생명은 언제부터 생겼을까?
생명체는 약 35억 년 전에 처음으로 진화했습니다. 이 증거는 미세 화석이라고 불리는 현미경의 도움 없이는 볼 수 없는 너무 작은 화석과 스트로마톨라이트라고 불리는 남아프리카와 호주의 고대 암석 구조의 형태를 취합니다. 스트로마톨라이트는 진흙을 가두는 얇은 미생물 막을 형성하는 미생물에 의해 생성됩니다. 시간이 지남에 따라 이러한 진흙, 미생물 매트의 층이 층을 이루는 암석 구조인 스트로마톨라이트로 축적될 수 있습니다. 스트로마톨라이트는 오늘날에도 여전히 미생물에 의해 생성됩니다. 이 현대 스트로마톨라이트는 지구에서 가장 오래된 생명체의 증거를 제공하는 고대 스트로마톨라이트와 현저하게 유사합니다. 현대의 스트로마톨라이트와 고대의 스트로마톨라이트는 모양이 비슷하며 단면에서 볼 때 둘 다 얇은 박테리아 시트에 의해 생성된 동일한 미세한 층을 보여줍니다. 고대 시아노박테리아의 미세 화석은 때때로 이 층에서 확인될 수 있습니다.
생명은 어디에서 시작되었을까?
과학자들은 조수 웅덩이와 온천을 포함하여 생명의 기원에 대한 여러 가능한 위치를 탐색하고 있습니다. 그러나 최근 일부 과학자들은 생명이 심해 열수 분출구 근처에서 시작되었다는 가설을 좁혀왔습니다. 이 통풍구에서 발견되는 화학 물질과 그들이 제공하는 에너지는 생명체의 진화에 필요한 많은 화학반응에 연료를 공급했을 수 있습니다. 또한, 생물학자들은 현대 유기체의 DNA 염기서열을 사용하여 가장 최근의 공통 조상을 잠정적으로 추적했습니다. 극도로 높은 온도에서 살았던 수생 미생물에 대한 모든 생명의 열수 분출구 거주자의 유력한 후보! 여러 증거가 생명이 깊은 바다 분출구 근처에서 시작되었다는 가설과 일치하지만 확실하지 않습니다. 조사가 계속되고 결국 생명의 기원에 대한 다른 장소를 가리킬 수 있습니다.
생명은 어떻게 생겼을까?
생물은 엄청나게 복잡합니다. 그러나 이 모든 복잡성이 원시 수프에서 완전히 형성된 것은 아닙니다. 대신 생명은 거의 확실히 일련의 작은 단계에서 시작되었으며, 각 단계는 이전에 진화한 복잡성을 기반으로 합니다. 간단한 유기 분자가 형성되었습니다. 뉴클레오티드인 모든 생명체의 유전물질인 DNA 같은 핵산을 이루는 단위체와 유사한 단순한 유기 분자는 생명의 구성 요소이며 그 기원에 관여했음에 틀림없습니다. 실험에 따르면 유기 분자는 초기 지구의 대기에서 합성되어 바다로 비처럼 쏟아졌을 수 있습니다. 복제 분자가 진화하여 자연선택을 하기 시작했습니다. 모든 생물은 번식하여 유전 물질을 복사하여 자손에게 전달합니다. 따라서 유전 정보를 암호화하는 분자를 복사하는 능력은 생명 기원의 핵심 단계입니다. 유전자 없이는 생명체가 존재할 수 없습니다. 이 능력은 아마도 처음에 RNA 자기 복제자의 형태로 진화했을 것입니다. 즉, 스스로를 복제할 수 있는 RNA 분자입니다. 많은 생물학자들은 이 단계가 RNA가 유전 정보를 저장하고 자신을 복제하고 기본적인 대사 기능을 수행하는 많은 일을 하는 "RNA 세계"로 이어졌다고 가정합니다. 다양한 종류의 분자인 대부분 DNA, RNA 및 단백질에 의해 수행되지만 RNA 세계에서는 RNA가 모든 작업을 수행합니다. 여기서 RNA란 핵산의 일종으로 디옥시리보라는 핵산을 가지고 있고 필요한 단백질을 합성할 때 직접적으로 작용하는 고분자 화합물입니다.
자기 복제는 자연선택의 문을 열었습니다. 자가 복제 분자가 일단 형성되면 이 초기 복제자의 일부 변이체는 다른 것보다 더 나은 복제 작업을 수행하여 더 많은 자식을 생성했을 것입니다. 이러한 슈퍼 리플리케이터는 더 보편화되었을 것입니다. 즉, 그중 하나가 슈퍼 슈퍼 리플리케이터가 될 수 있는 방식으로 실수로 만들어지기 전까지는 그 변형이 인계받았습니다. 이러한 연속적인 자연선택 과정을 통해 복제 분자의 작은 변화가 결국 안정적이고 효율적인 복제 시스템이 진화할 때까지 축적되었습니다. 복제하는 분자는 세포막으로 둘러싸여 있습니다. 유전 물질을 둘러싼 막의 진화는 두 가지 큰 이점을 제공했습니다. 유전 물질의 산물을 가까이에 둘 수 있고 이 원형 세포의 내부 환경이 외부 환경과 다를 수 있다는 것입니다. 세포막은 매우 유리하여 이렇게 갇힌 복제자가 다른 복제자를 빠르게 압도했습니다. 이 돌파구는 현대 박테리아와 매우 유사한 유기체를 발생시켰을 것입니다. 일부 세포는 현대의 대사 과정을 발전시키기 시작했고 오래된 형태의 대사 과정을 가진 세포를 능가했습니다. 이 시점까지 삶은 아마도 대부분의 직업에서 RNA에 의존했을 것입니다. 그러나 일부 세포나 세포 그룹이 서로 다른 기능을 위해 서로 다른 유형의 분자를 사용하도록 진화했을 때 모든 것이 바뀌었습니다. DNA가 유전 물질이 되고 단백질이 세포의 기본 대사 반응을 담당하고 RNA는 DNA에서 세포의 단백질 생성 센터로 정보를 전달하는 메신저 역할로 강등되었습니다. 이러한 혁신을 통합한 세포는 RNA 기반 대사로 구식 세포를 쉽게 능가합니다. 다세포성 진화는 이미 20억 년 전 일부 세포는 특수 기능을 복제하고 진화한 후 각자의 길을 가던 것을 멈췄습니다. 그들은 아래 사진의 12억 년 된 화석화된 홍조류와 같은 다세포 유기체의 지구의 첫 번째 계보를 낳았습니다.
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