수십억년 전, 초창기 지구에서는
단순 유기 화합물이 성장과 재생산이 가능한
더 복잡한 연합체로 진화하였습니다.
그들은 지구 최초의 생명체였으며,
그 이후로 지구에 살고 있는 수십억의 종에게
생명을 불어넣은 기원이 되었습니다.
그 당시, 지구는 생명체에게 적합한 환경조건이
완전히 결여되어 있었습니다.
초창기의 지구에는 화산활동이 매우 활발하였으며,
대기는 매우 혹독한 환경을 만들었죠.
그렇다면 지구의 생명체는 어디에서 시작된 것일까요?
생명의 발상지를 알아보려면,
일단 생명체의 구성에 필수적인 요소를 이해해야 합니다.
생명체에 반드시 필요한 원소와 화합물에는
수소, 메테인, 질소,
이산화탄소, 인산, 그리고 암모니아가 있습니다.
이러한 재료들이 서로 혼합되어 반응을 일으키려면
물이라는 액체 용제가 필요합니다.
그리고 성장과 번식을 위해서는
모든 생명체에게 에너지원이 필요하죠.
생명체는 두 가지 군으로 나눠집니다.
식물과 같은 자가영양체는 스스로 에너지를 생산하고,
동물과 같은 종속영양체는 다른 생명체를 먹이로 삼아 에너지를 얻습니다.
최초의 생명체는 먹이로 삼을 다른 생물이 없었을 테니
분명히 자가영양체로,
태양이나 화학구배로부터 에너지를 공급받았을 것입니다.
그러면 어떤 장소가 이 조건에 부합할까요?
대륙이나 바다의 표면에 가까운 곳이
태양빛을 받기 좋은 환경이었습니다.
하지만 생명체가 처음 나타났을 당시의 지구 표면은 자외선 복사열로 인해
생명체가 살기에는 굉장히 혹독했을 가능성이 큽니다.
자외선으로부터 보호를 해주면서도
태양의 대체 에너지원을 공급해 준 곳은
바로 해저의 열수 분출구였습니다.
수천 킬로미터의 바닷물과 칠흙같은 어둠으로 덮힌 곳이죠.
열수 분출구는 지각에 균열이 생긴 곳으로,
바닷물이 마그마에 침투했다가
고온에서 다시 분출되면서
무기물이 풍부한 슬러리와 단순 화합물이 나오는 곳이었습니다.
에너지는 특히 열수 분출구의
화학구배에 농축되어 있죠.
열수 분출구가 에너지원의 역할을 한다는 증거는 또 있습니다.
모든 생물의 공통조상, 줄여서 루카라고 부르는 것입니다.
루카가 최초의 생명체는 아니지만, 우리가 알 수 있는 선에서 오래된 생물입니다.
하지만 우리는 루카가 어떻게 생겼었는지 알 수 없는데요,
루카의 화석이 존재하지도 않고, 현대판 루카로 진화하지도 않았기 때문입니다.
대신 과학자들은 오늘날 존재하는 세 가지의 생명체 종류에서
공통적으로 존재하는 유전자를 발견했습니다.
이 유전자는 다양한 종과 범위에 걸쳐서존재하기 때문에
공통의 조상으로부터 내려왔음을 알 수 있습니다.
공통유전자는 루카가 고온의 무산소 지역에서 서식했고,
열수 분출구와 같은 화학 구배의 에너지를 이용했음을 알려줍니다.
열수 분출구에는 두 가지 종류가 있습니다.
바로 블랙 스모커와 화이트 스모커인데요,
블랙 스모커는 산성이면서 이산화탄소가 풍부한 물을 방출합니다.
섭씨 수백 도까지 가열되고
황, 철분, 구리 및 생명에 필수적인 금속이 풍부합니다.
하지만 현재 과학자들은 블랙 스모커는 루카가 서식하기에 너무 뜨겁다고 합니다.
그래서 현재 가장 유력한 생명의 발상지는 바로 화이트 스모커입니다.
화이트 스모커 중에서도,
대서양 중앙 해령의 로스트 시티라는 열수 분출구가
생명의 발상지에 가장 부합하는 후보가 되었습니다.
여기에서 방출되는 바닷물은 강한 염기성을 띄며 이산화탄소 농도가 낮습니다.
대신 메테인이 풍부하고, 블랙 스모커보다 적합한 온도를 제공합니다.
화이트 스모커 주변의 블랙 스모커는 진화에 필수적인 이산화탄소를 제공해
로스트 시티에서 생명체가 진화하는 데 기여했을 수도 있습니다.
모든 원료를 제공해 최초의 유기물을 부양하면서
오늘날 지구의 놀랍도록 다양한 생명체의 기반을 만들어 준 것입니다.