사이언스타임즈

소행성 베누(Bennu) 표본에서 검출된 아미노산(글리신·glycine)이 액체 상태 물이 있는 환경이 아니라 극저온 우주 환경에서 방사선을 받아 생성된 것으로 보인다는 분석 결과가 나왔다.

연구팀이 분석한 소행성 베누(Bennu)의 시료 ⓒJaydyn Isiminger / Penn State 제공

미국 펜실베이니아주립대 앨리슨 바진스키 교수팀은 10일 미국 국립과학원회보(PNAS)에서 베누 시료에서 검출된 글리신의 동위원소를 분석, 태양계 초기 방사선이 존재하는 환경 얼음 속에서 만들어졌을 가능성이 크다는 결론을 얻었다고 밝혔다.

바진스키 교수는 "이 결과는 소행성에서 아미노산이 형성되는 방식에 대한 전통적인 관점을 뒤집는다"며 "이는 생명 구성 요소들이 액체 상태의 물이 있을 때만이 아니라 매우 다양한 경로와 조건에서 형성될 수 있음을 보여준다"고 말했다.

연구팀이 분석한 베누 시료는 2016년 발사된 미항공우주국(NASA) 소행성 탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 지구에서 1억3천만㎞ 떨어진 곳에서 태양 궤도를 돌고 있는 500ｍ 크기의 소행성 베누에서 채취해 2023년 지구로 가져온 것이다.

오시리스-렉스는 2년여 동안 베누 주위를 돌며 탐사 활동을 벌이다 베누 표면에 착륙해 로봇팔로 푸석푸석한 흙과 자갈 등 표본 250ｇ을 채취해 돌아왔다.

베누의 46억년 된 암석 표본에서는 단백질과 펩티드를 구성하는 분자인 아미노산과 포도당(글로코스) 및 유전물질 리보핵산(RNA)의 재료가 되는 당류가 발견됐으나 이런 생명 구성 물질이 어떻게 형성됐는지는 수수께끼로 남아 있다.

소행성 베누(Bennu) ⓒNASA 제공

연구팀은 탄소 원자 2개로 이루어진 가장 단순한 아미노산인 글리신에 주목했다. 글리신은 생명의 기본 구성 요소 중 하나로 서로 연결돼 단백질이 되고, 단백질은 세포 구성부터 화학반응 촉매 역할까지 다양한 생물학적 기능을 수행한다.

지금까지 글리신은 액체 물이 존재하는 조건에서 시안화수소, 암모니아, 알데히드 또는 케톤이 반응해 형성되는 스트레커 합성(Strecker synthesis)에 의해 만들어진다는 가설이 받아들여져 왔다.

연구팀은 이 연구에서 정밀 측정 장비를 이용해 베누를 구성하고 있는 동위원소(탄소-13과 질소-15 등)를 측정하고, 그 결과를 1969년 호주에 떨어진 머치슨(Murchison) 운석에서 발견된 아미노산 분석 결과와 비교했다.

동위원소는 탄소-13이나 질소-15처럼 원자번호는 일반적인 탄소-12나 질소-14와 같지만 질량이 다른 원소로, 물질을 이루고 있는 동위원소 구성을 분석하면 그 물질이 생성된 경로를 추적할 수 있다.

분석 결과 베누에서 검출된 글리신은 액체 상태의 물 속에서 형성된 것이 아니라 태양계 초기 외곽의 방사선에 노출된 극저온 얼음 속에서 형성됐을 가능성이 큰 것으로 밝혀졌다.

반면에 머치슨 운석의 아미노산은 액체 상태 물과 비교적 온화한 온도 환경에서 형성된 것으로 분석됐다. 이는 머치슨 운석이 떨어져 나온 고대 천체에도 초기 지구와 유사한 환경이 존재했을 가능성을 시사한다.

논문 공동 제1저자인 오펠리 매킨토시 박사는 "아미노산이 중요한 이유 중 하나는 지구에서 생명이 시작되는 과정에 아미노산이 큰 역할을 했다고 생각하기 때문"이라며 "이 연구는 베누와 머친슨 운석의 모천체가 태양계 내에서도 화학적으로 서로 다른 영역에서 기원했을 가능성을 시사한다"고 말했다.

◆ 출처 : PNAS, Allison A. Baczynskia et al., 'Multiple formation pathways for amino acids in the early Solar System based on carbon and nitrogen isotopes in asteroid Bennu samples', https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2517723123