생물과 무생물은 어떻게 구분할 수 있을까. 언뜻 보기에 너무 간단한 질문이 토양이나 암석 혹은 위성 조각에 대한 질문일 경우 대답하기 어려워진다. 이런 물질들이 살아 있는 세포나 죽은 미생물들을 함유하고 있을까 러시아 과학 아카데미 미생물학 연구소의 연구진은 생물과 무생물의 주요한 차이는 다음 네 가지의 주요 원소의 유무와 일정한 상관 관계라고 생각한다: 인, 황, 칼륨, 칼슘. 어떤 물질이 어떤 원소로 구성되었는지 알아 보기 위해 그들은 전자-현미경(electron-microscopic) 뢴트겐 분석법을 이용했다.

자연 상태에서 입자 상태의 물질이 생물인지 아닌지를 알아보려면 다음의 두 가지 조건을 살펴 본다. 첫째, 입자의 형태가 세포와 비슷한지. 둘째, 탄소를 포함하고 있는지. 동시에 상기 4가지 원소의 함유 여부와 구성 비율을 검사한다. 만일 세포를 닮은 실험 입자에 이들 중 한 가지라도 존재하지 않는다면 살아 있지 않으며 이전에도 결코 생명이 있었던 적이 없다고 결론을 내려도 된다.

연구진은 인과 황, 칼륨과 칼슘의 수적 상관 관계를 살펴 보았다. 이 관계는 미생물 세포의 생리학적 상태에 달려 있다. 포자나 낭의 형태로 소생(anabiosis) 상태에 있는 세포에서는 왕성하게 활동하는 세포에 비해서 “칼륨/칼슘” 수치는 높고 “인/황” 수치는 낮게 나타난다.

죽었거나 미이라 상태라면 인과 황의 수치는 줄어들고 칼륨의 수치는 변하며 규소의 양이 증가한다. 죽은 세포는 일부 원소를 상실하지만 주변의 원소가 이 자리를 채우며 인과 황은 결코 사라지지 않는다.

연구진은 남극의 영구 동결토 샘플에 자신들의 방법을 실험했다.

극도로 위생적인 조건 하에서 연구실로 가져온 샘플은 먼저 해동하고 얇은 층으로 전자-현미경구리망으로 옮긴다. 전자 광선 폭격을 가하면 스펙트럼이 나타나는데 해당 원소의 파장을 가지는 피크(peak)과 백그라운드 방사선으로 이루어져 있다. 컴퓨터 프로그램은 백그라운드에 대한 피크의 면적과 각기 다른 피크의 면적의 관계를 계산한다.

분석 결과 세포와 형태가 비슷한 입자를 분리해 내었으며 4가지 바이오제닉(biogenic) 원소가 포함되어 있었다. 또한 P/S와 K/C의 상관 관계는 소생 상태의 미생물 세포의 그것과 동일했다. 이를 바탕으로 연구진은 영구 동결층에는 포자와 낭 형태의 미생물이 포함되어 있다는 결론을 내렸다. 그리고 이 결론은 영양 환경에서 이 미생물을 배양함으로써 확인했다.

뢴트겐 마이크로 분석법은 지구상의 극한 환경이나 우주에서 생명체를 찾을 경우 뿐 아니라 일반적인 상황에서도 활용할 수 있다. 빵을 구울 때나 포도주를 만들 때 미생물은 매우 중요하다. 원소 분석은 미생물 배양의 기능적 상태를 진단하기 위해 사용할 수 있을 것이다.

출처 : KISTI, 생물과학 등 록 일 2002-05-24 원문출판일 2002년 05월 17일

http://informnauka.ru/rus/2002/2002-05-17-02_150_r.htm

운영자, 다른기사보기기사등록일시 : 2003.07.26 06:59

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