밀러 '아미노산 합성' 실험 50년…줄잇는 가설들

내일은 밀러의 ‘생명 탄생’ 실험이 발표된 지 꼭 50년이 되는 날이다.

1953년 5월 15일 미국 과학잡지 ‘사이언스’에는 시카고대 박사과정 학생인 스탠리 밀러의 논문이 실렸다. 밀러는 메탄, 암모니아, 수소, 수증기 혼합물에 전기방전을 가해 아미노산을 합성하는 데 성공했다. 이 실험을 통해 생물교과서에도 나오는 ‘지구의 생명 탄생 시나리오’가 만들어졌다. 같은 성분으로 구성된 지구의 원시대기에 번개가 치자 아미노산이 합성됐고 이들이 원시바다 위에 모여 생명체가 탄생했다는 것.

50년이 지난 지금 현대과학이 밝혀낸 생명의 기원은 과연 어디일까. 많은 사람은 여전히 원시대기와 닭국물처럼 걸쭉한 원시바다라고 생각한다. 그러나 과학자들은 엉뚱해 보이는 장소, 즉 심해의 온천이나 용암, 해변의 구덩이, 진흙 속에서 생명이 탄생했을 것으로 보고 있다. 또 우주에서 생명체가 날아왔다는 주장도 심심찮게 나오고 있다.

생명체의 고향으로 유력하게 추정되는 장소가 뜨거운 물이 콸콸 쏟아져 나오는 해저 열수구, 즉 해저 온천이다. 한국해양연구원 현정호 박사는 “이곳에서 뜨거운 물과 차가운 물이 만나면서 아미노산, 핵산 등 유기물이 만들어졌고, 이 유기물이 약 35억∼38억년 전 생명체로 진화했다는 것이 ‘해저 열수구 가설’”이라고 밝혔다. 실제로 섭씨 100도가 넘는 이곳에서는 가장 원시적인 미생물인 고미생물들이 살고 있어 생명 탄생설을 뒷받침한다.

다른 후보지역도 각각 생명 탄생에 유리한 조건을 갖추고 있다. 용암은 뜨거운 열을 이용해 주위에 다양한 유기물을 만들 수 있고 진흙은 화학반응을 촉진하는 촉매역할을 해 생명탄생에 유리한 환경을 만든다. 미국 캘리포니아주립대 찰스 애플 교수는 2년 전 “바다보다는 소금기가 없는 민물 호수가 세포막을 만드는 데 훨씬 유리하다”고 주장했다. 진화론의 창시자 찰스 다윈은 “생명의 기원은 작은 연못”이라는 글을 남겼다. 서울대 생명과학부 홍영남 교수는 “생명의 탄생은 십수억년의 긴 시간과 우연이 겹쳐 낮은 확률을 이겨낸 대사건”이라고 말했다.

세상을 뒤흔들었던 밀러의 실험에 대해 최근 들어 많은 반론이 제기되고 있다. 밀러는 원시대기에 산소가 없다고 생각했지만 지금은 산소가 있었다는 주장이 만만치 않다. 산소가 있으면 유기물이 만들어져도 바로 분해되므로 생명이 탄생하기 어렵다.

생명체의 우주기원설도 꾸준하다. 지구에서 생명이 탄생할 확률이 워낙 낮기 때문이다. 지난해 미국 일리노이대 루이스 스나이더 교수는 “우주 공간에서 아미노산 분자를 발견했다”고 밝혔다. 우주의 얼음, 먼지 덩어리, 가스 등에 자외선을 비추면 아미노산이 만들어진다는 사실도 밝혀졌다. 과학자들은 이 아미노산이 지구에 떨어져 생명체의 기원이 됐다는 ‘우주먼지설’을 주장하고 있다. 미생물이 운석을 타고 지구에 왔다는 주장도 있다.

50년 전만 해도 생명의 기원 물질로 주목받은 것은 단백질의 구성성분인 아미노산이었다. 그러나 현대 생물학자들이 관심을 갖는 것은 유전정보를 담고 있는 핵산, 즉 디옥시리보핵산(DNA)과 리보핵산(RNA)이다. 생명은 ‘유전정보의 복제’에서 시작되기 때문이다.

처음에는 DNA가 먼저 탄생하고 이로부터 RNA가 만들어졌다는 것이 정설이었다. 그러나 자신을 자르거나 붙일 수 있는 RNA, 즉 리보자임이 발견되면서 점차 ‘생명체의 RNA 기원설’에 무게가 실렸다. RNA 기원설을 지지하는 과학자들은 유기물질에서 RNA가 만들어진 뒤 38억년 전쯤 스스로 복제를 하는 RNA가 등장했고 잘 부서지는 RNA가 안정적인 DNA를 만들면서 생명체가 탄생할 수 있는 바탕이 마련됐다고 본다. 지구에 존재하는 생명체 중 가장 단순한 형태가 RNA바이러스며 이들이 사스(SARS·중증급성호흡기증후군)와 에이즈를 일으킨다.

김상연 동아사이언스기자 dream@donga.com