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미생물이야기 지구 전체 빙하기 원인은 박테리아… 또 일어날 수도
2013-07-31 17:25:21
이엠생명과학연구원

지구 전체 빙하기 원인은 박테리아… 또 일어날 수도

약 45억년 전 탄생한 이래 지구는 여러 차례 빙하기를 맞았는데 이 때 적도지방까지 꽁꽁 얼어붙게 된 이유는 학계의 수수께끼로 남아 있었다.

캘리포니아공대(칼텍) 과학자들은 미국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실린 연구보고서에서 이것이 시아노박테리아, 즉 광합성미생물 때문이라고 주장하고 이런 일이 장차 또 일어날 가능성도 있다고 경고했다.

연구진은 23억년 전에 일어난 첫번째이자 최악의 빙하기 때 박테리아가 갑자기 물을 분해해 산소를 발생시키는 능력을 갖게 됐으며 이렇게 대량 방출된 산소가 지구를 따뜻하게 덮어주던 대기권의 메탄을 파괴했을 것이라고 주장했다.

이들은 이같은 가정을 모델로 만들어 실험한 결과 지구가 영원히 얼어붙지 않고 다시 따뜻해진 것은 태양에 대한 위치 때문이었다고 밝혔다.

이들의 연구에 따르면 첫 빙하기 이전 태양은 지금에 비해 85%의 밝기에 그쳤지만 지구의 기온은 온난했다. 이는 지구 대기권에 온실가스 역할을 하는 메탄이 가득 차 있었기 때문이다.

지금까지 과학자들은 약 38억년 전 쯤 물을 이용해 광합성을 하는 첫 유기물로 진화한 시아노박테리아가 등장해 광합성의 부산물로 산소를 만들어내게 됐을 것으로 믿어왔다.

그러나 칼텍 연구진은 고대 암석을 조사한 결과 23억년 전까지는 이런 유기물이 있었다는 증거를 발견하지 못하게 되자 다음과 같은 시나리오를 만들어냈다.

빙하기가 진행되면서 빙하는 여러 차례 양극지방에서 중위도 지역으로 움직였으며 다시 극지방으로 물러날 때 토양을 잠식해 바다에 엄청난 양의 영양분을 풀어 넣었다.

이때까지만 해도 지구상에는 동물도 식물도 없었기 때문에 시아노박테리아가 영양분을 독차지해 폭발적으로 증식했다.

광범위한 영역에 퍼져있던 시아노박테리아는 지구를 지배하게 되었고 곧 엄청난 양의 산소를 배출하게 됐다.

컴퓨터 모델 연구 결과 대기권의 메탄은 10만년 안에 대부분 파괴됐을 것으로 보이며 몇백 만년 안에 파괴된 것은 확실하다. 메탄은 현재 온실가스로 불리는 이산화탄소보다 훨씬 단열성이 높은 기체이다.

이후 지구의 기온은 섭씨 영하 50도까지 떨어졌고 적도 지방을 덮은 얼음 두께가 1.6㎞나 됐다.

이때 대부분의 유기물은 죽었으며 생명체는 열수구 부근이나 땅 속에서 간신히 생존했다.

오늘날에도 생명체들은 바위를 먹고 끓는 물에서 헤엄치고 냉동상태에서 몇 천년을 버티는 등 믿기 어려울 정도의 강인함을 보이고 있다.

여기에 진화가 개입하기 시작, 살아남은 일부 유기물은 산소를 호흡하는 쪽으로 적응했으며 이처럼 산소를 사용하는 능력이 생명체가 보다 복잡하게 진화하는 원동력이 됐다.-

이같은 시나리오는 생명체들이 어떻게 빙하기에서 벗어났느냐 하는 의문을 낳는다.

연구진은 변화한 생물과 화학작용이 온실 시대를 초래할 만한 이산화탄소의 축적을 가져왔을 것이며 이때 지구 전체의 기온은 아마도 섭씨 50도까지 올라갔을 것을 것이라는 증거가 있다고 말했다.

조 커슈빈크 교수는 "당시 지구가 태양으로부터 조금만 더 멀었더라면 극지방의 기온은 이산화탄소를 드라이아이스로 만들 정도까지 내려가 온실효과를 막았을 것"이라고 지적했다.

그는 한 세대, 또는 수백년 안에 지구 전역에 빙하기가 다시 찾아올 가능성은 없지만 환경을 파괴하면 다시 빙하기가 올 수도 있다고 말했다.




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