기본 콘텐츠로 건너뛰기

세상에서 가장 적은 에너지를 사용하는 생물


 (Photograph taken from ALVIN, a manned deep-ocean research submersible, taking sediment cores at the ocean floor of the Dorado Outcrop in 2014. Credit: Geoff Wheat, NSF OCE 1130146, and the National Deep Submergence Facility.)



 생명체는 생명 현상을 유지하고 성장 및 번식을 위해 끊임없이 에너지를 소모합니다. 에너지를 스스로 생산하느냐 아니면 다른 생물체의 에너지를 빼앗느냐 정도의 차이만 있을 뿐 이는 모든 생물의 공통된 숙명입니다. 바이러스는 평소에는 대사 과정이 없고 다른 세포의 에너지와 유전 물질을 이용해 증식하는 특징 때문에 생물과 무생물의 경계에 있는 존재로 해석됩니다. 아무튼 에너지 대사는 생명을 정의하는 중요한 특징 중에 하나입니다. 그런데 그 하한선은 어디일까요? 



 인간이 경우 평상시 100W 정도의 에너지를 소비합니다. 다시 말해 초당 100J 정도의 에너지를 소비한다는 이야기입니다. 체온을 높게 유지하는 포유류와 조류는 상당한 에너지를 소비하는 축에 속합니다. 변온동물은 이보다 훨씬 적은 에너지를 소비하며 단세포 생물은 다세포 생물에 비해 더 적은 에너지를 소비합니다. 그리고 세균은 크기 대비로도 매우 작은 에너지만 필요로 합니다. 하지만 그 하한선이 어디인지는 잘 알려지지 않았습니다. 



 런던 퀸 메리 대학(Queen Mary University of London)의 제임스 브래들리 박사 (Dr. James Bradley, Lecturer in Environmental Science at Queen Mary)와 그 동료들은 깊은 바다 밑 침전물에서 샘플을 채취해 극단적으로 적은 에너지를 소비하는 미생물들을 찾아냈습니다. 심해저에 있는 바다 밑에 쌓인 침전물은 영양분과 산소가 거의 없는 환경으로 당연히 생물체도 별로 없을 것 같지만, 놀랍게도 이 환경에 적응해서 살아가는 미생물들이 있습니다. 



 연구팀은 이 침전물 샘플에서 극단적으로 에너지를 적게 소모하는 미생물을 찾아냈습니다. 통상적인 혐기성 세균이 2.23 × 10^−18W의 에너지를 사용하는 반면 연구팀이 찾아낸 새로운 황 환원 미생물 (Sulfate-reducing microorganisms (SRM))은 1.08 × 10^−19W에 불과한 에너지를 소비했며 메타노겐(methanogen)은 1.50 × 10^−20W라는 더 극단적으로 적은 에너지를 사용했습니다. 마지막의 경우 일반적인 혐기성 세균의 1/100 수준의 에너지만 쓰고 살 수 있는 것입니다. 



 이렇게 적은 에너지를 소비하는 만큼 이 미생물들은 능동적으로 분열해 증식하기보다는 극단적으로 긴 시간 동안 움직이지 않으며 간신히 생명활동만 유지하는 정도로 살아가고 있습니다. 덕분에 오히려 수명은 상당히 긴 것으로 보입니다. 적게 먹고 오래 사는 것으로는 아마 지구상에서 따라갈 생명체가 없을 것입니다. 



 연구팀은 이 독특한 미생물이 생명체가 매우 극단적인 환경에서도 생존할 수 있음을 보여주는 사례라고 생각하고 있습니다. 그리고 외계 생명체가 어떤 환경까지 견딜 수 있는지를 간접적으로 보여주는 사례가 될지도 모릅니다. 



 참고 



"Widespread energy limitation to life in global subseafloor sediments" Science Advances (2020). advances.sciencemag.org/lookup … .1126/sciadv.aba0697


https://phys.org/news/2020-08-reveals-energy-limit-life-earth.html



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 ...