원시 생명체는 단백질에서 시작?

(Current scientific theory postulates that the precursors of life originated in shallow lagoons. Credit: Science Photo Library / Richard Bizely)​

​

​

 최초의 생명체가 어떻게 탄생했는지는 지난 100년 이상 과학계의 가장 큰 논쟁거리 가운데 하나였습니다. 지금까지 이를 설명하기 위한 수많은 이론이 등장했지만, 사실 어느 것도 만족스럽게 모든 과학자들을 설득시키지 못했습니다.

​

​

 최근에 주요 쟁점 가운데 하나는 최초의 생명체가 RNA에서 시작되었는지 단백질에서 시작되었는지에 관한 것입니다. RNA는 그 자체로 유전정보를 저장할 수 있을 뿐 아니라 약하지만 스스로 효소의 역할을 할 수 있어 최초의 생명 물질로 적당해 보입니다. 하지만 사실 RNA는 꽤 복잡한 분자로 저절로 생길 수 있을지 의문을 품고 있는 과학자들도 적지 않습니다.

​

​

 다른 한편에서는 단백질이 먼저 존재했을 것이라는 가설도 존재합니다. 단백질은 그 자체로 생명의 기본물질이며 다양한 효소의 역할을 해서 생명현상을 유지시킵니다. 문제는 유전정보를 기록할 수 없다는 것이죠. 그럼에도 RNA 이전에 단백질로 구성된 초기의 생명체 비슷한 것이 있었을지 모릅니다.

​

​

 스위스 취리히 연방 공과 대학의 롤랜드 레이크 교수(ETH Professor Roland Riek )와 그의 동료들은 단백질의 일종인 아밀로이드(amyloid)가 이 간극을 설명할 수 있을지 모른다는 가설을 제기했습니다.

​

​

 연구팀은 원시 지구에 존재했을 법 한 실험실 환경에서 아미노산이 5-14개 정도 스스로 펩타이드 결합을 통해 짧은 사슬을 형성하는 것을 관찰했습니다. 이들은  carbonyl sulphide 도움하에 쉽게 짧은 결합을 형성했습니다. 더 나아가 아미노산 용액을 조금씩 떨어뜨리는 방식으로 연구팀은 beta sheet 구조의 아밀로이드를 쉽게 형성할 수 있었습니다.

(The schema of a sheet structure comprising several shorter peptide chains is shown in green. During their experiments, scientists discovered these structures in the form of long fibres (left: electron microscope image). Credit: ETH Zurich / Jason Greenwald)

​

​

 연구팀은 복잡한 RNA보다 이런 아밀로이드 구조의 단백질이 더 먼저 형성되었을 것이라고 생각하고 있습니다. 다만 이런 단순한 물질이 어떻게 더 복잡한 RNA로 옮겨갔는지는 여전히 설명하기 어려운 부분입니다.

​

​

 사실 최초의 생명이 어떻게 생겼는지를 밝혀내는 것은 현대 과학의 최대 과제 가운데 하나입니다. 그래서 젊은 과학도들이 도전하기에 적합한 주제 중 하나일 것입니다. 그래서 엉뚱한 이야기지만, 미래의 한국의 과학자들이 도전해서 이 문제를 해결한다면 노벨상도 꿈은 아닐 것입니다.

 참고

   Jason Greenwald et al, Amyloid Aggregates Arise from Amino Acid Condensations under Prebiotic Conditions, Angewandte Chemie International Edition (2016). DOI: 10.1002/anie.201605321                                        

  http://phys.org/news/2016-09-protein-like-primordial-soup.html#jCp