미생물이 행성에서 행성으로 이동했을까?

일부 박테리아는 운석 충돌이나 운석 파편을 통해 우주를 여행했을 가능성이 있다.

미생물의 행성 이동:

미생물은 운석 충돌 파편을 타고 행성에서 행성으로 이동해 우주에 생명을 퍼뜨렸을 수 있다. 방사선과 진공에 강한 박테리아가 운석 충돌과 같은 극한 충격에서도 살아남았다는 실험 결과가 이를 뒷받침한다. 연구진에 따르면, 이러한 충돌로 인해 파편이 우주로 방출될 경우, 미생물은 그 파편을 타고 한 천체에서 다른 천체로 이동할 수 있다.

▲ 박테리아는 운석에 의해 한 행성에서 튕겨져 나와 다른 행성에 아무런 손상 없이 착륙할 수 있다. © mikdam / Getty Images

최초의 생명체는 정말 우주에서 왔을까요?

DNA, 아미노산, 기타 생체 분자와 같은 생명의 구성 요소들이 혜성, 소행성, 그리고 우주 먼지에서 발견된다는 것은 분명해 보인다. 또한 일부 미생물은 우주 환경에서도 생존할 수 있다는 실험 결과도 있다. 그렇다면 이 미생물들이 소행성이나 운석을 타고 행성에서 행성으로 이동했을 가능성이 있을까? 판스페르미아 가설에 따르면, 지구상의 생명체는 이러한 방식으로 기원했을 수 있다.

"지구에서 발견된 화성 운석은 충돌 과정에서 방출된 물질이 화성에서 지구로 이동할 수 있음을 증명한다"고 볼티모어에 있는 존스 홉킨스 대학교의 릴리 자오(Lily Zhao) 교수와 동료들은 설명했다. 이론적으로는 이러한 충돌 파편을 이용해 단순한 생명체조차도 행성 간 이동이 가능할 수 있다. 하지만 생명체는 충돌 시 발생하는 압력과 열, 그리고 이후의 우주 비행 과정을 견뎌내야 한다.

"코난 박테리아"의 도전에 직면하다.

자오와 동료들은 이제 실험을 통해 이것이 가능한지 검증했다. 실험 대상으로 그들은 현재까지 알려진 가장 강인한 박테리아 중 하나인 데이노코쿠스 라디오두란스(Deinococcus radiodurans)를 선택했다. 이 극한 환경 미생물은 강한 방사능, 극한의 추위, 더위, 건조함은 물론 진공 상태에서도 생존할 수 있다. 이러한 불멸의 특성 때문에 데이노코쿠스는 이미 "코난 박테리아"라는 별명을 얻었다.

"화성에 생명체가 있는지, 혹은 있었는지는 알 수 없지만, 만약 있다면 데이노코쿠스균과 비슷한 능력을 가졌을 가능성이 높다"고 자오의 동료인 K.T. 라메쉬(Ramesh)는 말했다. 연구팀은 실험에서 이 박테리아를 두 개의 금속판 사이에 놓고 진공 상태를 만든 다음, 고압 가스포에서 발사된 입자로 금속판을 충격했다. 충격으로 금속판 사이에는 1~3GPa의 압력이 발생했는데, 이는 작은 충격과 비슷한 수준이다.

▲ 데이노코쿠스 라디오두란스(Deinococcus radiodurans) 박테리아는 방사선, 열, 건조, 진공에 매우 강한 내성을 가지고 있다. © Zhao et al./ PNAS Nexus, CC-by-nc 4.0

거의 파괴 불가능

결과:

"가장 낮은 압력에서도 박테리아가 죽을 거라고 예상했다"고 자오는 말했다. 하지만 예상과는 달랐다. 1.4GPa(기가파스칼)의 충격에도 데이노코쿠스 세포의 95% 이상이 살아남았고, 이는 모든 실험에서 반복적으로 확인됐다. "그래서 발사체의 속도를 더 높여 박테리아를 죽이려고 여러 번 시도했지만, 정말 어려웠다"고 자오는 덧붙였다.

1.9GPa의 압력에서 데이노코쿠스 세포의 약 90%가 충격에도 살아남았다. 2.4GPa에서는 이 수치가 약 60%로 증가했다. 연구팀에 따르면, 실험 장치가 먼저 파손되었다. 즉, 판의 강철 프레임이 무너졌지만, 박테리아는 살아남았다. 연구팀은 "이로써 데이노코쿠스 라디오두란스는 지금까지 실험된 다른 미생물보다 훨씬 높은 생존율을 보인다"고 설명했다.

매우 활발한 복구 메커니즘

추가 분석 결과, 데이노코쿠스는 이러한 모의 충격에서 거의 손상되지 않고 살아남는 것으로 나타났다. 자오 연구원과 동료 연구진은 "1.4GPa의 충격 압력 후에도 세포는 세포벽 손상 흔적 없이 박테리아의 전형적인 형태를 유지했다"고 보고했다. 2.4GPa의 압력에서만 일부 박테리아의 세포벽이 파열되는 등 눈에 띄는 손상이 관찰됐다. 그러나 다른 세포들은 손상되지 않고 온전한 상태를 유지했다.

▲ 1.4기가파스칼의 충격은 박테리아에 아무런 손상을 주지 않았으며, 2.4기가파스칼에 이르러서야 일부 박테리아의 세포벽이 파열되었다. © Zhao et al./ PNAS Nexus, CC-by-nc 4.0

데이노코쿠스의 유전자 활동을 분석한 결과, 이 박테리아가 극한의 압력에 어떻게 반응하는지 알 수 있었다. 세포 구성 요소와 DNA 복구에 중요한 여러 유전자가 활성화된 반면, 특정 대사 경로 및 세포 분열 관련 유전자는 억제되었다. 연구진은 "이는 박테리아가 성장과 번식을 잠시 중단하고 세포 손상 복구를 우선시하고 있음을 나타낸다"고 설명했다.

행성 간 이동을 통한 생명 전파?

자오 연구팀에 따르면, 이는 일부 미생물이 운석 충돌과 같은 극한 환경에서도 생존할 수 있음을 보여준다. 라메쉬 연구원은 "이에 따르면, 이러한 미생물은 한 행성에서 우주로 튕겨져 나와 운석과 충돌하는 상황에서도 살아남을 수 있다"고 말했다. 이는 지구 생명체의 기원에 대한 새로운 해답을 제시한다.

"이는 생명체가 한 행성에서 다른 행성으로 이동할 수 있음을 의미할 수 있다"며 "어쩌면 우리 모두 실제로는 화성인일지도 모른다!"고 자오는 말했다. 반대로, 이번 연구 결과는 우주여행에도 시사하는 바가 있다. 예를 들어, 우주 탐사선에 붙어 있는 지구 미생물로 인해 화성이 오염되는 것을 막기 위해 엄격한 위생 규칙이 마련되어 있지만, 이러한 규정을 더욱 강화해야 할 필요가 있을 수 있다.

참고: PNAS Nexus, 2026; doi: 10.1093/pnasnexus/pgag018

출처: Johns Hopkins University