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2018년 7월 12일 목요일

태양계 이야기 699 - 화성과 얼음 위성에 박테리아가 살 수 있을까?


(The underground ocean on Jupiter’s moon Europa is suspected to be rich in salt and, on the occasions that the salty water reaches the surface, it is exposed to high-energy particles trapped in Jupiter’s radiation belts that turn the salts deposited on the surface from white to a yellowish brown, as seen by previous space missions. Credit: NASA/JPL–Caltech)

(The survival rates of bacteria in various types of salt – sodium chloride (NaCl), magnesium chloride (MgCl2) and calcium chloride (CaCl2). In general, the cooler the temperature, the longer they survived. Credit: J. Heinz et al)


 과학자들은 태양계 다른 행성과 위성에서 생명체의 증거를 찾기 위해서 노력하고 있습니다. 비록 표면에 생명체가 살지 않는 것이 분명하지만, 화성 지하나 유로파/엔셀라두스의 얼음 지각 아래 생명체가 살고 있을 가능성을 염두에 두고 있는 것입니다. 그런데 여기에 액체 상태의 물이 있다고 해도 사실 순순한 물일 가능성은 크지 않습니다. 그보다는 다양한 미네랄이 섞인 매우 짠물일 가능성이 큽니다. 하지만 오히려 이것이 생명체 존재 가능성을 더 높일 수 있습니다. 불순물이 많이 섞인 물이 낮은 온도에서도 얼지 않기 때문이죠. 


 미국과 유럽의 다기관 연구자 (Technical University of Berlin, Tufts University, Imperial College London, and Washington State University)들은 그 가능성을 알아보기 위해 극한 환경에서 사는 지구 미생물을 연구했습니다. 앞서 소개한 것처럼 남극의 짠물 호수는 영하에서도 얼지 않기 때문에 액체 상태의 물이 표면에 존재할 수 있습니다. 그리고 놀랍게도 이 환경에 적응해서 사는 생물체가 존재합니다. 




  연구팀은 남극의 영구동토층에서 발견된 Planococcus halocryophilus라는 극한 박테리아를 연구했습니다. 이 박테리아가 사는 환경이 화성의 영구동토과 유사할 수 있기 때문입니다. 베를린 공대의 야콥 하인츠 (Jacob Heinz, of the Technical University of Berlin)를 비롯한 연구팀은 나트륨, 마그네슘, 염화칼슘이 풍부한 과염소산염 (perchlorate) 혼합 용액 환경에서 P. halocryophilus의 적응력을 조사했습니다. 이와 같은 미네랄이 풍부한 짠물이 화성 지하에 존재할 수 있기 때문입니다. 


 과염소산염은 낮은 온도에서 생명체 존재 가능성에 좋을 수도 있고 나쁠 수도 있습니다. 과염소산염 농도가 높을 수록 낮은 온도에서도 물이 얼지 않지만, 반면에 높은 농도에서는 생명체에 해롭기 때문입니다. 흥미로운 사실은 과염소산염이나 소금 모두 온도가 낮을 수록 독성은 줄어든다는 사실입니다. 따라서 낮은 온도와 높은 염도가 서로 상보작용을 일으켜 생명체의 생존 가능성을 높일 수 있습니다. 예를 들어 마그네슘과 염화칼슘 혼합 용액에서는 영하 30도에서 가장 좋은 생존율을 보였습니다. (그래프 참조) 


 이 연구 결과는 매우 낮은 저온 환경에서 박테리아의 생존 가능성을 시사하는 것으로 생물체가 살 수 있을 것으로 보이는 환경을 이전보다 더 넓게 해석할 수 있다는 장점이 있지만, 생존 가능하다는 이야기가 번성한다는 이야기와 동일하지는 않습니다. (While the study provides insight into extraterrestrial microbial possibilities, Heinz emphasizes the difference between surviving and thriving) 


 박테리아가 장기간 증식하고 진화하기 위해서는 단순히 생존하는 것 이상을 해야 하기 때문이죠. 이 환경에서 박테리아가 적응해 증식하고 진화할 수 있을지는 누구도 쉽게 장담할 수 없습니다. 하지만 언젠가 인류가 이 장소에 직접 탐사선을 보내 확인할 날이 올 것으로 기대합니다. 


 참고 


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