[과학 핫이슈]극한 생명체…우주 생물 연구의 시작

인간이 살 수 없는 극한의 환경에 사는 생물들에 대한 연구가 활발하다. 깊은 바닷속, 고온의 호수나 바다, 독극물이 있는 환경 등 도저히 생물이 살 수 없을 곳 같은 곳에서도 생명체가 발견된다. 특히 탐사기술과 관측기술이 발전함에 따라 그동안 탐사가 어렵던 곳까지 접근이 가능해져 새로운 생물들이 속속 보고된다.

과학계가 극한 생물체에 관심을 가지는 이유는 이들에 대한 연구가 우주 생물에 대한 연구의 출발점이기 때문이다. 우주생물학(Astrobiology)은 생물의 탄생과 진화과정을 규명해 지구 이외의 천체에서 생명체가 존재할 가능성을 밝혀내고, 이를 토대로 외계 생물의 존재 여부와 이런 생물들의 생명 유지 활동이 일어나는 원리를 예측하는 학문이다.

◇극한의 환경에서 사는 생명체

최근 미국과 영국 해양생물학자들이 공동 조사를 통해 세계에서 가장 깊은 바닷속에 사는 심해어 2종을 새로 발견했다. 심해어를 발견한 곳의 수심은 무려 8143m나 된다. 빛도 없는 곳에서 엄청난 압력을 견디며 사는 셈이다.

연구팀은 세계에서 수심이 가장 깊은 해역인 태평양 마리아나 해구에서 탐사활동을 했고, 그동안 알려지지 않은 새로운 꼼치 2종을 관찰했다. 꼼치가 발견된 수심 8143ｍ는 종전 심해어 발견 최고 기록인 7703ｍ보다 400m 이상 깊다.

이번에 발견된 꼼치는 흐물흐물하고 큰 날개 형태의 지느러미를 갖고 있었으며, 종이가 떠다니는 것처럼 헤엄쳤다.

탐사에 참여한 스코틀랜드 애버딘 대학의 앨런 제이미슨은 “전에 관찰한 그 무엇과도, 우리가 알고 있는 그 무엇과도 닮지 않았다”며 “심해어가 수심 8200ｍ 이하에서는 엄청난 수압을 이기기 위해 필요한 화학물질 ‘트리메틸아민산화물(TMAO)’을 세포 내에 충분히 가질 수 없어 이번에 작성한 기록이 영원히 유지될 수도 있다”고 말했다.

세계에서 두 번째로 깊은 곳인 해저 7703m에서 발견된 어류도 꼼치과의 어종이었다. 영국과 일본 연구진이 태평양 일본 해구에서 원두꼼치과의 ‘슈돌리파리스 앰블리스토몹시스’라는 물고기 17마리가 헤엄치는 모습을 카메라로 포착했다.

심해의 따뜻한 물에서 사는 생물도 있다.

지난해 듀크대를 포함한 여러 대학의 연구팀은 카리브해 해저 2300m의 깊은 바다 속 뜨거운 물이 솟아나오는 구멍(열수공) 주변에서 서식하는 흰색 새우를 발견했다. 열수공에서 솟아나온 400℃가 넘는 뜨거운 물이 분출 직후 식어 새우가 서식하기 적당한 따뜻한 물이 된다. 하지만 물과 함께 독성이 있는 황화수소도 분출돼 일반적인 생물이 살기는 어려운 환경이 된다. 이 새우는 황화수소를 분해하는 박테리아를 먹으며 살아가는 것으로 드러났다. 독성물질인 황화수소와 공존하는 방법을 찾은 것이다.

아예 독극물인 비소(As)가 있는 지역에서 사는 박테리아도 있다. 미 항공우주국(NASA)은 지난 2010년 미국 캘리포니아주 요세미티 국립공원에 있는 모노 호수에서 사는 슈퍼 박테리아를 발견했다. 모노 호수는 비소가 너무 많아 생물이 살 수 없는 곳으로 알려졌지만, 이곳에서 박테리아가 발견된 것이다. 당초에는 비소를 이용해 사는 것으로 알려졌지만, 이후 비소가 많은 환경에서 살 수 있을 뿐 직접 비소를 먹고 살지는 않는 것이 밝혀졌다.

◇극한 우주 환경의 생물 연구가 목적

심해저나 극한의 환경에 사는 생물을 연구하는 이유는 우주에서 사는 생명체를 연구하기 위해서다. 극한의 환경에 적응하는 생물을 연구함으로써 우주 환경에서 생물이 어디까지 적응할 수 있는지를 유추할 수 있다. 또 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성이나 환경을 분석하는데도 도움이 된다.

지구에 있는 극한 생물을 우주 공간으로 보내 실험한 경우도 있다. 유럽우주국(ESA) 과학자들은 1㎜ 정도의 작은 점만한 완보동물인 ‘곰벌레’를 무인 우주선에 실어 우주에 보냈다. 곰벌레들은 진공상태와 치명적인 우주광선에 노출됐음에도 대부분 살아서 돌아왔다. 돌아온 후에는 왕성하게 번식하며 강한 생명력을 보여줬다.

곰벌레는 끓는 물보다 높은 온도인 151℃에서 사는 것은 물론이고, 저온, 고압에도 문제없이 생존한다. 방사능에 노출돼도 살고, 필요하면 신진 대사율을 0.01%까지 떨어트려 가사상태로 환경이 개선될 때까지 기다린다.

NASA도 카리브해 심해 열수공 근처에 사는 새우 연구에 적극적이다. 심해 새우가 사는 곳은 황화수소가 많이 분출되는데, 이곳에 사는 박테리아가 황화수로 유독물을 분해해 탄수화물로 바꾼다. 심해 새우는 이 박테리아를 먹으며 살아간다.

NASA가 관심을 갖는 이유는 이 새우가 사는 환경이 목성의 위성 중 하나인 ‘유로파’의 환경과 유사하기 때문이다. 유로파는 달보다 작지만 지구 전체 물의 2~3배에 달하는 거대한 바다가 존재하는 것으로 추정된다. 따라서 생명체가 존재할 가능성이 높은 천체 중 하나로 꼽힌다.

유로파의 표면은 얼음으로 되어 있고, 얼음 표면 아래에는 거대한 호수가 있을 것으로 예상된다. 이 호수에 황화수소가 많을 것으로 추정되며, 결국 유로파에도 심해 새우나 박테리아와 유사한 생명체가 존재할 수 있다는 기대가 나온다.

권건호기자 wingh1@etnews.com