나사 ‘비소 먹는 박테리아’ 발견 의미

‘우주 생명체’에 대한 전 세계인의 관심을 불러일으킨 미 항공우주국(NASA·나사)의 중대 발표는 생명체의 생존 요건에 대한 획기적인 발견인 것으로 드러났다. 생명체가 살아가는 최소한의 요건이 기존에 알려진 것과 전혀 다를 수 있고 전혀 다른 생명체가 존재할 수 있다는 것이 나사의 연구 결과다. 즉, 지구 상의 생명체에 대한 지식으로는 우주인 또는 우주 생명체에 대해 완벽히 이해할 수 없다는 새로운 사실이 밝혀진 셈이다. 때문에 이번 발견은 하늘의 별을 바라보기 시작한 이후 수천년간 인류가 꿈꾸고 찾아온 우주 생명체가 ‘상상 이상의 모습’일 수 있다는 근거로 평가되고 있다.

나사 우주생물학 연구원 펠리사 울프 사이먼 박사와 애리조나 주립대(ASU) 공동 연구진은 2일(현지시간) 과학저널 사이언스에 발표한 논문에서 생명체의 필수 원소 중 하나로 알려진 인(P) 대신 독성을 가진 비소(As)를 기반으로 살 수 있는 박테리아를 발견했다고 밝혔다. 비소가 태양계 위성을 비롯한 행성에 널리 분포돼 있지만 생명체 생존에 악영향을 미치기 때문에 오히려 생존 요건에서 배제돼 왔다는 점을 감안하면 우주 생명체 발견의 가능성이 획기적으로 높아진 셈이다. 나사는 지난달 29일 홈페이지를 통해 “외계 생명체에 대한 증거를 찾는 데 영향을 미칠 우주생물학적 발견에 대해 기자회견을 열겠다.”고 공지했다. 이에 따라 전 세계 네티즌과 과학계가 이를 ‘우주 생명의 발견’으로 추측해 한층 기대감을 부풀려 왔다.

사이언스에 발표된 논문은 ‘인 대신 비소를 사용해 살 수 있는 박테리아’라는 제목으로 지구와 전혀 다른 환경에서 살 수 있는 생명체의 존재 가능성을 입증했다. 1950년대 왓슨과 크릭이 DNA의 구조를 발견한 이후 급속히 발전한 현대 생물학은 지구 상의 모든 생명체가 탄소(C), 수소(H), 질소(N), 산소(O), 인(P), 황(S) 등 6가지의 ‘생명체 필수 원소’를 기반으로 살아간다는 사실을 확인했다. 따라서 지난 수십년간 우주생물 탐사는 생물이 살기 위해서는 6가지 원소를 모두 보유하고 있어야 한다는 점에 초점을 맞췄다.

그러나 이번 연구에서 울프 사이먼 박사는 미국 캘리포니아 동부 모노 호수의 침전물 속에서 발견한 박테리아 GFAJ-1을 인 대신 비소를 넣은 배양액으로 배양하는 데 성공했다. 특히 연구진은 질량 분석을 포함한 여러 가지 연구를 통해 GFAJ-1이 단백질, 지질, 핵산, DNA 등에서 배양액에 포함된 비소가 인을 완전히 대체해 생체 활동에 사용하고 있다는 사실을 찾아냈다.

울프 사이먼 박사는 원소주기율표에서 인 바로 밑에 위치하면서 화학적으로 유사한 성질을 갖고 있는 비소와 인이 교환 가능할 것이라는 가설을 지난해 1월 국제천문학 저널에 발표한 이후 이를 입증할 수 있는 생명체를 찾아왔다. 나사는 ‘원소를 따라가라(follow the elements)’라는 우주생물학 연구팀을 구성해 이 가설을 입증하는 데 전폭적인 지지를 보내왔다. 울프 사이먼 박사는 사이언스에서 “이번 발견은 우리가 알고 있는 생명체가 추정해왔거나 상상할 수 있는 것보다 훨씬 큰 융통성을 가질 수 있음을 알려줬다.”면서 “생물학 교과서가 다시 쓰여야 할 것”이라고 강조했다. 공동 연구에 참여한 폴 데이비스 ASU 교수는 “이 박테리아는 거대한 빙산의 일각에 불과하다.”면서 “아예 필수 구성 요소가 필요치 않은 생물이 존재할 수 있다는 점을 입증하면서 생물학에 새로운 영역이 열렸다.”고 말했다.

전문가들은 이번 연구 결과가 우주 환경에서 생물체 존재 가능성을 획기적으로 높인 것으로 보고 있다. 비소가 인과 달리 태양계는 물론 우주 공간에서 광범위하게 발견되는 원소인 까닭에서다. 실제로 토성의 위성인 타이탄을 비롯한 태양계의 위성에서도 비소는 중요한 구성 요소로 밝혀진 적이 있다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr