어떻게 생명체가 분자수준에서 시작되었는가에 대한 문제는 과학계에서 매우 오래된 풀리지 않는 문제였다.
하지만 최근 수학적인 연구를 통해서 생명체가 초기 지구에서 존재하던 화학적 혼합물(chemical soup)에서 발판이 되는 가능한 메커니즘을 설명할 수 있게 되었다.
연구자들은 지구에서 최초의 유전자나 세포가 만들어지기 전에 어떻게 생명체가 시작되었는가에 대한 몇 가지 경쟁하고 있는
몇 가지 이론을 제시하고 있다.
다양한 시나리오 사이의 차이에도 불구하고 이들이 공유하고 있는 한 가지 주제는
자체적으로 복제가 가능하도록 시동을 걸 수 있는 능력을 갖고 있는 분자들의 네트워크에 의한 것이다.
하지만 많은 과학자들은 어떻게 초기 지구의 화학적인 환경에서 이러한 분자 네트워크가
자발적으로 형성되었는가(전구형태가 없는 상태에서 형성)에 대한 해답을 얻는데 어려움을 겪었다.
노스캐롤라이나의 더햄 (Durham)의 국립진화합성센터 (National Evolutionary Synthesis Center)의 방문과학자이면서
이번 연구의 공동저자인 빔 호르디크 (Wim Hordijk)는 “일부 과학자들은 이것은 쓰레기장에 폭풍이 불어서 흩어진 파편들을 가지고
무작위로 보잉 747을 만드는 것과 같다고 말한다”고 설명했다. 지난 2004년에 발표된 연구에서 호르디크와 그의 동료인 뉴질랜드의
캔터배리 대학 (University of Canterbury)의 마이크 스틸 (Mike Steel)은 단순한 화학적 반응의 수학적 모델을 이용하여
이러한 네트워크가 많은 사람들이 생각했던 것보다 쉽게 형성된다는 것을 보여주었다.
실제로 생화학자들은 최근에 실험실에서 이러한 네트워크가 형성되는 것을 보여주었다.
올해 발표된 새로운 연구에서 호르디크, 스틸과 버몬트 대학 (University of Vermont)의 스튜어트 카우프만 (Stuart Kauffman)은
이들이 개발한 수학적 모델에서 네트워크의 구조를 분석했으며 우리가 알고 있는 세포막이나 핵산과 같은 생명의 기초블럭의 구성을
만들도록 진화되는 메커니즘을 발견했다.
호르디크 교수는 “만일 우리의 모델에서 입자 네트워크의 구조를 조사해보면 이 구조는 좀 더 작은 세트의 입자들과
동일한 자체적으로 유지 가능한 능력으로 이루어진다는 것을 알게 되었다”고 말했다.
그 자체적인 하위 유닛으로부터 새로운 형태의 네트워크를 형성하기 위해서 결합과 분리 그리고 재결합을 통해서
이 모델은 입자들의 하위세트가 좀 더 큰 형태로 발생할 수 있으며
화학적 반응을 일으키는 복합적인 네트워크를 만들어낼 수 있다.
아마도 그것은 생명체가 될 것”이라고 말했다.
호르디크는 “이러한 결과는 어떻게 순수한 화학에서 생명체가 기원했는가에 대한 주요 결과를 알 수 있게 되었다”고 주장했다.
이번 연구는 학술지 ‘Acta Biotheoretica’에 발표되었다.
출처: ‘사이언스 데일리’ 2012년 11월 27일
원문참조:
Wim Hordijk, Mike Steel, Stuart Kauffman. The Structure of Autocatalytic Sets: Evolvability, Enablement, and Emergence. Acta Biotheoretica, 2012; 60 (4): 379 DOI:10.1007/s10441-012-9165-1
역시 비전공자에게 생화학은 너무 어려운듯...
대충 개념은 이런것이 아닐까?
예를 들어 아주 작은 크기에 자석들이 있다.
이것들이 자력에 의해 스스로 모여지고(화학반응) 그렇게 모여진 것들이 좀더 큰 체계를 이뤄갈수 있다는 것.
개인적으로 생각했을때 생화학분야에서 화학적 반응을 통해서 원시생명체를 만들어 내는 것을 증명하기는
참 힘들것 같다.
머지 않은 미래에 그 과정이나 방법등은 알아낼수 있을거 같지만
실험에 의해서 항상 실험할때마다 그런 원시생명체가 반듯이 나오진 않을거 같다는 생각이 들어서...
어쩌면 원자단위에 미세한 차이로 인해 성공할수도 실패할수도 있지 않을까란 생각이 들기에
아직은 그런 세부변이까지 조절하는 것은 좀 무리가 아닐까...