생명체 3가지 기본 요소, 소행성 베누에서 모두 발견

곽노필의 미래창
염기·인산 이어 리보스 당 분자 확인
DNA에 필요한 디옥시리보스는 없어
생명체 ‘소행성·RNA 기원설’ 힘 실려

과학자들이 소행성 베누 표본에서 생명체에 필수적인 리보스(5탄당)와 포도당(6탄당)을 발견했다. 미국항공우주국의 우주선 오시리스렉스가 촬영한 소행성 베누. 2년간에 걸쳐 촬영한 사진을 합쳐 완성했다. 미국항공우주국 제공

우리가 아는 유형의 생명체, 즉 지구 생명체의 탄생에 필수적인 기본 구성 요소 모두가 소행성 표본에서 발견됐다.

일본 도호쿠대가 중심이 된 미-일 공동연구진은 2023년 미국항공우주국(나사)의 우주탐사선 오시리스렉스가 가져온 소행성 베누 표본에서 지구 생명체에 필수적인 5탄당(리보스)을 발견해 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스스’(Nature Geoscience)에 발표했다. 우주선이 가져온 표본은 121.6g이다. 이로써 생명체의 유전정보를 전달하는 RNA 분자를 구성하는 요소 중 이제껏 비어 있던 마지막 조각이 맞춰졌다.

앞서 과학자들은 베누 표본에서 핵산(DNA, RNA)의 기본 단위인 뉴클레오티드의 3가지 구성 요소 중 염기(아데닌, 티민, 구아닌, 시토신, 우라실)와 인산염을 찾아낸 바 있다. 그러나 둘 사이를 연결해주는 당 분자(리보스 또는 디옥시리보스)는 찾아내지 못했다.

우주선 오시리스렉스가 가져온 소행성 베누 표본의 일부. 미국항공우주국 제공

소행성이 지구 생명 씨앗 뿌렸나

이번에 베누 표본에서 발견한 당 분자는 리보스 말고도 포도당(6탄당), 갈락토스(6탄당) 등 여러 종류다. 특히 생명체의 신진대사에서 중요한 에너지원인 포도당을 지구가 아닌 천체에서 발견한 건 처음이다. 그러나 DNA에 필요한 디옥시리보스는 없었다.

연구진은 당 분자는 베누의 모천체 내부에서 염분이 함유된 물이 암석 내부의 포름알데히드와 반응해 만들어진 것으로 보인다고 밝혔다. 베누의 모천체는 태양계를 만든 분자 구름인 태양 성운을 구성하는 가스와 먼지 입자들의 집합체다. 입자들이 서로 충돌·응축하며 미행성체가 형성되는 과정에서 베누의 모천체도 형성됐다. 모천체는 이후 태양계 안쪽으로 이동하다가 소행성대에서 산산조각이 났고, 이후 그 파편들이 다시 느슨하게 뭉쳐 지금 우리가 베누라고 부르는 500m 크기의 잔해더미(rubble pile) 소행성이 됐다.

지구 밖 암석에서 리보스가 발견된 것이 처음은 아니다. 소행성의 분신이라 할 운석 2개에서 리보스를 비롯한 당 분자들이 검출된 적은 있다. 그러나 이는 지구에 추락한 후 유입된 물질일 수도 있는 것이어서, 과학자들은 좀 더 확실한 사례를 추적해 왔다. 이번 표본은 나사의 오시리스-렉스 우주선이 직접 채취해 가져온 것으로 지구 환경 영향을 전혀 받지 않았다.

우주선이 지금까지 가져온 소행성 표본이 단 2개뿐인데도 생명체의 세 가지 기본 구성 요소가 모두 발견된 것은 소행성이 생명체 탄생에 필요한 성분을 지구뿐 아니라 다른 행성에도 전달했을 수 있음을 시사한다. 포도당이 발견된 것 역시 생명체의 중요한 에너지원이 어린 태양계 시절에도 존재했다는 걸 뜻한다는 점에서 의미가 크다.

리보스(5탄당)와 이전에 발견된 염기, 인산염은 단백질을 합성하는 유전정보를 전달하는 RNA의 세 가지 분자 구성 요소임, 포도당(6탄당)은 생명체의 중요한 에너지원이다. 미국항공우주국 제공

DNA보다 RNA가 먼저인가

더 중요한 사실은 디옥시리보스는 빼고 리보스만 발견됐다는 점이다. 디옥시리보스는 DNA, 리보스는 RNA의 구성 요소다. 이는 생명의 탄생이 DNA가 아닌 RNA에서부터 시작됐다는 가설에 설득력을 더해준다. 연구진은 “이번 발견은 태양계 초기에는 리보스가 디옥시리보스보다 더 흔했을 가능성을 시사한다”고 밝혔다.

오늘날의 생명체는 DNA, RNA, 단백질이라는 세 가지 유형의 기능성 생체고분자로 구성된 복잡한 시스템에 기반을 두고 있다. 연구를 이끈 후루카와 요시히로 교수는 “그러나 초기 생명은 이보다 더 단순했을 수 있다”며 “RNA는 유전 정보를 저장하고 다양한 생물학적 반응을 촉진할 수 있기 때문에 최초의 기능성 생체고분자로 유력한 후보”라고 말했다.

우주선 오시리스렉스가 소행성 베누에서 표본을 채취하는 모습을 묘사한 상상도. 미국항공우주국 제공

질소와 산소 풍부한 ‘우주껌’ 출현

나사 연구진도 소행성 베누의 표본을 분석한 논문 2편을 같은날 국제학술지 ‘네이처 천문학’에 발표했다.

우선 나사 에임스연구센터와 버클리 캘리포니아대 공동연구진은 이전에는 발견되지 않았던 껌 같은 물질을 발견했다. 한때는 부드럽고 유연했지만 지금은 딱딱하게 굳은 이 ‘우주껌’(space gum)은 질소와 산소가 풍부한 고분자류의 물질로 이루어져 있다. 이 물질은 베누 모천체의 광물과 얼음이 자연 방사선을 받아 따뜻해지기 시작하면서 스스로, 또는 다른 분자와 반응해 만들어진 것으로 추정된다. 연구진은 이런 고분자가 지구에서 생명이 싹트게 한 화학적 전구물질을 전달했을 가능성이 있다고 밝혔다.

나사 존슨우주센터 연구진의 표본 분석에선 태양계가 생겨나기 전의 별에서 분출된 초신성 먼지가 검출됐다. 초신성이란 거대한 별이 마지막 단계에서 일으키는 폭발 현상을 말한다. 초신성 먼지의 양도 이전에 다른 천체에서 검출됐던 것보다 6배나 더 많았다. 연구진은 이는 소행성의 모체가 초신성 먼지가 풍부한 태양 성운의 원시 행성계 원반에서 형성됐음을 시사한다고 밝혔다.

*논문 정보

Bio-essential sugars in samples from asteroid Bennu. Nat. Geosci(2025).

https://doi.org/10.1038/s41561-025-01838-6

Nitrogen- and oxygen-rich organic material indicative of polymerization in pre-aqueous cryochemistry on Bennu’s parent body. Nat Astron(2025).

https://doi.org/10.1038/s41550-025-02694-5

Abundant supernova dust and heterogeneous aqueous alteration revealed by stardust in two lithologies of asteroid Bennu. Nat Astron(2025).

https://doi.org/10.1038/s41550-025-02688-3

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr