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오파린 가설에서는 생명의 기원을 원시 지구에 있던 간단한 무기물에서부터 찾는다. 이 가설은 밀러의 실험으로 일부 확인되었다. 다윈은 저서 '인류의 기원'을 통해 인류가 원숭이와 공동조상을 가진다는 학설을 발표, 대단한 논쟁을 불러일으켰다.

지구의 나이는 45억살이다. 이는 방사성 동위 원소에 의한 방법으로 측정이 가능하다. 몇가지 화학적 원소가 세월과 함께 붕괴되고 그 과정에서 방사능이 발생한다. 포타슘은 아르곤으로, 우라늄은 납으로 변한다. 방사성 원소는 온도나 압력 변화에 관계없이 언제 어디서나 일정한 속도로 붕괴하여 안정된 다른 원소로 변한다. 이때 방사성 원소의 양이 처음 양의 반으로 되는 기간을 반감기라고 한다.

어떤 광물 속에 포함되어 있는 방사성 원소의 양(A)과 새로 생성된 원소의 양(B)을 측정하면 이 광물의 생성 시기를 계산할 수 있으며, 이 광물을 포함하고 있는 암석의 연령을 추정할 수 있다.
 

생명의 기원-오파린의 가설
 

오파린(Oparin, A.I. 러시아, 1894-1980)은 1936년 '생명의 기원'이라는 저서를 통해 원시 지구에서 간단한 무기물은 점차 복잡한 유기물로 합성되고, 이들은 다시 반응하여 고분자 화합물을 합성했으며(유기물진화설), 마침내 생명체로 발전했다고 생각하였다. 또한, 이렇게 형성된 원시 생명체는 주변에 있는 유기물을 이용하여 생활하는 종속 영양 생물이었을 거라고 주장했다. 이를 단계별로 살펴보면 다음과 같다.

■제1단계-유기물의합성:생명체의 기본 물질인 아미노산의 생성단계다.

지구는 지금부터 약 45억년 전에 태양계의 가스와 먼지가 뭉쳐서 생성되고 약 10억년 뒤에 지각이 형성되었을 것으로 추정되고 있다.

원시 지구 대기는 지금과는 달리 이산화탄소나 산소가 거의 없었고 주로 수소 수증기 메탄 암모니아 따위의 환원성 기체로 구성되었으며, 이러한 기체는 자외선 방전 열 따위의 에너지에 의하여 여러가지 유기물로 합성되어, 비와 함께 원시 대양속에 축적되었을 것으로 생각된다.

■제2단계-단백질의 생성:단백질, 핵산 등의 생성 단계이다.

원시 대양 속에서 오랜 세월이 지나면서 아미노산은 펩티드 결합에 의해 단백질이 된다.

■제3단계-코아세르베이트 형성

바다 속 단백질 용액에서 코아세르베이트가 만들어진다.

코아세르베이트는 드 용(de Jong, 1932)이 붙인 이름이다. 하나의 친수성 콜로이드에 그와 반대 전하를 띠는 다른 친수성 콜로이드를 혼합하면 두 콜로이드 사이에서 반응이 일어나서 각 교질 입자의 전하가 낮아지고, 또 수막층의 두께가 얇아진다.

그런데 이러한 반응은 완전히 진행되지 않고 어느 정도에서 정지되며 접근된 입자는 같은 수막에 싸인다. 이러한 현상을 코아세르베이션이라고 하며, 그 결과로 생긴 짙은 농도의 콜로이드 액상을 코아세르베이트라 한다.

■제4단계-원시 생명체 탄생

코아세르베이트가 외부로부터 물질을 흡수, 동화하여 원시 생명체가 되었다.
 

생각해 봅시다.

오파린의 가설에 의해 탄생된 최초의 생명체는 어떤 것이었을까?

〈해설〉원시 대기에는 산소가 없었으므로 무기 호흡에 의해 에너지를 얻는 종속 영양 생물이었다. 발효 세균이 최초의 생물이며 이들에 의해 ${CO}_{2}$가 발생되었고, 이 ${CO}_{2}$를 이용하여 광합성을 하는 독립 영양 생물이 나타났으며, 그 결과 ${O}_{2}$가 발생되어 이 산소를 이용하는 유기 호흡 생물이 비로소 출현하게 된 것이다.

밀러의 실험

오파린의 가설은 1953년에 미국 시카고 대학의 유리(Urey, H.C.)와 그의 제자인 대학원 학생 밀러(Miller, S.P.)의 공동 연구 결과 일부가 검증되었다.

(가) (그림3)과 같은 장치를 만들어 플라스크 안의 공기를 뺀다. 수소 메탄 암모니아를 넣고 밀폐한 다음, 물을 끓이면서 1주일 동안 6만 볼트의 전류로 방전을 계속하였다.

(나) 1주일 후 U자관에 모인 갈색의 액체를 크로마토그래피로 분석한 결과, 글리신 알라닌 따위의 아미노산과 시안화수소 유기산 및 요소가 합성되어 있음을 확인하였다.

〈탐구문제〉
밀러의 실험 결과를 분석하여 알 수 있는 사실은?

① 오파린의 가설이 증명되어 생명의 기원에 관한 전부를 설명할 수 있다.
② 원시 대기 성분에서 유기물이 생성되었다.
③ 아미노산은 C H O N의 4원소로 구성되어 있다.
④ 무기물에서 에너지가 발생된다.
⑤ 생물체를 구성하는 원소를 알 수 있다.

〈해설〉밀러의 실험은 무기물로부터 유기물이 자연적으로 합성될 수 있음을 확인한 것으로 오파린의 가설 일부를 증명한 것이다.
 

DNA 복사 과정 착오로 인간 탄생

아주 오랜 옛날의 지구에서 생명 발전에 결정적인 역할을 하게 될 물질이 하나 나타났다. 그것이 바로 디옥시리보핵산(deoxyribonucleic acid), 약자로 DNA이다.

이것은 두가지 특성을 가지고 있다. 첫째로 아미노산을 만드는 데 있어 청사진의 역할을 할 수 있다. 대단히 긴 DNA 분자 속에서 특수하고 의미심장한 순서로 염기가 배열되어 있다. 이 순서가 바로 하나의 단백질 속에 20개 정도의 아미노산을 어떻게 배열되어야 하며, 얼마를 언제 만들어야 하는가에 대한 암호이다.

둘째로 스스로 복사하는 능력을 가지고 있다. 이 DNA에 의해 최초의 생명체가 탄생된 것이다. 약 30억 년 전에 박테리아 같은 유기체의 화석이 발견된다. DNA의 복제에 의해 분열 능력을 얻게 된 생명체는 그 수가 기하급수적으로 증가했다.

간혹 DNA 복사 과정이 잘못되는 경우가 있다. 복사 과정이 잘못되면 그것이 만드는 단백질은 전연 다른 것이 될 수 있다. 지구상의 최초의 생명체에서 이것이 일어났을 때 진화가 시작된 것이다. 왜냐하면 복사과정에서의 이러한 착오야말로 변종의 근원이 되며 이것에서 자연 선택에 의한 진화적 변화가 생겨 새로운 종이 나타나고 마침내 인간으로까지 발전된 것이다.

20억년전 과거로 노새를 타고 갈 수 있다. 지구 표면이 가장 깊게 갈라진 틈은 미국 서부에 있는 그랜드 캐년이다. 노새를 타고 가면 이 협곡 벼랑 끝에서부터 맨 밑바닥까지 하루가 다 걸리지 않는다.

첫번째로 통과하는 암석은 이미 약 2억년이나 오래된 것이다. 그 속에는 포유동물이나 새들의 잔해는 없으나, 파충류의 흔적이 있다. 또 양치식물 잎이나 곤충 날개 자국이 남아 있다.

협곡을 반쯤 내려가면 4억년된 석회암이 나타난다. 이 곳에서는 파충류는 찾아볼 수 없으나, 갑옷을 입은 이상한 물고기 뼈가 있다. 한 시간쯤 더 내려가면 5억년 전의 모습을 볼 수 있다. 이곳에서는 척추동물의 흔적은 전혀 없으며, 조가비와 벌레가 조금 들어 있다.

4분의 3쯤 내려가면 거기에는 생물 흔적이 전혀 없다. 맨밑바닥에 도달하면 이곳은 벼랑끝으로부터 수직으로 1.6㎞쯤 되는데, 이곳 암석은 20억년이란 엄청난 연대가 매겨져 있는 것이다. 이곳에서도 생명과 관련있는 아무런 증거도 찾을 수 없다.
 

인류의 조상은 천사냐 원숭이냐
 

1831년 12월 27일 비글호가 24세의 젊은 영국인 박물학자 찰스 다윈을 태우고 역사적인 항해를 시작했다. 목사에 대한 심한 갈등을 겪던 다윈은 꿈과 희망을 안고 인류의 역사를 바꾸는 대모험의 길에 오른다. 비글호는 대서양을 항해하여 남아메리카의 마젤란 해협을 지나 태평양으로 들어서 1835년 9월 17일 갈라파고스 제도에 도달하게 된다. 영국을 떠난 지 4년여 만이었다.

이 당시의 사람들은 "모든 종은 변하지 않으며 개개의 종은 하나하나 따로따로 신이 창조한 것"이라는 생각을 하고 있었다. 그러나 다윈은 갈라파고스 섬에 살고 있는 다양한 형태의 생물을 보고, "종이란 영구히 고정된 것이 아니며, 어떤 한 종이 다른 종으로 변할 수 있을 것"이라는 생각을 가지게 된다.

이러한 생각은 다윈이 갈라파고스를 떠난 후 오랫동안 그의 마음 속에 있었다. 그는 25년 동안 이것을 뒷받침하는 증거를 수집하여 48세가 되던 1859년에야 비로소 이 이론을 발표하였다. '자연 선택에 의한 종의 기원, 또는 생존 경쟁에서의 적자 생존'이라는 책이 그 집대성이다.

"생존 경쟁에 이기고 적합한 것이 살아 남는다", "자연의 치열한 생존 경쟁에서 적합한 자, 즉 적자는 살아남고 그렇지 못한 개체는 멸종하고 말 것이다. 자연 선택된 적자의 유리한 변이가 오랜 세월에 걸쳐 조금씩 누적되어 오랜 세월 뒤에는 전혀 다른 종으로 진화해 간다"는 자연 선택설을 완성한 것이다.

다윈의 진화설은 과학계뿐 아니라 일반인 사이에서도 찬반이 완전히 둘로 갈라져, "인류의 조상은 천사냐 원숭이냐"는 논쟁을 낳는 등 큰 소동이 일어났다.

다윈은 이 책을 쓰면서, 인류가 원숭이와 공동 조상을 가진다는 학설을 발표하여 사람도 다른 생물과 마찬가지로 진화해온 것이라고 주장하였다.

오늘날에는 이 공동 조상을 케냐의 점신세(약 3천만년전) 지층에서 발굴한 드리오피테쿠스로 생각하고 있다. 이들은 나뭇가지 위에서 생활하는 원숭이보다 몸집이 커서 나무 위를 돌아다니기에는 자유롭지 못했다. 그래서 땅위로 내려와 걸어 다녔으며, 따라서 나뭇가지를 붙잡던 꼬리가 필요없게 되었을 것으로 생각되고 있다.

인류는 포유류 중 유인원과 비교할 때 뇌의 용량이 뛰어나게 크고, 턱끝이 있고, 앞 이마가 튀어나오지 않았으며, 등뼈가 S자 모양으로 휘어지고, 송곳니와 앞니 사이의 틈(원숭이 틈)이 없는 사실 따위로 구별되고 있다.
 

인류 조상의 IQ는?

사람의 뇌의 발생 과정을 보면서 인류 조상의 지능 정도를 추정할 수 있다. 침팬지나 오랑우탄은 사람의 생후 3개월에 해당한다. 성적으로는 성숙해 있어도 간단한 감정을 표시하는 소리는 낼 수 있지만 말은 하지 못했다.

오스트랄로피테쿠스(원인)는 사람의 생후 11개월에 해당하며, 언어의 수는 적지만 현재 사람의 1/10 정도의 단어로 말을 했다고 생각된다.

네안데르탈인은 사람의 4-10세에 해당하여 상당히 말을 할 수 있었고, 불을 피우며 돌칼을 쓸 수 있었다. 크로마뇽인은 사람의 10-20세 정도에 해당하여 훌륭한 예술(그림 노래 춤 등)을 구사하였으며, 초보적인 과학을 가졌다.
 

사람 몸에 있는 진화의 증거

사람의 몸에는 조상대대로 사용했던 기관이 지금은 퇴화하여 거의 쓸모가 없어진 기관까지 흔적으로 남아 있다. 이런 기관이 1백개 이상이나 된다. 그 중에서 잘 알려진 것을 몇가지 살펴보기로 한다.

①충수(충양돌기): 초식동물의 맹장은 매우 발달되어 있으나, 사람은 잡식성이어서 맹장이 매우 작게 퇴화하여 겨우 새끼 손가락 크기 정도(5-6㎝)의 돌기로 달려 있다. 수술로 제거해도 아무런 장애가 없다.

② 미골근: 대부분의 포유류는 꼬리가 있고 미추도 많은데, 사람의 태아에게는 10개쯤 있다. 어른이 되면 미추가 융합하여 꼬리뼈라는 하나의 뼈를 구성하고 꼬리는 없다. 그러나 퇴화해서 쓸모가 없어진 꼬리뼈에도 아직 꼬리의 운동을 맡고 있는 근육은 약간 남아 있다.

③ 동이근: 개나 토끼 등은 귓바퀴를 움직여 방향을 바꾸거나 할 수 있다. 사람의 귀에도 그런 근육이 10개 이상 있기는 하지만, 실제로 귀를 잘 움직일 수 있는 사람은 적다.

④ 이: 사람은 불을 발견하여 음식을 요리하게 되었으므로 이와 턱이 퇴화하는 경향이 있다.

특히 송곳니와 사랑니에서 퇴화 경향이 두드러진다. 사람의 송곳니는 원숭이와는 달리 다른 이보다 특별하게 돌출해 있지 않다. 또 사랑니는 평생 묻혀 있는 채 나지 않기도 하고 이빨의 싹조차 생기지 않기도 한다.

⑤ 버금젖: 사람은 보통 유두(젖꼭지)가 1쌍이다. 그런데 때로는 버금젖이라는 여분의 유두가 나타나는 경우가 있다. 여성과 남성을 불문하고 대개의 경우 겨드랑이에서 젖을 지나 사타구니를 잇는 선상에 나타난다.

1개나 2개에서 여러 개에 이르는 경우가 있고, 클 때는 여성의 유방만큼이나 되며, 드물기는 하지만 젖이 나오는 경우도 있다.

사람의 조상인 포유류 대부분이 몇 쌍의 유두를 가지고 있으며, 사람의 태아에도 십여쌍의 유두 바탕이 있다. 정상인 사람은 퇴화하여 나타나지 않으나 어떤 사람은 이상 발육하여 버금젖을 가지게 되는 것이다.

이상과 같은 흔적 기관에서 우리는 진화를 생각해 볼 수 있다.