게놈의 모든 구성 요소 우주에서도 발견돼

문광주 기자 / 기사승인 : 2022-04-27 16:55:45
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- 운석에서 마지막 두 개의 누락된 DNA 염기, 시토신(Cytosin)과 티민(Thymin)도 감지
- 게놈의 모든 구성 요소 우주에서도 발생, 한때 충돌을 통해 지구에 도달할 수 있음 증명
- 오늘날 생명체에서 발견되는 완전한 핵염기 세트가 생명체가 탄생했을 때 이미 지구에서 이용 가능했다는 증거

운석에서 발견된 DNA 염기
운석에서 5개 게놈 문자 모두에 대한 완전 검출


하늘에서 온 생명 구성 요소:
최근에 연구원들은 운석에서 마지막 두 개의 누락된 DNA 문자인 DNA 염기 시토신(Cytosin)과 티민(Thymin)도 감지했다. 이것은 이제 게놈의 모든 구성 요소가 우주에서도 발생하고 한때 충돌을 통해 지구에 도달할 수 있음을 증명한다. 이러한 DNA 구성 요소는 아마도 성간 먼지 입자에서 형성된 다음 운석에 의해 지구로 옮겨졌을 것이다. 

▲ DNA 염기와 같은 생명체의 구성 요소는 한때 우주에서 지구로 옮겨질 수 있었다.

© NASA Goddard/ CI Lab, Dan Gallagher


생명의 중요한 구성 요소는 "원시 수프"에서 생겨난 것이 아니라 운석과 혜성을 통해 젊은 지구에 도착했을 수도 있다고 오랫동안 가정했다. 우주 탐사선의 측정 데이터와 운석 샘플 분석은 설탕, 아미노산 및 일부 DNA 염기와 같은 유기 화합물이 이러한 천체의 먼지와 얼음에 포함될 수 있음을 보여준다.

지상파 DNA와 RNA를 구성하는 5개 염기 중 3개는 이미 천체에서 검출됐다. 2개의 퓨린 염기인 아데닌과 구아닌은 분자 구조가 2개의 고리로 구성되어 있고, 피리미딘 염기인 우라실은 RNA에서 발생하고 단 하나의 링으로 구성됐다.

"콜드 브루(Cold Brew)"에서 추출

홋카이도 대학의 오바 야스히로가 이끄는 팀도 운석에서 사라진 두 개의 피리미딘 염기를 추적하는 데 성공했다. 연구를 위해 그들은 세 개의 탄소질 운석인 Murchison, Murray 및 Tagish Lake의 샘플을 특별하고 특히 부드러운 추출 과정에 적용했다. 그들은 두 가지 특히 취약한 염기인 시토신과 티민이 이전에 사용된 방법으로 파괴됐다고 의심했기 때문이다.

연구팀은 이전 접근법과 달리 뜨거운 개미산을 사용해 지상 샘플에서 분자를 추출하지 않고 대신 냉수와 초음파를 사용했다. NASA 고다드 우주 비행 센터의 공동 저자인 제이슨 드워킨(Jason Dworkin)은 "우리는 뜨거운 차보다 콜드 브루와 같은 기술을 사용했기 때문에 더 섬세한 연결에 부드러웠다"고 설명했다. 그런 다음 추출물을 크로마토그래피 및 질량 분석을 사용하여 분석했다.

시토신, 티민 및 그 전구체 발견

분석은 성공적이었다. "우리는 시토신, 티민 및 우라실을 포함한 다양한 피리미딘 핵 염기뿐만 아니라 이소시토신, 이미다졸-4-카르복실산 및 6-메틸우라실과 같은 이러한 염기의 여러 구조적 이성질체를 확인했다"고 과학자들은 보고했다. 운석 물질의 이러한 염기와 전구체의 농도는 수십억분의 1로 극도로 낮아 이론적으로 오염을 통해 물질에 들어갈 수 있을 정도로 낮다.

이러한 오염을 배제하기 위해 연구자들은 머치슨 운석이 발견된 토양 샘플도 분석했다. 예상대로 일부 DNA 염기 및 관련 분자가 감지되었지만 전부는 아니다. 또한 이러한 화합물 중 일부의 구조는 운석 물질의 구조와 다르다. 따라서 팀은 DNA 염기가 오로지 육상 오염을 통해서만 샘플에 들어갔을 가능성은 없다고 생각한다.

완전한 핵염기 세트

이제 운석 샘플에서 게놈의 5가지 "문자"를 모두 식별할 수 있게 되었다. 따라서 이러한 생명 구성 요소는 한때 우주 먼지와 운석을 통해 초기 지구에 도달했을 수 있다. 공동 저자인 NASA 고다드 우주 비행 센터의 대니 글래빈(Danny Glavin)은 "오늘날 생명체에서 발견되는 완전한 핵염기 세트가 생명체가 탄생했을 때 이미 지구에서 이용 가능했다는 증거를 얻었다"고 설명했다.
(Nature Communications, 2022, doi: 10.1038/s41467-022-29612-x)
출처: NASA/고다드 우주 비행 센터

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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