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운석에서 RNA 만드는 '당'성분 발견…목성·토성 위성 생명체 존재 가능성 커져

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운석에서 RNA 만드는 '당'성분 발견…목성·토성 위성 생명체 존재 가능성 커져

2019.11.21 09:27
생명에 필요한 리보핵산(RNA)을 구성하는 당인 ′리보오스′의 분자구조와 1969년 호주에 떨어진 ′머치슨 운석′ 조각의 모습이다. 후루카와 요시히로 일본 도호쿠대 지구과학부 교수팀은 이 운석에서 리보오스를 찾아내 생명체가 외계행성에서 왔을 수도 있다는 가능성을 보여줬다. 후루카와 요시히로 제공
생명에 필요한 리보핵산(RNA)을 구성하는 당인 '리보오스'의 분자구조와 1969년 호주에 떨어진 '머치슨 운석' 조각의 모습이다. 후루카와 요시히로 일본 도호쿠대 지구과학부 교수팀은 이 운석에서 리보오스를 찾아내 생명체가 외계행성에서 왔을 수도 있다는 가능성을 보여줬다. 후루카와 요시히로 제공

생명체의 기원을 밝히기 위해 우주를 탐사하는 연구들이 성과를 내고 있다. 일본 연구팀이 지구에 떨어진 운석에서 생명체에 필요한 당을 처음 검출하는 데 성공했다. 지구에 떨어진 운석에서 생명이 기원했을 수도 있음을 보여주는 증거다. 미국항공우주국(NASA)은 목성의 위성 유로파에서 물을 찾아낸 데 이어 토성 위성 타이탄의 지형지도를 구축하는 데 성공했다. 두 위성은 생명체에 필수인 물과 메탄을 각각 보유하고 있어 지구 밖 생명체를 찾기 위한 최우선 탐사지로 꼽힌다.

 

후루카와 요시히로 일본 도호쿠대 지구과학부 교수와 미국항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터 공동연구팀은 지구에 떨어진 운석 2종에서 유전물질인 리보핵산(RNA)의 필수 당 성분인 ‘리보스’를 발견했다고 이달 18일 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 발표했다.

 

운석에서 아미노산과 같은 유기물이 발견된 적은 있으나 생명에 필요한 유전물질인 RNA의 구성 요소를 발견한 것은 처음이다. RNA는 DNA의 지시 사항을 복사해 리보솜으로 전달해 단백질을 만드는 물질이다. DNA와 RNA 모두 유전물질이지만 RNA는 다른 분자의 도움없이도 스스로를 복제할 수 있고 화학반응의 촉매 역할을 하기도 한다. 때문에 DNA를 이용하는 생명체가 나오기 전 RNA를 이용한 생명체가 있었을 것이란 가설도 존재한다.

 

연구팀은 아프리카 모로코에 2001년 떨어진 5㎏ 운석 ‘NWA 801’과 1969년 호주에 떨어진 100㎏ 이상의 대형 운석 ‘머치슨’의 분말을 분석했다. 그 결과 리보스와 생체를 구성하는 당인 ‘아라비노스’, ‘자일로스’가 발견됐다. 샘플의 분자 성분을 분석하는 기술인 가스크로마토그래피 질량분석법을 활용해 연구팀은 ‘NWA 801’는 2.3~11ppb(1ppb는 10억 분의 1)의 당을, 머치슨은 6.7~180ppb의 당을 함유하고 있음을 알아냈다.

 

운석에서 DNA를 구성하는 당인 ‘디옥시리보스’는 발견되지 않았다. 대니 글래빈 NASA 고다드 우주센터 연구원은 “초기 생명이 DNA 대신 RNA를 이용해 자기복제를 했다는 학계 가설을 뒷받침하는 결과일 수 있어 중요하다”고 말했다.

 

지구에 떨어진 운석을 분석한 것이기에 지구 생명체에 의해 오염됐을 가능성도 있으나 연구팀은 가능성을 낮게 봤다. 지구 생물을 구성하는 분자는 대부분 탄소-12가 들어가 있으나 운석에서 발견된 당은 탄소의 동위원소인 탄소-13이 상대적으로 풍부했기 때문이다. 후루카와 교수는 “지구 밖에서 온 당은 지구 생명의 기원을 이끌었을 수도 있다”고 말했다.

 

(왼쪽부터)NASA의 행성 탐사선 보이저 1호가 1979 년 3월 2일 290 만 km 떨어진 곳에서 찍은 유로파. 보이저 2호가 1979 년 7월 9일 가까이서 찍은 유로파. 1990년대 NASA의 목성 탐사선 ′갈릴레오′가 찍은 영상으로 재구성한 유로파의 모습. NASA 제트추진연구소 제공
(왼쪽부터)NASA의 행성 탐사선 보이저 1호가 1979 년 3월 2일 290 만 km 떨어진 곳에서 찍은 유로파. 보이저 2호가 1979 년 7월 9일 가까이서 찍은 유로파. 1990년대 NASA의 목성 탐사선 '갈릴레오'가 찍은 영상으로 재구성한 유로파의 모습. NASA 제트추진연구소 제공

지구에 온 생명의 기원을 찾기 위한 연구도 활발하다. 루카스 파가니니 NASA 고다드 우주비행센터 연구원팀은 목성의 위성 ‘유로파’에서 수증기 형태의 물을 발견하는 데 성공해 연구결과를 18일 ‘네이처 천문학’에 발표했다. 물 분자는 태양복사에너지와 상호작용하며 특정 주파수의 적외선을 방출하는데 연구팀은 이 적외선을 하와이 마우나케아 산 꼭대기에 위치한 케크 천문대 망원경으로 포착했다. 연구팀은 초당 2360㎏의 물이 유로파의 대기중으로 분출되는 것을 2016년과 2017년 17일간 관측을 통해 밝혀냈다.

 

유로파는 거대한 얼음으로 덮인 표면에 무수한 금이 나 있다. 얼음층 아래 바다가 형성됐을 거라는 관측이 제기돼 왔으나 직접 물을 관측한 적은 없었다. NASA 갈릴레오 우주선이 1995년부터 2003년까지 목성을 돌며 유로파 근처에서 자기 교란 현상을 확인해 유로파에 전기가 통하는 물이 존재할 가능성이 있음을 제시했고, 2013년에는 허블우주망원경으로 유로파 대기에서 물 분자를 구성하는 수소와 산소 원자를 포착한 적은 있다.

 

생명체에 필수적인 메탄이 풍부해 활발한 탐사가 진행중인 토성의 위성 ‘타이탄’에 관한 연구도 나왔다. 로살리 로페스 NASA 제트추진연구소(JPL) 연구원팀은 토성 탐사선 ‘카시니’가 촬영한 자료를 토대로 타이탄의 지질 지도를 만들어 18일 ‘네이처 천문학’에 공개했다. 타이탄은 마치 지구처럼 위도에 따라 다양한 지형을 형성한 것으로 나타났다. 지도에 따르면 타이탄의 적도에는 메탄이 가득한 대기가 만드는 바람에 따라 모습을 바꾸는 모래 언덕이 펼쳐져 있고 중위도 지역은 유기 물질로 구성된 평원이 펼쳐져 있다. 극지방은 액체 메탄 비가 자주 내려 메탄 호수를 이룬다.

 

NASA는 두 위성을 탐사하기 위한 탐사선을 보낼 계획을 세우고 있다. 유로파를 관측할 탐사선 ‘유로파 클리퍼’는 2022년에서 2025년 사이 발사가 예정돼 있다. 유로파와 목성 사이 자기 교란 현상이 큰 만큼 유로파 궤도를 도는 대신 목성을 돌며 유로파를 수차례 스치듯 지나가며 유로파에서 생명의 흔적을 찾는다. 타이탄에는 드론 탐사선 ‘드래건플라이’를 2026년 지구에서 보낼 계획이다. 타이탄은 2034년 도착해 타이탄 지형지도를 이용해 날며 생명체를 찾게 된다.

 

토성의 위성 ′타이탄′의 지형도다. 모래언덕(보라색), 크레이터(적색), 평원(옅은 녹색), 호수(청색), 얼음(황색) 등이 표시돼 있다. NASA 제공
토성의 위성 '타이탄'의 지형도다. 모래언덕(보라색), 크레이터(적색), 평원(옅은 녹색), 호수(청색), 얼음(황색) 등이 표시돼 있다. NASA 제공

 

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