금성에서의 삶? MIT의 '매우 놀라운' 아미노산 안정성 발견

MIT 연구원들은 지구상 생명체의 구성 요소인 아미노산이 고농도 황산에서 안정적이라는 사실을 발견했습니다. 그들의 결과는 이러한 동일한 분자가 금성의 고유황 구름에서 안정적일 수 있다는 생각을 뒷받침합니다. 출처: 일본 항공우주 탐사국/JJ Petkowski

결과는 흐림을 나타냅니다 금성 어떤 형태의 생명체에게는 호의적일 수 있습니다.

지구 밖의 태양계에 생명체가 있다면 금성의 구름 속에도 존재할 수 있습니다. 행성의 황량한 표면과는 대조적으로, 금성의 구름층은 표면 위로 30~40마일까지 뻗어 있으며, 일부 극단적인 형태의 생명체를 지탱할 수 있는 온건한 온도를 유지합니다.

만약 그렇다면, 과학자들은 분홍색 구름에 사는 주민은 지구상의 생명체와 매우 다르게 보일 것이라고 가정했습니다. 이는 구름 자체가 매우 독성이 강한 황산 방울로 만들어졌기 때문입니다. 시큼한 – 금속을 용해하고 지구상의 대부분의 생물학적 분자를 파괴하는 것으로 알려진 부식성이 강한 화학 물질입니다.

그러나 새로운 연구가 실시되었습니다. 매사추세츠 공과대학 연구자들은 이 가정에 도전할 수도 있습니다. 3월 18일 잡지에 게재됨 우주생물학이 연구는 실제로 생명에 필수적인 일부 요소가 농축된 황산 용액에서도 생존할 수 있음을 시사합니다.

연구 저자들은 19 아미노산 이는 지구상의 생명체에 필수적이며 금성의 구름에서 발견되는 것과 유사한 농도의 황산이 들어 있는 유리병에 넣으면 최대 4주 동안 안정적입니다. 특히 그들은 19개 아미노산 모두의 분자 “백본”이 81~98% 농도의 황산 용액에서 그대로 유지된다는 사실을 발견했습니다.

“매우 놀라운 점은 진한 황산이 유기 화학에 보편적으로 적대적인 용매가 아니라는 것입니다.”라고 MIT 지구, 대기 및 행성 과학부(EAPS) 소속 연구원이자 공동 저자인 Janusz Petkowski는 말했습니다.

연구 저자이자 1941년 MIT 행성 과학 교수인 사라 시거(Sarah Seager)는 “우리는 지구상의 생명체에 필수적인 요소가 황산에서 안정적이라는 사실을 발견했으며 이는 금성에서의 생명체 가능성에 대한 아이디어에 매우 흥미롭습니다.”라고 덧붙였습니다. 그는 물리학과, 항공우주학과의 교수입니다. “이것이 그곳의 생명체가 여기와 같을 것이라는 의미는 아닙니다. 사실 우리는 그럴 수 없다는 것을 알고 있습니다. 하지만 이 연구는 금성의 구름이 생명체에 필요한 복잡한 화학 물질을 지원할 수 있다는 생각을 강화합니다.”

이번 연구의 공동 저자로는 Worcester Polytechnic Institute의 화학과 학부생이자 Seager의 아들인 제1저자 Maxwell Seager와 MIT의 연구 제휴사이자 Cardiff University의 과학자인 William Baines가 있습니다.

산의 빌딩 블록

금성의 구름에서 생명체를 찾는 일은 최근 몇 년간 금성의 대기에서 생명의 징후 중 하나로 여겨지는 분자인 포스핀(phosphine)이 발견되면서 논란의 여지가 있는 부분적으로 추진력을 얻었습니다. 이 발견은 아직 논의 중이지만, 뉴스는 오래된 질문에 다시 활력을 불어넣었습니다. 지구의 자매 행성이 실제로 생명체를 보유할 수 있을까요?

답을 찾기 위해 과학자들은 캘리포니아에 본사를 둔 발사 회사인 Rocket Lab의 지원을 받아 금성에 대한 최초의 민간 자금 지원 임무를 포함하여 여러 가지 임무를 계획하고 있습니다. Seager가 주요 과학 조사관으로 있는 이번 임무의 목표는 행성의 구름을 통해 우주선을 보내 행성의 화학적 성질을 분석하여 유기 분자의 징후를 찾는 것입니다.

2025년 1월 임무가 시작되기 전에 Seager와 그녀의 동료들은 지구상 생명체의 어떤 부분이 금성의 구름에서도 안정적일 수 있는지 알아보기 위해 진한 황산에서 다양한 분자를 테스트했습니다. 금성의 구름은 훨씬 더 산성인 것으로 추정됩니다. 지구상에서 가장 산성이 높은 곳.

“사람들은 진한 황산이 모든 것을 조각으로 자르는 매우 강력한 용매라고 생각합니다”라고 Petkowski는 말합니다. “그러나 우리는 이것이 반드시 사실은 아니라는 것을 발견했습니다.”

실제로 연구팀은 이전에 일부 지방산과 핵산과 같은 복잡한 유기 분자가 황산에서 놀라울 정도로 안정적으로 유지된다는 사실을 보여주었습니다. 과학자들은 현재 논문에서처럼 “복잡한 유기 화학은 물론 생명이 아니지만, 그것이 없으면 생명도 없다”는 점을 강조하고 싶어합니다.

즉, 특정 분자가 황산에서 살아남을 수 있다면 금성의 산성도가 높은 구름에는 사람이 거주할 수는 없더라도 거주할 수 있을 것입니다.

새로운 연구에서 팀은 결합하여 기본 단백질을 형성하는 분자인 아미노산에 초점을 맞췄으며 각각 고유한 기능을 가지고 있습니다. 지구상의 모든 살아있는 유기체는 단백질을 생성하기 위해 아미노산이 필요하며, 이는 음식 분해부터 에너지 생성, 근육 생성 및 조직 복구에 이르기까지 생명 유지 기능을 수행합니다.

“생명의 4대 구성 요소인 DNA 염기, 아미노산, 지방산, 탄수화물을 살펴보면 일부 지방산은 황산에서 미셀과 소포를 형성할 수 있고 DNA 염기는 황산에서 안정하다는 사실이 입증되었습니다. 탄수화물은 매우 산성인 것으로 나타났습니다.황산과의 반응
시거는 설명한다. “이로 인해 우리는 최종 구성 요소로 아미노산만 남게 되었습니다.
스테이.”

안정적인 척추

과학자들은 전염병 기간 동안 황산에 대한 연구를 시작했으며 가정 실험실에서 실험을 수행했습니다. 그 이후로 Seager와 그녀의 아들은 진한 황산의 화학 연구를 계속해 왔습니다. 2023년 초에 그들은 지구상의 모든 생명체에 필수적인 아미노산인 20가지 “필수” 아미노산 분말 샘플을 요청했습니다. 그들은 금성의 구름에서 발견되는 범위를 나타내는 81%와 98%의 농도로 물과 섞인 황산 병에 각 유형의 아미노산을 용해시켰습니다.

그런 다음 팀은 플라스크를 하루 동안 배양한 후 MIT의 DCIF(Department of Chemistry Instruments)로 운반했습니다. DCIF는 연중무휴로 운영되고 MIT 과학자들이 사용할 수 있는 다양한 자동화 및 수동 장비를 제공하는 공유 실험실입니다. Seager와 그녀의 팀은 실험실의 핵자기공명(NMR) 분광계를 사용하여 황산의 아미노산 구조를 분석했습니다.

과학자들은 4주에 걸쳐 각 유리병을 여러 번 분석한 후 놀랍게도 20개 아미노산 중 19개 아미노산의 기본 분자 구조 또는 “백본”이 매우 산성인 조건에서도 안정적이고 변하지 않은 상태로 유지된다는 사실을 발견했습니다.

Maxwell Seager는 “이 골격이 황산에서 안정적이라는 것을 보여주는 것만으로는 금성에 생명체가 있다는 것을 의미하지 않습니다.”라고 말합니다. “그러나 만약 우리가 이 척추가 손상되었다는 것을 보여준다면, 우리가 알고 있는 삶의 기회는 없을 것입니다.”

“이제 많은 아미노산과 핵산이 98% 황산에서 안정하다는 사실이 발견되면서 황산에서 생명체가 살아남을 가능성은 그리 믿기지도 환상적이지도 않을 것입니다.”라고 대학의 행성 과학자인 Sanjay Limaye는 말합니다. . 45년 이상 금성을 연구해 온 위스콘신 출신의 그는 이번 연구에 참여하지 않았습니다. “물론 앞으로 많은 장애물이 있지만 물에서 진화하고 황산에 적응한 생명체가 그렇게 쉽게 배제될 수는 없을 것입니다.”

팀은 금성의 구름 화학이 연구의 “시험관” 조건보다 더 혼란스러울 가능성이 높다는 점을 인정합니다. 예를 들어, 과학자들은 행성의 구름에서 황산뿐만 아니라 다양한 미량 가스를 측정했습니다. 따라서 팀은 일부 미량 가스를 향후 실험에 포함시킬 계획입니다.

Sarah Seager는 “현재 황산의 화학을 연구하는 그룹은 전 세계적으로 소수에 불과하며 누구도 직관력이 없다는 점에 모두 동의할 것입니다.”라고 덧붙였습니다. “이번 결과가 금성 생명체의 가능성에 또 다른 '예'를 더해주기 때문에 우리는 무엇보다 행복하다고 생각합니다.”

참고 자료: Maxwell D.의 “농축 황산 내 20가지 필수 아미노산의 안정성: 금성의 거주 가능성에 대한 함의” 시거, 사라 시거, 윌리엄 베인스, 야누스 J. Petkowski, 2024년 3월 18일, 우주생물학.
도이: 10.1089/ast.2023.0082