지능의 기원 - 3. 화학 물질은 어떻게 '생명'이 되었을까

☐ 지난 글에서 우리는 약 40억년 전, 깊은 바다의 열수공 근처에서

• 스스로를 복제하는 DNA 비슷한 분자가 처음 등장했다는 것을 확인했습니다.

※ 열수공(熱水孔) - 뜨거운 물이 해저의 지하로부터 솟아나오는 구멍

☐ 아직 ‘생명’이라고 부르기는 어려운, 그저 자기 자신을 복사할 줄 아는 화학 물질에 가까웠죠.

• 하지만 이 자기 복제야말로 훗날 생명이 태어나는 가장 근본적인 과정이었습니다.

☐ 낱개의 분자는 엔트로피의 힘에 무너져 사라지더라도

• 사라지기 전에 자기 복사본을 남기기만 하면 ‘집단으로서는’ 살아남을 수 있었으니까요.

첫 번째 사건 - 지질 방울이 DNA를 감싸다

☐ 첫 번째 사건은 미세한 지질 방울이 DNA 분자를 감싸 안은 일이었습니다.

☐ 지질은 쉽게 말해 기름 성분입니다.

• 손을 씻을 때 비누가 물속에서 저절도 동그란 거품을 만드는 것을 떠올리면 이해가 쉽습니다.
• 원시 바다를 떠다니던 지질 분자들이 저절로 작은 방울을 이루었고
• 그 방울이 우연히 DNA 분자를 안쪽에 가두게 된 것이죠.

☐ DNA를 품은 미세한 지질 방울이 바로 최초의 세포입니다.

• 그리고 이 세포는 이후 모든 생명의 기본 단위가 됩니다.
• 겉을 감싼 막이 안과 밖을 나눠 주자, 처음으로 ‘내부’라는 것이 생겼습니다.

☐ 자기 복제를 위한 재료를 안쪽에서 붙들어 둘 수 있고

• 바깥의 무질서로부터 자신을 어느정도 지킬 수 있는
• 하나의 작은 세계가 만들어진 셈입니다.

두 번째 사건 - 리보솜, 생명의 ‘공장’이 문을 열다

☐ 두 번째 사건은 조금 더 복잡하지만

• 리보솜이라는 분자 집단이 등장해
• 특정한 DNA 서열을 특정한 아미노산 서열로 ‘번역’하기 시작했습니다.

☐ 말이 어려우니 하나씩 풀어보면

☐ DNA를 설계도라고 생각해 봅니다.

• 설계도에는 무엇을 어떻게 만들라는 정보가 순서대로 적혀 있습니다.
• 하지만 설계도 그 자체로는 아무것도 만들어내지 못합니다.
• 설계도를 읽고 실제 물건으로 옮겨 줄 ‘무언가’가 필요하죠.

☐ 그 역할을 하는 것이 리보솜입니다.

• 리보솜은 일종의 공장입니다.
• DNA에 적힌 순서를 읽어서, 그 순서에 맞게 아미노산을 하나씩 이어 붙입니다.
• 이렇게 아미노산이 정해진 순서대로 길게 연결된 뒤 입체적으로 접히면
• 우리가 단백질이라고 부르는 것이 완성됩니다.
• 단백질은 이 공장에서 나온 제품인 셈이죠.

☐ 정리하면

• DNA는 설계도
• 리보솜은 공장
• 단백질은 제품
• 이것이 ‘단백질 합성’입니다.

☐ 이게 중요한 이유는

• 단백질이 세포 안에서 실제 ‘일’을 하는 일꾼이기 때문입니다.
• 어떤 단백질은 세포를 움직이게 하고
• 어떤 단백질은 바깥 자극을 감지하며
• 어떤 단백질은 화학 반응을 돕습니다.
• 단백질 합성이 시작되면서 세포는 비로소 다양한 기능을 갖추고
• 주변 환경에 반응하는 정교한 존재가 될 수 있었습니다.

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Q&A

Q. 살아남는다는 것은 무엇일까요?

A.

☐ ‘살아남는다’는 건, 물질이 아니라 ‘패턴’이 남는 것입니다.

• 여기서 살아남는 주체를 분자 하나로 보면 말이 안 됩니다.
• 그 분자 자체는 결국 부서지니까요.
• 낱개로 보면 아무것도 살아남지 못합니다.

☐ 살아남는 건 분자가 아니라 그 안에 담긴 ‘배열(패턴)‘입니다.

• A라는 분자는 사라져도
• 사라지기 전에 자기와 똑같은 순서를 가진 복사본 B를 남기면
• 그 ‘순서’는 B를 통해 이어집니다.
• B는 다시 C를 남기고요.
• 그러니까 여기서 ‘살아남았다’는 건 어떤 물체가 죽지 않고 버텼다는 뜻이 아니라
• 하나의 패턴이 복사를 통해 계속 다시 나타났다는 뜻입니다.
• 물체의 끈질김이 아니라 정보의 반복 재생인 셈이죠.

Q. 그 분자 자체는 왜 부서지죠?

A.

☐ 그 분자가 ‘억지로 질서를 붙들고 있는 구조’이기 때문입니다.

☐ DNA 비슷한 분자는 작은 부품들이 정해진 순서대로 길게 이어 붙은 사슬입니다.

• 그런데 이 연결은 저절로 유지되는 게 아니라
• 화학 결합이라는 힘으로 겨우 붙잡아 두고 있는 상태입니다.
• 붙잡는 힘이 있다는 건, 놓으려는 힘도 늘 함께 작용한다는 뜻이죠.

☐ 열, 물, 방사선, 주변의 반응성 물질들이 사슬에 부딪히거나 반응해 부품을 망가뜨립니다.