[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 1부

“ 그렇다면 이와 비슷한 '바이러스'는 어떨까요? 자손을 많이 불리는 유전과 증식 능력이 있고, 유전자가 계속 바뀌기도 합니다. 그렇지만 대사나 반응 능력은 없고, 살아 있는 세포 안에 들어가야만 증식할 수 있습니다. 그래서 바이러스는 생명체라고 볼 수 없지요. 최근에 기종의 바이러스와는 전혀 다른 거대 바이러스가 계속 발견되고 있습니다. 2003년 미미바이러스와 2013년 판도라바이러스가 그 예입니다. 아메바에 기생하는 '미미바이러스'는 세포를 미믹mimic한 바이러스라고 해서 이런 이름이 붙었습니다. 미미바이러스는 세균만큼 크고 세포벽을 갖고 있으며 유전자가 어마어마하게 많습니다. 심지어 미미바이러스에 기생하는 바이러스까지 발견됐습니다.(박테리아에 기생하는 바이러스를 박테리오파지bacteriohpage라고 하는데, 바이러스에 기생한다고 해서 바이로파지virophage로 불리기도 합니다.) 2014년에는 미미바이러스보다도 더 큰 판도라바이러스가 발견되었는데 <사이언스>지는 "대형 바이러스가 생명의 계통도를 흔들다"라고 보도했습니다. 이를 진화한 바이러스로 볼지, 퇴화된 박테리아로 볼지, 혼란스럽다는 얘기입니다. 이름 그대로 생명의 판도라 상자가 될지도 모르겠습니다. ”

“ 네덜란드 미생물학자이며 식물학자인 마르티뉘스 베이에링크(Martinus Beijerinck, 1851~1931)는 일찍이 루이 파스퇴르가 예견한 적이 있는 이 병원체를 '세균보다 작은 여과성 병원체'로 일단 규정했다. 이후 베이에링크는 그 병원체에 라틴어 단어를 따러 '바이러스(virus)'라고 이름을 붙였는데, 이는 '독'을 의미한다. 다시 말해 그는 그 세균보다 작은 여과성 병원체를 '살아 있는 독성 물질(contagious living fluid)'이라는 용어로 설명한 것이다. 1898년의 일이다. 또한 같은 해에 다른 한 연구자는 소에게 발병하는 구제역이라는 질병의 병원체도 세균보다 작은 바이러스라는 사실을 발견했다. 바이러스는 일반적으로 매우 작다(예외적으로 거대한 바이러스도 있기는 하다). 그냥 작다고 하면 감이 잘 안 잡히는데, 과연 어느 정도로 작은 걸까? 이렇게 생각해보면 좀 더 이해가 쉬울 것이다. 우선, 인간의 세포를 3,700미터가 넘는 '후지산' 높이 정도라고 가정해보자. 이를 기준으로 생각하면 대장균 등 훨씬 작은 크기의 병원체는 '고층 아파트' 정도라고 보면 되고, 바이러스는 '3층 집' 정도 규모라고 보면 될 것이다. 일본 세균학자 노구치 히데요(野口英世, 1876~1928)는 광학 현미경으로 황열병 병원체를 찾아내려 무던히도 애를 썼다. 그러나 그는 끝내 그것을 발견하지 못했다. 그도 그럴 것이 황열병 병원체도 바이러스의 일종이므로 당시 일반적으로 사용되던 광학 현미경으로는 볼 수 없기 때문이다. 직접 눈으로 바이러스를 확인하려면 반드시 전자 현미경이 있어야 한다. ”

“ 생물은 시간이 흐르면서 진화하는 화학적 기계다. 역사를 지닌 화학이라고도 말할 수 있겠다. 그래서 연구실에서 생명의 기원을 탐구하는 이들은 생명 없는 지구에서 생명의 화학적 성분들이 어떻게 형성될 수 있는지에 초점을 맞춘다. 세포의 구조적 및 기능적 측면을 맡고 있는 단백질을 생각해보자. 우리 몸의 단백질은 크고 복잡할 수 있지만, 아미노산 ─ 20종류가 조합되어 단백질을 만든다 ─ 이라는 비교적 단순한 화합물을 이어 붙여서 만든다. 글자들을 조합하여 의미를 지닌 단어와 문장을 만드는 것과 비슷하게, 아미노산들을 줄줄이 꿰어서 이런저런 기능을 하는 구조를 지닌 단백질을 만든다. 따라서 아미노산을 합성할 수 있다면, 단백질의 구성단위를 얻게 된다. ”

“ 1953년 스탠리 밀러와 해럴드 유리는 원시 지구에서 어떻게 아미노산이 형성될 수 있었는지를 보여주었다. 그들은 유리 용기에 지구의 원시 대기에 있었다고 여겨지는 단순한 분자들인 이산화탄소CO₂, 수증기H₂O, 천연가스의 주성분인 메테인CH₄, 암모니아NH₃를 집어넣어 원시 수프를 만들었다. 여기에 원시 지구의 번개가 일으키는 효과를 모방하여 전기 불꽃을 일으키자, 유리벽이 갈색으로 변하기 시작했다. 유리를 갈색으로 덮은 것은 아미노산을 비롯한 유기분자였다. 이 한 차례의 기념비적인 실험을 통해서, 밀러와 유리는 생명의 주요 구성단위들이 자연적인 과정을 통해 형성될 수 있음을 보여주었다. ”

“ 마지막으로 모든 세포를 감싸고 있는 막의 분자 성분인 지질이 있다. 단백질과 DNA처럼, 지질도 더 단순한 단위로 이루어져 있다. 지방산이라는 긴 사슬 같은 분자다. 지방산도 마찬가지로 원시 지구에서 화학적으로 생성되었을 가능성이 높다. 놀랍게도, 지방산이 함유된 물을 흩뿌리거나 증발시키면, 지방산들은 저절로 모여서 공 모양의 미시구조를 형성한다. 세균을 감싸고 있는 막과 거의 비슷한 형태다. ”

“ 물이 다른 물질을 포획하는 능력은 개인 위생뿐만 아니라 생명 활동에도 필수적이다. 세포의 내부는 거대한 화학 공장을 방불케 한다. 이곳에서는 다양한 물질들이 빠르게 움직이면서 영양분을 흡수하고, 폐기물을 배출하고, 화학물질을 재료 삼아 세포 기능에 필요한 여러 가지 효소를 만들어내고 있는데, 물이 없으면 모든 공정이 중단된다. 세포 질량의 70%를 차지하는 물은 한마디로 '생명의 액체'다. 1937년 노벨 생리의학상을 수상한 헝가리 출신의 화학자 알베르트 센트죄르지Albert Szent-Györgyi는 물의 중요성을 다음과 같이 강조했다. "물은 생명의 물질이자 생명의 기반이며, 모든 매개체의 어머니다. 물이 없으면 생명도 없다. 지구의 생명체는 원래 바다에서 살다가, 피부에 물을 저장하는 방법을 개발한 후에야 육지로 진출할 수 있었다. 우리는 지금도 물과 함께 살고 있다. 다만, 바깥에 있던 물을 몸 안으로 가져온 것뿐이다." 물과 생명의 관계가 우주 전역에 적용된다고 장담할 수는 없지만, 적어도 우리가 아는 한 물 없이 살 수 있는 생명체는 존재하지 않는다. ”