해저 아래 진흙 속에는 살아있는 무언가가 있습니다. 많은 것. 그러나 걱정하지 마십시오. 절대 볼 수 없습니다. 대신에, 이 작은 단세포 세균은 아주 오랜 시간 동안 아주 오래된 진흙 속에 웅크리고 살 수 있을 만큼만 먹으며 만족합니다.
덴마크 오르후스 대학의 생물학자인 한스 로이(Hans Roy)는 “이러한 유기체는 우리가 알고 있는 것과 매우 다릅니다. 그는 적도 부근의 태평양 아래에 사는 미생물을 연구해 왔습니다. 최근에 그와 다른 과학자들은 Science 저널에 놀라운 관찰 내용이 포함된 연구를 발표했습니다. 이 유기체는 놀랍도록 오랜 시간, 아마도 수백만 년 동안 살 수 있습니다.
그들이 집이라고 부르는 점토는 티라노사우루스 렉스와 같은 공룡이 배회하던 8600만년 전에 해저에 정착했습니다. 그 점토는 오늘날에도 여전히 미생물을 유지하는 영양분을 가져왔습니다.
Roy는 이 단세포 미생물이 그들의 음식만큼 오래되었는지는 모릅니다. “나에게 세포의 나이를 계산하라고 하면 계산할 수 있지만 유효하지 않을 것입니다.”라고 그는 말합니다. 그들은 수십, 수백, 수천, 심지어 수백만 살일 수 있다고 그는 말합니다.
이 유기체는 생존을 위해 산소와 영양분이 필요합니다. 결국 가라앉는 죽은 조류와 같이 대부분의 음식은 표면에서 표류합니다. 하지만 바다 바닥에는 먹을 것이 많지 않습니다. 더 적은 수의 진흙 층이 아래에 있습니다. Roy는 1,000년 동안 0.2밀리미터(0.008인치) 미만의 새로운 산소가 풍부한 퇴적물이 해저에 퇴적되었다고 추정합니다. 이 깊이는 새끼손가락 손톱 두께의 절반 정도입니다. 즉, 그 쓰레기에 손가락을 깊숙이 넣으면 거의 50만 년 된 흙을 만질 수 있습니다. (물론 먼저 태평양 바닥에 도달해야 합니다.)
Roy는 훨씬 더 깊이 파고 들었습니다. 그와 그의 팀은 30미터(거의 100피트) 깊이의 점토에 사는 유기체를 연구했습니다. 미생물은 산소를 필요로 하기 때문에 과학자들은 서로 다른 깊이에서 분뇨의 산소 함량을 측정했습니다. 해저에서 가장 가까운 점토는 산소가 가장 많았습니다. 가장 깊은 점토는 가장 적었습니다.
팀은 또한 다른 깊이에서 박테리아를 세었습니다. 과학자들은 해저에서 가장 가까운 점토에서 가장 많은 것을 발견했고 더 깊이 조사할수록 더 적었습니다. 그런 다음 그들은 점들을 연결했습니다. 산소가 적은 곳에서는 유기체가 더 적게 산다는 것이 이치에 맞습니다.
그러나 Roy는 가장 깊은 수준에 있는 미생물의 크기나 수가 증가하지 않는다고 지적합니다. 사용할 수 있는 음식이 너무 적기 때문에 생존에 필요한 절대적인 최소량 이상을 먹을 여유가 없습니다. 그것은 그들이 더 친숙하고 빠르게 사는 박테리아가 항상 하는 일, 즉 크기나 수의 증가를 하지 않는다는 것을 의미합니다.
“그들은 생존하기에 충분한 음식을 간신히 얻고 있습니다. 그들이 조금 덜 얻는다면 일부는 죽어야 할 것입니다.”라고 Roy는 말합니다. “그리고 그들이 계속 살기에 충분하고 분열하지 않고 여전히 주변에 있다면 그들은 결코 죽지 않을 것입니다.”
언데드
이 작은 미생물은 큰 질문을 제기합니다. 살아 있다는 것은 무엇을 의미합니까?
모든 생명체는 기능하기 위해 에너지가 필요합니다. 이것이 생명의 기본 정의입니다. 인간은 산소에서 에너지를 얻습니다. 해저 아래의 작은 유기체도 마찬가지입니다. 그러나 인간과 다른 동물들이 에너지를 사용할 때 그들의 세포는 성장하고 분열하고 죽습니다. 예를 들어, 뼈의 각 세포는 약 7년마다 교체됩니다. 피부는 특히 빠르게 재생됩니다. 매주 새로운 세포가 자라서 죽어 벗겨진 세포를 대신합니다.
그러나 해양 퇴적물 깊숙이 사는 단세포 미생물은 느린 차선에서 생활합니다. 로이는 평생 같은 음식에 묻혔다고 한다.
“그들은 8,600만 년 전에 가졌던 것과 똑같은 도시락을 가지고 있습니다.”라고 그는 말합니다. 시간이 지나면 음식이 다 떨어질 것입니다. 그러나 Roy는 유기체가 거의 아무것도 소비하지 않는다고 말합니다. 그리고 근처에 음식이 적을수록 유기체가 덜 먹습니다. “마치 케이크를 나눠 먹다가 계속 반으로 쪼개는 것 같아요.”
녹스빌에 있는 테네시 대학의 생물학자인 Karen Lloyd는 이러한 유기체가 생명의 한계에 다다랐다고 말합니다. 그녀는 Roy와 함께 일했지만 이 연구에서는 그렇지 않았습니다. 죽지는 않았지만 이 박테리아는 항상 죽음 직전에 살고 있다고 그녀는 설명합니다. 인간의 관점에서 유기체는 몇 년에 한 번만 산소를 한 모금 마시는 것처럼 행동하는 것 같습니다.
“우리는 현재 생명을 유지하는 데 얼마나 적은 에너지가 필요한지 모릅니다.”라고 그녀는 말합니다. “우리는 미생물이 얼마나 적은 양의 숨을 쉴 수 있는지 모릅니다. 너무 적으면 죽음에 이르지만, 그 지점에 얼마나 가까이 다가가도 여전히 살아있을 수 있는지는 알 수 없습니다.”
과학자들은 실제로 미생물이 숨을 쉬거나 움직이거나 먹거나 생물이 일반적으로 하는 일을 하는 것을 볼 수 없습니다. 대신 연구원들은 퇴적물에서 무언가가 영양분을 먹어 왔다고 말할 수 있습니다. 그리고 저 아래에는 코끼리나 딱정벌레 또는 다른 동물이 없고 많은 미생물이 있기 때문에 그러한 미생물이 소화를 하는 미생물이라고 가정하는 것이 이치에 맞다고 Lloyd는 말합니다.
로이는 시간을 들여 박테리아가 우리에게 익숙한 다른 모든 유기체보다 더 오래, 더 느리게 산다고 말합니다. 그는 이 세균들이 생명체가 서로 다른 시간 척도로 존재할 수 있음을 보여준다고 말합니다. 사람이 100년 이상 사는 경우는 거의 없지만, 이러한 박테리아 중 하나는 수백만 년은 아니더라도 수천 년 동안 생존할 수 있습니다.
인간과 지구 표면의 다른 유기체는 그들의 삶을 몇 시간, 몇 일, 몇 년으로 측정합니다. Roy는 “그게 우리가 출근하는 방식이고 삶을 사는 방식입니다.”라고 말합니다. 그러나 해저 깊숙이 있는 이 박테리아는 “우리가 어떻게 생활하는지에 대해서는 신경 쓰지 않는다”고 그는 말합니다. 그들은 훨씬 더 긴 “척도”를 사용하여 시간의 흐름을 측정합니다.
Lloyd는 이러한 유형의 고대 박테리아가 너무 느리게 살기 때문에 과학자들은 이를 연구하는 방법을 모른다고 말합니다. 미생물에게 무엇을, 얼마나 먹일지 파악하기 어렵습니다. 과학자들이 실험실에서 박테리아를 살릴 수 있다고 해도 수년 또는 수십년, 심지어 수세기 동안 관찰해야 합니다. 과학자들은 하나의 미생물이 크기가 커지거나 둘로 나뉘는 것을 보기 위해 앉아서 기다려야 할 것입니다. 아무 일도 일어나지 않을 것 같습니다.
그러나 연구자들은 박테리아를 이해하기를 원합니다. 박테리아가 자연적인 호기심이기 때문만은 아닙니다. Roy 및 Lloyd와 같은 과학자들은 지구상의 대부분의 생명체가 숨겨진 장소에서 느리게 성장하고 오래 사는 박테리아로 구성되어 있다고 의심하기 시작했습니다. 이 세균은 해저 아래에서 발견되었으며 바다는 지구 표면의 대부분을 덮고 있습니다. 새로 검사된 샘플에서 발견된 이러한 박테리아의 수를 기준으로 볼 때 이러한 미생물은 식물과 동물뿐만 아니라 지적 생명체보다 훨씬 더 많을 수 있다고 Lloyd는 말합니다.
Lloyd는 “너무 기괴해서 우리 행성에 또 다른 행성이 있는 것 같은 느낌이 듭니다.”라고 말합니다. “그들은 우리 행성에서 지배적인 생명체일 수 있으며, 우리는 이 박테리아 중 첫 번째가 무엇을 하는지조차 말할 수 없습니다. 현시점에서 질문은 답보다 더 빨리 나오고 있습니다.”
최고의 부동산
Lloyd는 과학자들이 보는 거의 모든 곳에서 단세포 박테리아를 발견한다고 말합니다. 연구원들은 열수 분출구라고 불리는 해저의 초고온 간헐천 근처와 남극 대륙의 차가운 얼음에서 서식하는 박테리아를 발견했습니다. 그리고 Roy가 바다 밑에 묻힌 생명체를 조사하는 동안 Lloyd는 담수 어귀의 무거운 오물에서 번성하는 박테리아를 연구합니다.
“해변에 가면 1세제곱센티미터의 퇴적물에서 이 지구상의 사람들보다 더 많은 미생물을 발견하게 될 것입니다.”라고 Roy는 말합니다.
질문은 지구의 한계에서도 멈추지 않습니다. 박테리아가 이곳의 가혹한 장소에 산다면 다른 행성의 가혹한 조건에서는 왜 안 될까요? 우주생물학이라는 성장하는 분야의 연구원들은 다른 세계에서 무엇을 찾아야 하는지 알아내기 위해 모든 형태의 생명체를 연구합니다.
캘리포니아 마운틴 뷰에 있는 SETI(외계 지능 탐색) 연구소의 천문학자인 Seth Shostak은 수년 동안 우주 생물학 연구에 참여해 왔습니다. 그는 지구가 매우 다양한 유형을 지원할 수 있기 때문에 생명의 다양성을 파악하기 어렵다고 말합니다.
“지구는 프라임 부동산이지만 우주에 있는 대부분의 것들은 아마도 서브프라임에 살고 있을 것입니다.”라고 그는 말합니다.
Roy의 발견과 같은 발견은 “다른 곳에서 생명체를 찾는 천문학자들을 위한 기회”라고 그는 말합니다. 다시 말해, 놀라운 장소에서 생명체를 발견함으로써 과학자들은 가장 특이한 장소인 다른 행성에서 생명을 발견할 수 있다는 희망을 갖게 되었습니다.
화성은 강력한 후보 중 하나입니다. 과거에 붉은 행성에는 아마도 액체 상태의 물, 활화산, 심지어 생명체가 있었을 것입니다. 아마도 여전히 그렇습니다. 아니면 얼음 표면 아래 광대한 바다를 숨길 수 있는 유로파와 같은 목성의 위성 중 하나에서 생명이 발견될 수도 있습니다. 아니면 미생물이 토성의 가장 큰 위성인 타이탄의 극지방에 있는 거대한 호수에 숨어있을 수도 있습니다. 그곳에서 그들은 수소 원소를 마음껏 먹을 수 있습니다. 일부 과학자들은 박테리아가 혜성에 살 수 있다고 의심하기도 합니다.
