화성 알고보니 생물의 천국?

이번 주 ‘사이언스’는 메마른 산악 지대 를 연상케 하는 사진을 표지로 선정했다.

사진 속 장소는 화성. 운석이 떨어져 만들어진 ‘게일’ 분화구 속 ‘옐로우나이프 만’이라 이름 붙여진 곳이다.

미국 연구진은 황량하기 그지없는 화성이 한때 생명체가 살고 있었거나, 생명체 발생 이전의 화학적 합성이 일어났을 만한 환경이었다는 사실을 밝혀냈다.

미국 세인트루이스 워싱턴대 레이먼드 아르빗슨 교수팀은 화성정찰위성(MRO) 자료를 통해 37억 년 전에 생긴 ‘엔데버’ 분화구 가장자리에 철과 알루미늄이 풍부한 점토 광물이 존재한다는 징후를 발견하고 2004년 화성에 착륙한 탐사로봇 ‘오퍼튜니티’를 보내 광물질의 근원과 생명의 흔적을 찾게 했다.

예상대로 이 지역에는 점토 광물이 풍부한 바위가 층층이 쌓여있었고 물이 흘렀던 흔적도 찾을 수 있었다. 오퍼튜니티는 한 층(‘마티예비치’ 층)에서 샘플을 얻었는데 이 샘플의 무늬와 구조 등을 분석한 결과, 오퍼튜니티가 찾은 것 중에서 가장 오래된 바위로 나타났다. 또 이 바위에 흘렀던 물은 거의 중성이어서 미생물이 살기에 적합한 환경이었던 것으로 밝혀졌다.

이 샘플 위에 있던 바위에도 물이 흘렀던 흔적이 있었지만 매우 짜고 산성도가 높았던 물로 밝혀져 이 시기에는 극한 환경에서 살 수 있는 미생물조차 견디기 힘들었을 것으로 추정했다.

아르빗슨 교수는 “이 분화구가 생기기 전과 후의 바위 모두에서 물이 흐른 흔적이 있었지만 분화구가 생기기 전의 환경이 생물이 살기에는 적합했을 것”이라고 설명했다.

‘숨은그림찾기’를 하자는 것일까. 소용돌이, 이빨, 삼각형, 물결 같은 다양한 모양이 숨겨져 있다.

바로 복잡하고 난해한 세포 속 미시세계를 표현한 그림이다. 이들 중심에서 ‘붉은색 덩어리’로 표시된 ‘미토콘드리아 리보솜’(미토리보솜)이 놓여있다.

이번 주 ‘네이처’ 표지는 포유동물의 미토리보솜이 차지했다. 미토콘드리아는 ‘세포호흡’을 통해 에너지를 만들어내는 ‘신체 속 공장’이다. 미토리보솜은 이 미토콘드리아 내 여러 가지 화학과정에 관여하는 단백질을 만들어내는 기관이다.

스위스연방공과대학교 자연과학부 루에디 에베르솔드 교수와 생물학과 분자생물학&생리학 연구소 바질 그레이버 박사, 분자시스템생물학 연구소 알렉산더 레이트너 박사 공동연구진은 돼지의 미토리보솜 구조를 정밀한 3차원(3D) 이미지로 구현하는 데 성공했다고 23일 발표했다.

이전까지는 전자기파인 X선이 회절하는 현상을 이용한 ‘X선결정학’을 이용해서 미토리보솜을 연구해왔는데, 미토리보솜 결정을 만들기 어려워 비경제적이고, 원자 때문에 X선이 비껴가는 현상이 일어나 상이 부정확하게 맺힌다는 평가가 있었다.

연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해 ‘저온전자현미경’을 활용해 원자크기 수준인 4.9Å(옹스트롬·1Å는 100억 분의 1m)의 아주 정밀한 해상도로 미토리보솜의 3D 이미지를 얻는데 성공했다.

연구팀은 전자현미경을 통해 초저온에서 움직임을 제어한 돼지 간의 미토리보솜을 관찰했다. 그 결과 결정을 만들거나 상이 왜곡된다는 어려움 없이 미토리보솜의 정확한 상을 얻을 수 있었다.

그는 “앞으로 미토리보솜이 만드는 미토콘드리아의 내막이나 세포막의 형성과 삽입과정, 호흡계통 각종 소수성 단백질의 형성 과정을 구체적으로 연구할 때 데 중요한 기술로 활용될 것”이라고 말했다.

동아사이언스