기본 콘텐츠로 건너뛰기

30억년전 박테리아도 자외선 차단제가 있었다?



(A sunshield for iron-oxidizing bacteria: These tiny organisms build their own sun umbrella by forming iron minerals or rust around their cells; this protects them from harmful UV rays. Image: Kappler/Gauger/University of Tübingen)

 
 우리는 평소에 그 고마움을 모르고 살아가지만, 인간을 비롯한 지상의 생물들이 안전하게 살 수 있는 이유는 지구의 오존층 덕분입니다. 자외선 가운데 UV-C(100~280nm 파장)는 강력한 전리방사선으로 DNA에 심한 손상을 줄 수 있어 특히 위험하지만, 다행히 오존층에서 완전히 차단당합니다.


 하지만 지금으로부터 30~40억 년 전, 지구 역사의 초창기에는 대기 중 산소 농도가 매우 희박했습니다. 당시에는 광합성을 하는 생명체가 등장하기 전이니까요. 오존층은 대기 중 산소에서 생성되므로 당연히 오존층이 없어 해로운 자외선이 그대로 지표로 쏟아지던 시절이었습니다. 따라서 생명체는 바다 깊은 곳에서만 살 수 있었습니다.  

 그러나 동시에 과학자들은 수십 억 년 전 광합성을 하는 박테리아가 바다 표면에서 산소를 만들었다는 것도 알고 있습니다. 그렇게 하지 않았다면 지구 대기에 지금처럼 산소가 풍부하지 못했을 것이고 육지로 생명체가 이동하지도 못했을 것이기 때문입니다. 

 따라서 이 모순을 해결할 유일한 가설은 고대 광합성 박테리아가 자외선을 차단할 매우 효과적인 방법을 개발했다는 것입니다. 다만, 어떻게 그것이 가능했는지는 화석상의 증거로 남기가 매우 어려워 정확한 방법을 알아내기는 어렵습니다. 

 튀빙겐 대학교(University of Tübingen)의 티나 가우거(Tina Gauger)와 안드레아스 카플러(Andreas Kappler) 교수는 지질학(Geology) 최신호에 어쩌면 얇은 두께의 철 화합물이 초기 미생물들에게 자외선 차단 기능을 제공했을 수 있다고 주장했습니다.

 이들이 주목한 것은 30억 년 전 바다에 흔하게 존재했던 미생물입니다. 당시 바다에는 지금과는 달리 철 이온이 풍부했고 초기 광합성 미생물은 이를 이용해 철을 산화시켜 산소를 만드는 대신 산화철을 만들었습니다. 이들이 만든 거대한 퇴적층은 현재 중요한 철광석 자원이기도 하죠. 

 연구팀은 현재 존재하는 이들의 후손을 대상으로 산화철 광물인 페리하이드라이트(ferrihydrite)의 유무에 따라 UV-C 자외선에 어떻게 반응하는지를 연구했습니다. 그 결과 놀랍게도 나노미터 크기의 페리하이드라이트 화합물이 박테리아의 표면에 일종의 자외선 차단제를 만들어 강력한 자외선 환경에서도 버틸 수 있는 보호막을 제공하는 것으로 나타났습니다. 

 연구팀은 이 결과를 토대로 어쩌면 30억 년 전 초기 광합성 박테리아들이 천연적인 자외선 차단제를 이용해서 얕은 바다에서도 생존이 가능했을 것이라는 가설을 세웠습니다. 물론 현재는 오존층이 있어서 이런 자외선 차단 시스템은 필요하지 않지만, 지구 초기의 박테리아들에게는 유용했을 것입니다. 


 물론 30억 년 전 박테리아들이 정말 철 화합물을 자외선 차단제로 사용했는지는 더 과학적 검증이 필요합니다. 어쩌면 더 기발한 방법을 사용했을 수도 있겠죠. 분명한 사실은 생명 진화가 당시 박테리아들에게 자외선을 이기는 방법을 알려줬기 때문에 우리가 지금 존재한다는 사실입니다.  
 참고 ​


Journal Reference:
  1. Tina Gauger, Kurt Konhauser, Andreas Kappler. Protection of phototrophic iron(II)-oxidizing bacteria from UV irradiation by biogenic iron(III) minerals: Implications for early Archean banded iron formationGeology, 2015; G37095.1 DOI: 10.1130/G37095.1



 
 

댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...