☐ 지난 글에서 우리는 최초의 세포가 만들어지고
- 모든 생명체의 공통 조상인 루카가 등장하는 과정을 따라왔습니다.
☐ 그리고 마지막 문제가 있었습니다.
- 살아 있다는 것은 생각보다 비싼 일이고
- 생명을 유지하기 위한 에너지원을 어떻게 찾아야 하나입니다.
살아 있다는 것은 계속 비용이 나가는 일입니다
☐ 세포를 살아 있는 상태로 유지하는 데는 많은 비용이 듭니다.
- DNA는 끊임없이 수리해야 하고
- 세포를 복제하려면 내부의 수많은 구조물을 통째로 다시 짜야 합니다.
☐ DNA를 수리해야 하는 이유는 당시 환경이 험했기 때문입니다.
- 무엇보다 그때 지구에는 오존층이 없었습니다.
- 태양의 자외선이 아무런 여과 없이 그대로 쏟아졌죠.
- 여기에 열과 방사선, 세포 안팎에서 만들어지는 반응성 물질들이 쉬지 않고 DNA를 두들겼습니다.
- DNA는 튼튼한 금고가 아니라 화학 결합으로 이어 붙인 긴 사실에 가깝습니다.
- 외부 자극이 없어도 시간이 지나면 끊어지는데 이런 험한 환경에서는 더 끊어지기 쉬웠지요.
☐ 수리하고, 보충하고, 복제하는 이 모든 일에는 에너지가 듭니다.
열수공 근처에는 수소가 있는데?
☐ 초기 생명의 1차 에너지원은 열수공 근처의 수소였습니다.
☐ 그런데 수소 + 이산화탄소 반응은 뽑아낼 수 있는 에너지가 워낙 적었습니다.
☐ 그리고 열수공 근처에서만 수소를 얻을 수 있기 때문에 생명이 그 곁을 떠날 수가 없었죠.
☐ 더 넓은 세계로 나가려면, 또 다른 에너지원이 필요했습니다.
10억년이 지나서 답을 찾다
☐ 지구에 최초의 생명이 등장한 것은 약 38억 년 전입니다.
- 그리고 그로부터 10억 년이 지나 약 27억 년 전, 남세균이 나타납니다.
- 흔히 남조류라고 불립니다.
☐ 10억 년입니다.
- 사람의 시간 감각으로는 가늠조차 되지 않는 시간 동안, 생명은 열수공 언저리를 벗어나지 못했습니다.
- 진화가 얼마나 느리게, 얼마나 우연에 기대어 굴러가는지 보여주는 대목입니다.
☐ 그리고 남세균은 광합성을 할 수 있었습니다.
바다가 초록색이 되다
☐ 광합성은 햇빛과 이산화탄소를 당분으로 바꿔 저장해 두었다가, 필요할 때 꺼내 세포 에너지로 쓰는 구조입니다.
☐ 이게 왜 혁명이었냐면, 재료가 지천에 널려 있었기 때문입니다.
- 햇빛은 지구 표면 어디에나 쏟아지고
- 이산화탄소는 당시 대기와 바다에 가득했습니다.
- 게다가 저장이 가능했습니다.
- 필요할 때 꺼내 쓰는 배터리까지 손에 넣은 셈이죠.
☐ 결과는 폭발적이었습니다.
- 광활한 바다가 순식간에 초록색의 끈적한 미생물 매트가 뒤덮였습니다.
- 모든 바다를 뒤엎은 것이죠.
모든 발전소는 폐기물을 남깁니다
☐ 모든 발전소가 그렇듯, 광합성 발전소도 오염성 폐기물이 나옵니다. 바로 산소입니다.
☐ 처음에는 티가 나지 않았습니다.
- 뿜어져 나온 산소가 바닷속에 녹아 있던 철과 반응해 차곡차곡 가라앉았거든요.
- 지금 우리가 캐 쓰는 철광석의 상당부분이 이때 만들어진 것입니다.
- 하지만 바다 전체가 발전소가 된 이상
- 그 흡수에도 한계가 있었습니다.
☐ 결국 약 24억 년 전, 대기 중 산소 농도가 본격적으로 치솟습니다.
- ‘산소대폭팔 사건’이라고 불리는 사건입니다.
☐ 좋은 소식도 있었습니다.
- 오존층이 이때 생겼습니다.
- 앞서 DNA를 끊임없이 두들기던 바로 그 자외선을 막아주는 지붕이
- 광합성이 버린 폐기물 덕분에 만들어진 것이죠.
그러나 산소는 독이었습니다
☐ 문제는 산소가 놀랄 만큼 반응성이 강한 원소라는 점입니다.
- 눈에 띄는 것마다 붙잡고 반응합니다.
- 산소 없는 세상에서 잘 살아가던 그때까지의 생명체들에게 이것은 재앙이었습니다.
- 그래서 과학자들은 이 사건에 ‘산소대학살’이라는 다른 이름도 붙였습니다.
☐ 여기서 끝이 아니었습니다.
- 산소는 대기 중의 메탄까지 없애 버렸습니다.
- 메탄은 강력한 온실가스였고
- 당시 태양은 지금보다 어두웠습니다.
- 지구를 덮고 있던 담요가 벗겨진 셈이죠.
- 그 결과 약 24억 년 전부터 3억년 가까이 이어진 휴로니안 빙하기 시작됩니다.
☐ 독가스와 빙하기.
- 산소의 증가는 지구 역사상 가장 치명적인 멸종 사건 중 하나로 이어졌습니다.
☐ 그리고 이 위험은 지금도 유효합니다.
- 오늘날 우리 세포는 산소를 다루는 정교한 장치를 갖추고 있지만
- 그렇게 세심하게 조율하여 화학반응을 진행해도 활성산소 같은 위험한 부산물이 생깁니다.
- 우리가 ‘항산화’라는 말을 일상적으로 쓰는 이유가 여기에 있습니다.
생명은 어떻게든 방법을 찾습니다
☐ 그럼에도 생명은 살아남을 방법을 찾아냅니다.
- 광합성이 아니라, 세포호흡을 통해 에너지를 생산하는 새로운 세균이 등장했습니다.
☐ 세포호흡은 광합성을 정확히 뒤집은 구조입니다.
- 산소와 당분을 가져와 에너지로 바꾸고
- 폐기물로 이산화탄소를 내뱉습니다.
☐ 그런데 이 방식은 효율이 압도적이었습니다.
- 발효처럼 산소 없이 당분을 분해하면 포도당 하나에서 ATP를 두 개 남짓 얻습니다.
- 그런데 산소를 쓰면 30개 안팎까지 뽑아낼 수 있습니다.
- 15배가 넘는 차이입니다.
- 독을 연료로 바꾸는 데 성공한 순간, 생명은 이전과 비교조차 되지 않는 에너지 예산을 손에 넣게 된 것입니다.
“역사상 가장 위대한 공생관계”
☐ 한쪽은 햇빛과 이산화탄소를 먹고 산소를 뱉습니다.
☐ 다른 쪽은 산소와 당분을 먹고 이산화탄소를 뱉습니다.
☐ 지구 생명체는 서로 경쟁하면서도 완벽하게 보완하는 두 시스템 사이에서
- “역사상 가장 위대한 공생관계”를 이뤄냈습니다.
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