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우주 이야기 508 - 우주에서 발견된 이성질체





(Scientists applaud the first detection of a "handed" molecule, (propylene oxide) in interstellar space. It was detected, primarily with the NSF's Green Bank Telescope, near the center of our Galaxy in Sagittarius (Sgr) B2, a massive star-forming region. Propylene oxide is one of a class of so-called "chiral" molecules -- molecules that have an identical chemical composition, but right- and left-handed versions. Chiral molecules are essential for life and their discovery in deep space may help scientists understand why life on Earth relies on a certain handedness to perform key biological functions. Sgr A* in this image indicates the supermassive black hole at the center of our Galaxy. The white features in the composite image are the bright radio sources in the center of our Galaxy as seen with the VLA. The background image is from the Sloan Digital Sky Survey. The two "handed" versions of propylene oxide are illustrated. The "R" and "S" designations are for the Latin terms rectus (right) and sinister (left). Credit: B. Saxton, NRAO/AUI/NSF from data provided by N.E. Kassim, Naval Research Laboratory, Sloan Digital Sky Survey )​
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 오랜 세월 과학자들은 생명이 어디에서 생겨났는지를 두고 갑론을박을 벌였습니다. 일부 과학자들은 진흙에서 단서를 잡으려고 했고 다른 과학자들은 열수 분출공에 주목했습니다. 아예 지구 밖에서 생명체가 생성되었다고 생각한 과학자들도 있었는데, 혜성이나 우주 공간에 생각보다 다양한 유기물이 풍부하게 존재한다는 것이 그 이유였습니다.
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 최근 미 국립 과학재단(NSF)의 그린 뱅크 전파 망원경 (Green Bank Telescope (GBT))은 우리 은하 중심 방향에서 놀랍게도 프로필렌 옥사이드(propylene oxide, CH3CHOCH2)를 발견했습니다. 이런 복잡한 유기 분자가 성간 공간 (interstellar space)에서 발견되었다는 것은 매우 놀랍지만, 과연 이것이 생명의 기원과 관련이 있을까요?
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  프로필렌 옥사이드 자체는 소독제로도 사용되며 주로는 석유 화학 공업의 원료 물질 가운데 하나로 알려져 있습니다. 따라서 생명체의 기원과는 별 관련이 없어보이지만, 연구팀은 여기서 중요한 단서를 발견했습니다. 이 물질이 키랄성을 가지고 있는 것으로 보이기 때문입니다.


 지구상의 있는 모든 생물체를 구성하는 20여 종의 아미노산은 이성질체를 가지고 있습니다. 마치 거울로 본 나의 모습처럼 좌우가 반대인 물질이 존재하며, 이 둘은 서로 반응을 하지 않습니다. 이는 DNA를 구성하는 당도 마찬가지입니다.
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  이런 성질은 키랄(Chiral)이라고 하는데 그리스어로 손이라는 의미입니다. 편광을 비췄을 때 왼쪽으로 돌면 L 형, 오른쪽으로 돌면 D 형이라고 하는데, 라틴어의 왼쪽을 뜻하는 Sinister의 첫글자를 따서 S 형과 오른쪽을 뜻하는 Rectus의 R 형이라고 부르기도 합니다.  지구 생명체의 아미노산은 L 형이고 DNA를 구성하는 당류는 D 형입니다.


 이번에 발견된 프로필렌 옥사이드는 바로 이런 성질을 가진 분자입니다. 단지 전파 관측 자료만 가지고 L/D 형 여부는 알 수 없지만, 이미 우주 공간에 이런 키랄성 물질이 형성될 수 있다는 것은 흥미로운 사실입니다. 어쩌면 지구 생명체의 키랄성은 이미 우주 공간에서 형성되었을지도 모릅니다. 다만 이것이 지구 생명의 기원이 우주라는 이야기는 아닙니다. 이런 물질이 지구가 형성되었을 때 지구에 다량 유입되고 지구에서 생명체가 생성되었을 수 있기 때문이죠. 
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 아무튼 행성이 없는 성간 가스 상태에서 이런 물질이 형성될 수 있다는 점은 지구 생명체 탄생에 필요한 물질이 초기부터 생성될 수 있다는 가설을 지지할 뿐 아니라 다른 행성에서도 역시 같은 일이 일어날 수 있음을 시사합니다.  


 우리는 왜 지금 같은 광학 이성질체로 지구 생명체가 구성되었는지 이유를 모르고 있습니다. 하지만, 어쩌면 우주 어딘가에는 우리와 반대 물질로 구성된 생명체가 존재할지도 모르는 일입니다. 과연 그 이유가 무엇인지, 그리고 반대 이성질체 생명체도 존재할 수 있는지를 알기 위해서 아직 더 많은 연구가 필요할 것 같습니다.
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 참고
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    "Discovery of the interstellar chiral molecule propyleneoxide (CH3CHCH2O)," B. McGuire & P.B. Carroll et al., Science, June 2016. DOI: 10.1126/science.aae0328                                        

  http://phys.org/news/2016-06-life-handshake-chiral-molecule-interstellar.html#jCp




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