은 겹겹으로 된 층을 만드는데, 이렇게 해서 최초의 막이 형성된 것 같습니다. 만약 이러한 막들이 원시 수프 속에 있는 다른 고분자 무리들의 주변에서 발견되었다면, 그것들은 세포와 같은 모양의 구체를 만들 것입니다. 시간이 지남에 따라 이러한 구체들은 현재 박테리아와 비슷하게 단순한 형태의 세포가 됩니다. 간단하게 박테리아 세포의 형태에 대해 설명하자면, 우선 세포벽 안의 세포막 속에 DNA의 정보를 이용해 단백질을 만드는 리보솜이 있습니다. 그리고 그 주위에는 주름진 막으로 이루어진 세포 내 소기관이 있는데, 이것은 세포의 모든 진행 과정을 조절하는 특별한 단백질인 효소를 포함하고 있습니다. 그리고 박테리아 세포 속에는 주로 물과 단백질로 되어 있는 세포질이 있고, 가장 중앙에 DNA가 있습니다. 생명의 진화에서 매우 중요한 단계는 DNA(디옥시리보핵산)의 형성이라고 할 수 있습니다. 현대의 생물에 있어서 DNA는 단백질을 만드는 데 필요한 모든 정보를 운반하는 유전자이기 때문입니다. 단백질들은 DNA 뿐만 아니라 세포 내의 다른 모든 물질을 만드는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.