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40억 년 전 지구 생명체 기원에 중요한 역할을 한 물질이 발견됐다. 초기 생명체가 형성되는 데에는 유전 정보를 저장하는 짧은 뉴클레오타이드 가닥, 세포의 주요 기능을 하는 짧은 아미노산 사슬(펩타이드), 세포벽 구조를 형성하는 지질 등 3가지 성분이 필수다.

과학자들은 ‘인산화’라고 불리는 화학 반응을 통해 세 성분이 결합해 생명체가 탄생했을 거라고 추정하지만, 지금까지 초기 지구에 존재했을 법한 인산화 물질을 발견하지 못했다.

라마나라야난 크리시나무르티 미국 스크립스연구소 화학부 교수팀은 초기 지구 환경을 재현한 실험실의 다양한 온도 조건 하에서 디아미도포스페이트(DAP)라는 물질이 생명체의 필수 성분들을 인산화시키는지 실험했다.

그 결과 DAP는 물이나 반죽 상태인 RNA의 구성성분 뉴클레오사이드 네 가지를 각각 인산화시켰다. 또 초기 지구에 존재했던 유기화합물인 ‘이미다졸’과 물이 섞인 DAP는 지질의 구성 성분인 글리세롤과 지방산을 효율적으로 인산화시켰고, 그 결과 세포소기관 중 하나인 소낭(vesicles), 즉 인산지질 주머니가 형성됐다. 실온에서 물에 담긴 DAP는 다양한 형태의 아미노산을 인산화시킨 뒤 짧은 펩타이드 사슬로 분자를 연결시켰다.

연구팀은 이전 연구에서 DAP가 여러 형태의 당을 효율적으로 인산화시켜 ‘인 함유 탄수화물’을 만들 수 있음을 보였다. 인 함유 탄수화물은 초기 생명체 형성에 관여했을 가능성이 있는 물질이다. 이번 연구는 DAP가 생명체 기원에 훨씬 더 중심적인 역할을 했음을 시사한다.

연구팀은 향후 생명이 생기기 전에 지구에 있었던 DAP의 잠재적인 원천이나, 유사하게 작용하는 인-질소 화합물을 탐색할 계획이다. 크리시나무르티 교수는 “적절한 조건에서 인-질소 화합물을 만든 초기 광물이 있을 수 있다”며 “이미 우주의 성간 공간의 가스와 먼지에서 인-질소 화합물에 대한 증거를 발견했으므로 그 물질이 생명체의 단위 분자 출현에 역할을 했다는 것은 확실하다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 화학’ 11월 6일자 온라인판에 실렸다.

doi:10.1038/nchem.2878