무생물발생, 암석범우주생명론 그리고 전위

인류가 지구 표면에만 머물러 있던 시절, 생명의 기원은 추측과 논쟁의 영역으로 남아 있었다. 초기 우주 탐사의 중요한 목표 가운데 하나는 지구 밖 생명 가능성에 관한 데이터를 모으는 일이었다. 사람들은 그런 정보가 지구와 우주 전체에서 생명이 어떻게 시작되었는지에 대한 수수께끼를 풀어 주리라 기대했다. 그러나 안타깝게도 태양계 탐사는 이 주제에 대한 정보를 거의 주지 못했다. 화성에서 발견된 몇몇 원핵생물 화석과 타이탄에서 발견된 논쟁의 여지가 있는 비유기적 구조물들(나중에 무우 종족의 고대 유물로 판명됨) 외에는, 지구 밖 태양계에서 생명의 흔적은 없었다. 암흑기 이후 유로파에서 상당한 양의 생명체가 발견되었다는 오보가 돌기도 했지만, 이는 5세기 AT의 잊힌 생명과학 실험으로 밝혀졌다.

가장 고무적이었던 발견은 화성 화석이었다. 그중 가장 최근의 표본은 어느 정도 확실하게 노아기 말기로 연대가 측정되었다. 그러나 살아남은 DNA는 발견되지 않았고(그 유기체들이 DNA를 썼다고 가정하더라도), 그 유기체가 어떤 경로로 지구에서 화성으로 옮겨 갔는지 판단하는 것도 불가능했다. 당시 일부 우주생물학자는 이 유기체들이 화성에서 기원했으며, 지구 역사의 명왕누대와 대략 겹치는 화성의 노아기 동안 일부가 지구로 이동했다고 제안했다. 다른 학자들은 당시 두 세계 모두에서 대규모 운석 충돌이 빈번했던 덕분에 미생물이 양방향으로 교환되었을 것이라 추정했다.

따라서 화성 화석의 발견만으로는 당시 지구 생명의 기원에 관한 두 가지 주요 이론을 확인하거나 반증할 수 없었다. 하나는 행성 표면에서 유기 화합물이 우연히 형성되어 자기 복제 생명체가 자연 발생했다는 자연발생설이고, 다른 하나는 암석 분출물 속에 실려 한 세계에서 다른 세계로 생명이 옮겨 갔다는 암석범종설이다. 또 다른 초기 경쟁 이론인 혜성 범종설은 여러 혜성체를 조사한 결과, 태양계의 다른 지역(물론 지구와 화성은 제외한다)이 무균 상태이고 화석도 없다는 사실이 밝혀지면서 비교적 일찍 힘을 잃었다.

이 시기에는 생물권을 거의 확실히 지닌 것으로 보이는 외계행성도 여럿 발견되었다. 예를 들어 83광년 떨어진 HD 3823 d는 상당한 양의 엽록소 존재를 시사하는 흡수 스펙트럼을 보였다. 탐사선과 마침내 유인 임무가 이런 근처 세계들에 도달하자, 수많은 유형의 외계 생태계가 발견되었고 우주생물학은 마침내 풍부한 데이터를 손에 넣었다. 그 데이터에서 현대 외계생물학이 태어났고, 오리온 팔 영역과 그 주변의 생명 세계들에서 생명이 출현하거나 유입된 여러 경로를 분류하는 체계도 함께 세워졌다.

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자연발생

태양계 밖에서는 완전히 발달한 생물권을 가진 행성들뿐 아니라, 생명 발달의 훨씬 이른 단계에 있는 세계들도 다수 발견되었다. 가장 흔한 생명 세계는 유체 매질 속에 단순한 단세포 유기체가 존재하는 유형으로 드러났다. 핵산을 정보 전달 장치로 쓰는 물 기반 단백질/지질 생명체는 가장 풍부한 단순 생명 형태 가운데 하나다. 이런 생명체는 대개 혐기성이며 산소가 풍부한 대기와는 관련이 없다. 실제로 지구 초기 역사 대부분의 단계를 대표하는 세계들을 찾아볼 수 있다. 특히 흥미로운 것은, 광합성 유기체 집단이 번성과 소멸을 거듭하면서 높은 산소 함량기와 낮은 산소 함량기가 번갈아 나타나는 띠형 철광층 발달 단계의 세계들이다.

그러나 더 흥미로운 것은 세포 생명의 전구체를 지닌 세계들일지도 모른다. 많은 세계에서 이런 원생생물 단계는 짧고 일시적이며, 발견된 전구체 생물권 가운데 일부는 이미 세포 생명으로 넘어가는 과도기에 있다. 하지만 다른 세계들은 겉보기에는 자기 복제 유기 분자 단계에 머물러 있으며, 이런 조건 덕분에 외계생물학자(Xenobiologists)는 자연발생의 여러 단계를 자세히 연구할 수 있다.

무생물 환경에서 생명체가 발달하는 가장 원시적 단계는 유기 단량체 단계다. 아미노산 같은 단순 유기 화학물질은 대개 세계 형성 후기 여러 방식으로 생성된다. 많은 경우 이런 유기 단량체 가운데 일부는 우주에서, 항성 탄생과 관련된 분자구름과 원시행성 구름 안에서 합성된다. 일부 차가운 세계는 수십억 년 동안 생명 이전 단량체 집단을 유지하며, 이런 화학물질이 행성 환경에 널리 퍼져 있음을 보여 준다. 소수의 세계는 단량체 단계에서 유기 중합체 단계로 나아가는 과정을 관찰하기 좋은 조건을 갖추고 있다. 40개 이상의 하위 단위를 지닌 중합체를 포함한 유기 수프로 이루어진 작은 웅덩이나 진흙 웅덩이는 젊은 지구형 세계에서 꽤 자주 발견된다.

다음 단계는 때때로 지질 세계 단계라고 불리며, 여러 사례가 알려져 있다. 흔히 원생생물이라 부르는 거품 같은 구조를 이루는 지방 분자 다발이, 자가 촉매 분자가 농축된 수프를 둘러싼다. 이런 수프의 가장 원시적 형태는 이른바 초순환 속에서 새로운 단백질 형성을 촉진하는 효소로 이루어진다. 다환 방향족 탄화수소(PAH)도 이런 조건에서 자기 복제 순환을 이룰 수 있다. 모든 원생생물이 거품 모양인 것은 아니다. 일부는 젤 형태를 띠고, 일부는 유기 중합체의 망상 구조이거나, 외부에 유기물이 달라붙은 단일 가닥으로 나타난다(예로 가스 거성 Big Bob의 소위 천사의 머리카락(Angel Hair)가 있다). 아주 오래된 원생생물권이 한두 개 발견되기는 했지만, 보통 이런 원생생물은 수백만 년 안에 다음 단계로 넘어간다. 그 다음 단계에서는 핵산 같은, 정보가 풍부하고 자기 복제하는 분자가 등장한다.

이러한 핵산 세계 단계의 예는 널리 퍼져 있으며, RNA, PNA, TNA, 심지어 DNA와 같은 분자들이

암석범우주생명론(Lithopanspermia)

유기 생명체는 대체로 우주에서 살아남기에 알맞지 않으므로, 한 세계에서 다른 세계로 옮겨 가려면 방사선 차폐와 저온·건조 환경에 견디는 능력이 필요하다. 많은 단순 유기체는 모든 생물학적 활동을 무기한 중단했다가 조건이 맞으면 다시 살아날 수 있다. 이런 유기체는 우주 여행 동안에도 방사선에서 보호받아야 하는데, 암석에 충분히 둘러싸여 있으면 그 보호를 얻을 수 있다. 따라서 이론적으로 대규모 충돌로 행성에서 튀어나온 암석 운석은 휴면 상태 유기체를 실어 나를 수 있다. 하지만 이 과정에는 제약이 몇 가지 있다. 방출 과정은 암석을 순식간에 탈출 속도까지 가속해야 하며, 방출된 물체 대부분은 그 과정에서 지나치게 가열되어 멸균된다. 탈출 속도가 낮은 세계일수록 이런 방출 사건에 필요한 초기 충돌 에너지가 적으므로, 방출된 암석이 살아 있는 생명체를 품고 있을 가능성도 그만큼 커진다.

태양계 안의 암석범우주생명론 사례는 꽤 흔하다. 옛 태양계에서 화성이 지구를 감염시켰는지, 아니면 그 반대였는지를 둘러싼 논쟁은 남아 있지만, 이 과정의 분명한 사례는 다른 곳에서 여러 차례 입증되었다. 초기 사례 가운데 하나는 Fortuna (Gamma Cephei b, 나중에 Silence로 알려짐)였는데, 지구형 위성 Hope (나중에 Anomie)에서 날아온 분출물에 감염된 가스 거성이었다.

그러나 더 장거리에서 일어나는 암석범우주생명론 형태도 확인되었다. 젊은 항성 요람의 에너지 넘치는 환경에서는 비슷한 나이의 별들이 서로 가까이 놓여 있다. 계산에 따르면 암석범우주생명론 사건은 그런 성단에서 별들의 행성계 사이에 평균 한 번꼴로 일어난다. 성단 초기에 어느 세계가 생명을 발달시키면, 그 생명이 근처 별을 도는 행성들까지 감염시킬 가능성이 높다. 이후 성단은 거의 확실하게 함께 움직이는 항성 흐름으로 흩어졌다가 결국 완전히 분산된다. 어떤 경우에는 두 별이 같은 성단에서 태어났다는 유일한 표지가, 둘의 나이가 비슷하고 생물권이 몇 가지 뚜렷한 특징을 공유한다는 사실뿐이다. 성단 M67은 완전히 흩어지지 않은 오래된 성단이며, 그곳에서는 여러 범우주생명론(Panspermia) 사건이 일어났다.

드문 경우지만 생명이 암석 분출물의 보호 없이 우주를 건너는 일도 가능하다. 다만 발원 세계와 목적지 세계가 매우 가까울 때만 그렇다. 이런 일은 위성들이 비교적 가까이 붙어 있는 거대 행성의 위성계에서 가장 자주 일어난다. 그 한 예가 Macrystis이며, 그곳에서는 포자가 모행성 가스 거성까지 전달되어 생명이 퍼졌다.

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전위

테라젠 팽창 같은 우주 항행 문명은 필연적으로 본래 고향 행성의 생명체를 함께 옮긴다. 때로는 그런 문명이 생물학적 폐기물을 표면이나 그 근처에 버리는 바람에 우연히 불모 세계를 감염시키기도 한다. 하지만 많은 경우 그 문명은 다른 세계에 인공 생물권을 의도적으로 세우거나 세우려 시도한다. 이런 사건을 전위 사건이라 하고, 의도적일 경우 지향적 범종설(Directed panspermia)라고 부른다. 외계 종족이 저지른 지향적 범종설의 첫 사례는 이른바 낙원 성단의 정원에서 발견되었다. 사실 이것은 성단이 아니라, 오래전에 다른 이름조차 알려지지 않은 Mysterians가 Puppis 지역에 테라포밍해 놓은 별개의 세계들 모음이다. 같은 시기 여러 추운 세계에서도 비슷한 암모니아 또는 메탄 기반 외계 생태계가 발견되었는데, 이들 대부분은 수백만 년 전 Muuh 제국의 버려진 확장 사업이 남긴 결과이거나, 그 피보호 종족인 부드러운 자들(Soft Ones)이 우연히 감염시킨 것으로 보인다.

다른 전위 사건도 확인되었다. Halogenic 아형의 많은 염소 풍부 세계는 7억 8천만 년 전에 조성된 뒤 명백히 버려졌고, Cybyota로 알려진 인공 테라포밍 군집은 지난 1,300만 년 안에 활동했다. 명백히 의도적인 전위의 또 다른 예는, 약 5억 년 전 여러 세계가 소위 Thiogens에 의해 비트리올릭 유형 생물권으로 씨 뿌려졌을 때 일어났다. 훨씬 더 오래된 일련의 전위 사건은 이름 없는 외계지성체(Xenosophont) 종 HIE236PPE와 연결되어 있다. 실제로 테라젠 팽창보다 앞선 확인된 전위 사건만 해도 테라젠 스피어 안에서 수백 건에 이른다. 여기에 인류와 인류에서 파생된 테라젠 문명이 테라포밍하거나 감염시킨 세계들까지 더하면, 전위 사건은 이 지역 우주에서 생명을 품은 세계의 대다수를 차지한다. 주목할 점은 이런 전위 사건을 일으킨 고대 문명 가운데 아직 존속하는 경우가 거의 없다는 사실이다. 다만 무우와 Jacks처럼 매우 느리게 발달하는 종은 예외다. 특히 이런 일이 더 작은 규모로 여러 차례 반복되었다는 점을 생각하면, 먼 과거 어딘가에서 하나의 매우 성공적인 "씨 뿌리는" 문명이 은하 전체를 자기 생명 형태로 뒤덮었으리라 예상할 법도 하다. 그러나 그런 일은 벌어지지 않았다. 이 지역의 생명 형태는 너무도 다양하고, 그중 많은 것이 독립적인 기원을 지녔기 때문이다. 따라서 적어도 은하수에서는, 어떤 요인이 그런 전면적 확산을 막았던 것으로 보인다.