바다의 치명적인 ‘블루 구(Blue Goo)’에서 발견된 생명체

이상한 푸른 진흙, 기이한 생존자들

최근의 한 심해 탐사에서 과학자들은 마리아나 전호(Mariana forearc)의 진흙 화산 군락에서 선명한 푸른색을 띠는 5피트 길이의 사문암질 진흙(serpentinite mud) 퇴적물 코어를 인양했으며, 예상치 못한 것을 발견했습니다. 바로 생명체의 것과 매우 흡사한 화학적 흔적입니다. 이 신호는 온전한 게놈이 아니라 세포막을 형성하는 지방인 지질 분자에서 나온 것이며, 암석과 수소, 그리고 표백제에 가까운 강한 알칼리성을 띤 세계에서 간신히 생존을 이어가는 미생물 군집의 존재를 가리킵니다.

연구팀은 이러한 지질 바이오마커 결과와 샘플의 지질학적 맥락을 보고하는 상세한 연구 논문을 발표하며, 이 환경을 해저 아래의 화학 합성 및 사문암 중심의 생물권으로 설명했습니다.

이 "푸른 점액질(blue goo)"의 정체는 무엇인가?

이 점액질은 섭입 및 변질 과정에서 바닷물이 초염기성 화성암과 반응할 때 생성되는 사문암질 진흙의 일종입니다. 규소가 적고 마그네슘이 풍부한 암석이 물과 반응하면 수활석(brucite)을 비롯해 진흙에 강렬한 청록색 색조를 띠게 하는 기타 광물들이 생성될 수 있습니다. 이러한 퇴적물은 진흙 화산을 통해 위로 밀려 올라오며 해저에 강한 알칼리성을 띤 퇴적물 포켓을 국지적으로 형성할 수 있습니다.

회수된 코어를 분석한 결과, 진흙의 공극수는 pH가 약 12에 달할 정도로 극도로 높고 유기 탄소와 영양분 농도는 매우 낮은 것으로 나타났습니다. 이는 생명체가 살기에 화학적으로 가장 가혹한 서식지 중 하나입니다. 이러한 조건에서는 세포 수가 극소수이고 유전 물질이 분해되기 때문에 일반적인 DNA 검출 방법은 실패하는 경우가 많습니다. 이에 연구팀은 더 탄력적인 화학적 화석인 세포막 지질로 눈을 돌렸습니다.

과학자들이 DNA 없이 생명체의 존재를 입증하는 방법

지질 바이오마커(Lipid biomarkers)는 세포막에서 유래한 탄화수소 및 변형된 지방으로, 다른 생체 분자가 부패한 후에도 오랫동안 검출 가능한 상태로 남아 있습니다. 박테리아와 고균의 서로 다른 그룹은 특징적인 지질을 생성합니다. 탄소 동위원소 측정 및 광물학적 맥락과 결합하면, 이러한 분자들을 통해 어떤 대사가 활발했는지, 그리고 해당 물질이 현대의 것인지 아니면 과거의 잔재물인지 밝혀낼 수 있습니다. 이번 연구에서 연구진은 사문암 시스템에서 사용 가능한 화학적 에너지와 관련된 메탄 및 황산염 대사 미생물과 일치하는 지질 서명을 확인했습니다.

결정적으로, 동위원소 패턴과 분자 보존 상태는 혼합된 기록을 시사합니다. 일부 지질은 살아있거나 최근까지 살았던 개체군을 반영하는 반면, 다른 지질은 지질학적 과거에 활동했던 오래된 화석화된 군집을 기록하고 있습니다. 이러한 조합은 극심한 pH와 부족한 유기물에도 불구하고 진흙 화산이 간헐적 또는 지속적인 미생물 활동을 수용할 수 있음을 암시합니다.

샘플의 출처와 중요한 이유

코어 샘플은 해양 지각이 다른 판 아래로 밀려 들어가는 지질학적 활동 구역인 마리아나 전호를 탐사한 2022년 연구선 항해 중에 수집되었습니다. 탐사팀은 이전에 차트에 기록되지 않았던 진흙 화산들을 발견하고 푸른 진흙을 회수했으며, 이후 육상 실험실에서 고감도 질량 분석법과 동위원소 기술을 사용하여 이를 분석했습니다. 또한 연구팀은 독립적인 후속 연구가 가능하도록 원본 데이터의 상당 부분을 공개적으로 보관했습니다.

해저의 기이한 색깔에 대한 호기심을 넘어 이것이 왜 중요할까요? 사문암 환경은 수소, 메탄 및 강한 환원 화학 반응을 생성하는데, 이는 햇빛에 의존하지 않는 미생물들에게 일종의 '화학적 공짜 점심'과 같습니다. 초기 지구에서도 이와 유사한 암석-물 반응이 일어났을 가능성이 높고, 액체 상태의 물과 초염기성 암석이 있는 다른 행성에서도 일어날 수 있기 때문에, 이러한 진흙 화산은 원시 서식지의 현대적 모델이자 잠재적인 우주생물학적 피난처로 주목받고 있습니다. 새로운 바이오마커 증거는 한때 불모지로 여겨졌던 곳에서도 화학 합성 생명체가 번성하거나 적어도 생존을 이어갈 수 있다는 생각을 뒷받침합니다.

괴물은 아니지만, 여전히 경이로운 생태계

이 물질을 "치명적인 점액질(deadly goo)"이나 "외계 방울(alien blob)"이라고 부르는 대중적인 묘사는 흥미롭기는 하지만 오해를 불러일으킬 수 있습니다. 퇴적물 자체는 화학적으로 극한 상태이지만 자기 복제 유기체는 아닙니다. 푸른 진흙은 시각적으로 강렬하며 이번 발견이 거주 가능성에 대한 단순한 가설에 도전장을 내밀기 때문에 이러한 용어가 대중의 상상력을 자극하는 데는 타당한 이유가 있습니다. 하지만 과학적 주장은 정밀합니다. 분자 잔해는 사문암화와 관련된 미생물 대사를 나타내는 것이지, 어떤 새로운 거시적 '점액질' 생명체를 의미하는 것이 아닙니다. 여기에 관련된 미생물은 미세하며 광합성 대신 무기 전자 공여체와 수용체를 사용하는 화학 영양 생물입니다.

다음 단계: 미생물 배양 및 숨겨진 생물권 지도 작성

더 광범위한 영향: 탄소 순환과 거주 가능성

경이로움은 간직하되 과장은 걷어내기

푸른 사문암질 진흙에서 지질 바이오마커를 발견한 것은 지질학과 미생물학의 경계에서 수행된 정교한 탐정 작업의 한 예입니다. 한 종류의 생체 서명이 너무 희미해서 감지할 수 없을 때, 화학적으로 더 견고한 다른 서명이 숨겨진 생명체를 드러낼 수 있습니다. 또한 극한 환경은 생명체의 회복력과 잠재적 기원을 이해하기 위한 실험실이라는 점을 상기시켜 줍니다. 후속 연구에서 미생물을 배양하고, 현장(in situ) 화학 성분을 측정하며, 조사를 다른 전호 시스템으로 확장함에 따라, 이러한 군집이 얼마나 널리 퍼져 있는지, 그리고 이것이 지구의 심부 생물권과 우주생물학(astrobiology)에 무엇을 의미하는지에 대해 더 명확한 그림을 얻게 될 것입니다.

현재로서 메시지는 분명합니다. 바다는 여전히 기대를 저버리는 환경을 숨기고 있으며, 마리아나 전호의 푸른 점액질은 괴물이라기보다는 한계에 몰린 생명체를 들여다보는 창에 가깝습니다.

James Lawson은 Dark Matter의 과학 기술 조사 기자입니다. University College London에서 과학 커뮤니케이션 석사 학위와 물리학 학사 학위를 받았으며 영국에서 우주, AI 및 신기술 분야를 취재하고 있습니다.