토리군의 생물노트

2006년 김 교수는 모계유전을 하는 미토콘드리아 DNA도 분석했다. Y염색체가 아버지를 통해 아들에게만 전달되는 부계유전을 하는 것과 달리 미토콘드리아 DNA는 어머니를 통해 아들과 딸 모두에게 전달된다. 더욱이 미토콘드리아 DNA는 돌연변이율이 높고, 교차가 일어나지 않는다는 장점이 있다. 이 때문에 인류의 진화과정에서 일어나는 돌연변이 정보인 하플로타입 상태를 분석해 조상을 추적해 낼 수 있다.

하플로타입이란 일련의 특이한 염기서열이나 여러 유전자들이 가깝게 연관돼 한 단위로 표시될 수 있는 유전자형을 가리킨다. 하플로그룹은 같은 미토콘드리아 DNA 유전자형을 가진 그룹으로 보면 된다. 한국인은 3명 가운데 1명꼴로 몽골과 중국 중북부의 동북아시아에 많이 분포하는 하플로그룹D 계통이 가장 많았고, 전체적으로 한국인의 60% 가량이 북방계로, 40% 가량이 남방계로 분류됐다.

유전적인 분화 정도를 통해 분석한 결과, 한국인은 중국 조선족과 만주족 그리고 일본인 순으로 가까웠다. 그러나 중국 한족은 베트남과 함께 다른 계통에 묶여 한국인과는 유전적으로 다소 차이를 보였다. 동북아시아에 속한 중국 북경의 한족은 한국인과 다소 비슷한 결과를 보였지만 중국 남방의 한족과는 유전적으로 차이가 있었다.

특히 만주족과 중국 동북 3성인 랴오닝(遼寧)·지린(吉林)·헤이룽장(黑龍江)에 살고 있는 조선족은 중국 한족보다는 한국인과 유전적으로 더 가까웠다. 이 때문에 김 교수는 “과거 한반도와 만주 일대에서 활동했던 고구려인의 유전적 특성은 중국 한족 집단보다 한국인 집단에 더 가깝다”고 밝혔다.

이와 함께 최근 역사학계에서는 중국 한족을 물리치고 중원을 점령했던 금나라의 여진족(훗날 만주족)이 신라인의 후예라는 주장이 제기되고 있다. 금나라의 역사를 기록한 금사(金史)에는 “금태조가 고려에서 건너온 함보를 비롯한 3형제의 후손이다”는 대목이 나온다. 또 금을 계승한 청나라의 건륭제 때 집필된 ‘흠정만루원류고’에는 금나라의 명칭이 신라 김(金)씨에서 비롯됐다는 내용도 등장한다.

<한국인의 유전체 염기서열을 분석해 보면 우리의 유전자가 누구와 가까운지 알
수 있다. 사진은 생명공학기업인 마크로젠이 소개한 한국인 유전자 지도 초안

2008년 일단의 과학자들은 밀러의 미발표 실험결과를 분석하여 학게에 보고했는데, 그 과정에서 반세기 동안 방치되었던 잔유물에서 22개의 아미노산이 발견되었으며, 그중 10개는 1952년 실험 당시에 탐지되지 않았던 새로운 것으로 밝혀졌다(참고논문 2). 이제 과학자들은 두 번째 단계로 1958년에 행해진 밀러의 다른 실험을 분석하는 작업에 착수하였다. 당시 밀러는 메탄, 암모니아, 이산화탄소, 황화수소의 혼합물 속에서 전기 스파크를 일으켰는데, 이러한 기체 조성은 초기 화산에서 뿜어져 나왔던 기체와 유사하기 때문에, 1952년 실험에서 사용됐던 가스보다 화산가스에 보다 근접한 것으로 생각된다. 그 결과 생성된 건조 슬러지는 유리 바이알에 담긴 채 두꺼운 박스 안에 넣어져, 실온에서 50년 이상 방치되어 왔다. 워싱턴 D.C, 소재 카네기 과학연구소의 헨더슨 짐 클리브스 박사(유기화학)는 이 슬러지를 (1950년 당시보다 10억 배 이상 감도가 뛰어난) 현대적 장비와 기법을 이용하여 분석했다.

PNAS 3월 21호(온라인판)에 기고한 논문에서, 클리브스 박사는 "1958년 실험의 잔유물에서는 23개의 아미노산이 발견됐는데, 그중 6개가 황을 포함하고 있다."고 밝혔다(참고논문 1). "내가 잔유물에서 발견한 아미노산에는 L형과 R형이 동일한 비율로 포함되어 있는데, 이는 잔유물에 포함된 유기화합물이 - 바이알에 침투한 미생물이 아니라 - 실험에 의해 생성되었다는 것을 시사한다. 왜냐하면 살아 있는 세포는 L형 아미노산 한 가지만을 만들고 사용하기 때문이다."라고 그는 덧붙였다. "클리브스 박사의 새로운 분석 결과가 주목을 받는 이유는 그가 발견한 아미노산의 가짓수가 1952년에 발견된 것보다 많기 때문만은 아니다. 더욱 중요한 것은, 그가 새로 발견한 `황을 포함하는 두 개의 아미노산`(시스테인, 메티오닌)이 생물의 대사과정에서 매우 중요한 역할을 하기 때문이다. 시스테인과 메티오닌은 1952년의 실험에서는 발견되지 않았다."라고 조지아 공대의 니콜라스 허드 박사(생화학)는 논평했다. (허드 박사는 이번 실험에 참여하지 않았다.)

클리브스 박사는 `황을 포함하는 아미노산` 외에도 트레오닌, 류신, 이소류신을 발견했는데, 이 역시 밀러가 실시한 다른 방전실험에서 발견되지 않은 것들로, 생물의 특정 대사과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. "클리브스 박사의 실험에서 풍부한 유기화합물이 발견된 것은, 1958년 밀러가 사용한 기체에 황화수소가 포함되어 있었기 때문인 것으로 보인다. 현재 `지구의 원시 대기를 구성한 기체가 정확히 무엇이었는가?`에 대해 많은 논란이 있지만, 대부분의 과학자들은 화산 분출물이 대기에 황화수소를 공급했을 것이라는 점에 대해 이의를 제기하지 않고 있다."고 허드 박사는 말했다.

`생명의 기원` 문제는 뜨거운 논쟁거리 중의 하나이며, 지구의 원시 수프(primordial soup)에 포함되어 있던 先생물적 화학물질(prebiotic chemicals)이 어디에서 유래했는지는 아직도 미스터리로 남아 있다. 일부 과학자들은 생물이 심해의 열수구(hydrothermal vents)에서 유래했다고 주장해 왔는데, 이곳은 따뜻하고, 화학적으로 활성이 있고, 미네랄이 풍부한 수프가 해저에서 용솟음쳐 나오는 곳이다. 한편 최근의 분석들은 상당수의 선생물적 화학물질이 - 밀러의 실험 결과와 마찬가지로 - 불꽃이 난무하고 수증기로 가득 찬 화산 분출물 속에서 생성되었다는 것을 암시하고 있다. 그러나 클리브스 박사의 실험 결과는 이러한 화학물질들이 운석을 통해 지구에 전달됐을 가능성도 함께 제기하고 있다. "밀러가 1958년에 사용했던 기체의 조성은 흥미롭게도 (탄소가 풍부한) 운석에서 검출된 성분의 조성과 거의 일치한다."고 클리브스 박사는 말했다.

<참고논문>
1. Henderson J. Cleaves et al,"Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment", PNAS March 21, 2011, Published online before print March 21, 2011, doi: 10.1073/pnas.1019191108(무료로 다운로드 가능)
2. Cleaves et al, "The Miller Volcanic Spark Discharge Experiment", Science 17 October 2008: Vol. 322 no. 5900 p. 404, DOI: 10.1126/science.1161527

출처 : http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/03/long-neglected-experiment-gives-.html?ref=hp