일본, 말레이시아, 영국, 독일의 연구원으로 구성된 국제 팀은 최근 고체 표면에 부착된 초기 "점성 겔" 구조가 무기 화학에서 유기 시스템으로 생명의 전환을 위한 핵심 환경을 제공했을 수 있다고 믿고 생명의 기원에 대한 새로운 틀을 제안했습니다. 관련 결과는 "ChemSystemsChem" 저널에 게재되었습니다.
생명의 기원은 항상 과학에서 가장 어려운 미스터리 중 하나였습니다. 지구상의 생명체가 처음 형성된 순간까지 직접적으로 추적하는 것은 불가능하기 때문에 연구자들은 화학, 물리학, 지질학의 제약 안에서만 합리적인 시나리오를 구축할 수 있습니다. 이번 연구의 공동 교신저자이자 히로시마 대학 교수인 토니 Z. 지아(Tony Z. Jia)는 기존의 많은 이론이 생체분자와 생체고분자의 기능에 초점을 맞추고 있지만, 연구팀이 제안한 프레임워크는 '겔'의 역할을 생명의 기원 논의의 핵심으로 끌어들이고 있다고 지적했다.
연구팀은 세포가 출현하기 이전 지구의 초기 환경에는 암석, 광물, 기타 고체 표면에 수많은 젤 형태의 매트릭스가 부착되어 있었다고 가정하는 이른바 '프리바이오틱 젤 우선(prebiotic gel-first)' 모델을 제안했다. 이러한 점성 반고체 구조는 일반적인 현대 미생물 생물막과 형태가 유사합니다. 연구자들은 연성 물질 화학과 현대 생물학의 관련 발견을 결합하여 이러한 원시 겔이 초기 복잡한 화학 시스템에 필요한 공간 구조와 기본 기능을 제공했다고 믿습니다. 국소적인 영역에 분자를 가두어 조직함으로써 이러한 프리바이오틱 젤은 농축, 선택적 유지 및 환경 변화에 대한 완충을 가능하게 함으로써 프리바이오틱 화학의 여러 주요 장애물을 극복할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.
이러한 겔 환경에서는 단순한 화학 시스템이 원시적인 대사 및 자기 복제와 유사한 행동을 점진적으로 진화시켜 진정한 생물학적 진화의 토대를 마련할 수 있습니다. 논문의 공동저자이자 말레이시아 케방산 대학교 우주과학센터 연구원인 쿠한 찬드루(Kuhan Chandru)는 이것이 생명의 기원에 관한 많은 모델 중 하나일 뿐이지만 오랫동안 관련 연구에서 '겔'이라는 요소가 상대적으로 무시되어 왔기 때문에 연구팀은 원본 젤을 주인공으로 하여 여러 연구에 흩어져 있는 단서를 일관된 내러티브로 통합하려고 노력했다고 말했습니다.
이 이론은 우주생물학 분야에도 확장되었습니다. 연구자들은 다른 행성이나 위성에는 지구의 생물막과 유사하게 기능하지만 완전히 다른 화학 성분으로 구성된 "겔 같은 막" 구조가 있을 수 있다고 제안합니다. 연구팀은 이러한 유형의 가상 시스템을 '제노 필름(Xeno-films)'이라고 부르며 미래 생명 탐지 임무가 지구형 유기 분자 검색에 국한되지 않고 화학 물질을 집중, 보호 및 조직할 수 있는 능력을 갖춘 표면 구조가 있는지 여부에 더 많은 관심을 기울여야 한다고 믿습니다. 이러한 관점은 외계 생명체가 어떤 모습일지에 대한 과학계의 상상력을 어느 정도 넓혀주었습니다.
다음으로 연구팀은 이 모델을 실험실에서 추가로 테스트할 계획입니다. 예를 들어 간단한 화학 물질을 사용하여 시뮬레이션된 초기 지구 환경 조건에서 유사한 겔 구조를 구축하고 분자 농축, 반응 촉진 및 "원래 기능" 형성에서 이러한 겔의 특정 기능을 체계적으로 조사할 계획입니다. 논문의 첫 번째 저자 중 한 명인 Ramona Khanum은 이 연구가 "프리바이오겔 우선" 모델 자체의 실험적 검증을 촉진할 뿐만 아니라 더 많은 학자들이 아직 완전히 탐구되지 않은 생명의 기원에 대한 아이디어를 재검토하도록 영감을 줄 것이라는 희망을 피력했습니다.
이번 연구는 리즈대학교 모바일연구기금, 알렉산더 폰 훔볼트 재단, 일본과학진흥회, 미즈호과학진흥재단 등의 지원을 받은 것으로 알려졌다. 이 논문의 제목은 "생명의 요람으로서의 프리바이오틱 젤(Prebiotic Gels as the Cradle of Life)"이며 2025년 11월 19일 공식적으로 출판될 예정입니다.
/ScitechDaily에서 편집됨