대멸종기 퇴적층에서 발견한 식물의 강한 생명력

2013.05.26 17:59

사이언스 제공
사이언스 제공

이번주 ‘사이언스’는 크림빵처럼 생긴 식물의 꽃가루를 표지에 담았다.

 

식물의 끈질긴 생명력의 끝은 어디일까. 테렌스 블랙번 미국 매사추세츠공대(MIT) 지구대기과학과 박사팀은 트라이아스기-쥐라기 경계 대멸종(T-J멸종)이 일어나는 동안에도 식물들이 번식을 위해 포자를 만들었다는 사실을 밝혀냈다. 또 T-J멸종이 60만 년 동안 화산 활동에 의해 서서히 진행됐다는 연구 결과도 함께 공개했다.

 

연구팀은 T-J멸종의 원인을 파악하기 위해 트라이아스기에 하나의 대륙이었던 판게아가 서서히 쪼개지면서 화산 활동이 많이 일어난 중앙대서양마그마구역(CAMP)의 암석을 추출해 분석했다.

 

그 결과 화산활동이 60만 년이라는 아주 긴 시간 동안 발생한 것으로 측정됐으며 퇴적층 안에서는 식물의 꽃가루 화석이 나왔다. 

 

 

그동안 T-J멸종은 화산활동으로 이산화탄소와 이산화황 가스가 방출되고 온실효과가 발생해 일어난 것으로 알려져 있었지만 확실한 증거가 없었다.

 

일반적으로 과거 대멸종은 거대한 운석이 떨어지거나 화산이 분출하는 단 한번의 사건으로 찰나의 순간에 모든 생물이 사라졌고, 이 사건이 완료된 이후에 생태계 복원이 시작되는 것으로 추측됐다.

 

그런데 꽃가루 화석이 T-J멸종 시기 생긴 퇴적층에서 발견돼 기존의 이론을 뒤집은 것이다.

 

이융남 지질자원연구원 박사는 “이번에 발견된 꽃가루화석은 생물들이 멸종되는 척박한 환경 속에서도 살아남기 위한 식물들의 강한 생명력을 확인할 수 있는 증거가 된다”고 설명했다.

 

연구진은 T-J멸종사건이 발생한 시기를 십만 년이라는 아주 작은 단위로까지 정확하게 측정하는 데도 성공했다.

 

현재까지 T-J멸종사건은 2억 100만 년 전에 발생한 것으로 알려져 있었다. 이는 추측 수준에 그쳤는데 아르곤 동위원소비를 이용해 암석의 절대연령을 측정해 정확도가 부족했기 때문이다. 

 

특히 억 단위 기간 전의 퇴적층은 보존상태가 양호한 최근의 퇴적층보다 지질연대를 정확하게 측정하기 어렵다.

 

연구팀은 우라늄-납 연대측정법과 지구의 기후가 지구궤도의 변화에 의해 결정된다는 밀란코비치 순환법을 이용한 천문연대측정법을 함께 적용해 정확도를 높였다. 그 결과 T-J멸종사건이 2억 156만 4000년 전에 발생했다는 결과를 이끌어 낼 수 있었다. 

 

이융남 박사는 “이번 연구로 아주 오래된 퇴적층의 연대를 좀 더 정확하게 측정할 수 있게 돼  지구의 역사를 연구하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다"고 말했다.

 

 

 

이번 주 ‘네이처’는 서로 엇갈려 요동치는 빨간색과 파란색의 전파신호 이미지와 함께 사람의 양손이 교차한 모습을 표지에 실었다.


유사한 모양의 양손은 우형과 좌형의 거울상 이성질체로 존재하는 키랄(chiral)분자를, 두 가지 색의 전파신호는 마이크로웨이브와 전기장을 이용해 두 종류의 거울상 이성질체를 구분해 낸 모습을 이미지화 한 것이다.


거울상 관계를 갖는 분자들은 원자의 갯수, 배열형태를 비롯해 녹는점, 끓는점이 모두 같기 때문에 구별이 쉽지 않다. 그래서 과학자들은 두 분자 중 한 쪽을 녹인 용액에 평면편광을 비추는 방식으로 둘을 구별한다.

 

2개의 거울상 이성질체는 편광에 대해 서로 반대방향으로 작용한다는 점을 노린 것. 하지만 액체를 사용하는 기존의 이 방식은 여러 종류의 분자가 혼합된 화학물질의 경우 구별효과가 떨어진다는 단점이 있었다.


문제는 거울상 이성질체를 제대로 구별하지 못하면 치명적인 결과를 초래하기도 한다는 것.


대표적인 예로 1950년대에 유럽에서 임산부들의 입덧 증세를 완화시키기 위해 판매됐던 약품의 성분인 ‘탈리도마이드(thalidomide)’를 들 수 있다. 탈리도마이드 분자 역시 거울상 이성질체였는데, 한쪽 분자는 입덧 완화 효과가 있었던 데 반해 다른 한 쪽 분자는 유전자를 변형시키는 성질을 띠고 있었다. 당시 판매된 약에 이 두 분자가 모두 포함되는 바람에 기형아 출생이 속출하는 피해를 입었다.


미국 하버드대와 독일 자유-전자 레이저 연구센터(CFEL) 공동 연구팀은 이러한 한계를 마이크로파 분광광도계와 전기장을 이용한 방식으로 해결했다.


연구진은 분자샘플을 -226℃의 차가운 가스상태로 만든 후 이를 마이크로파 분광광도계에 뿌렸다. 분자샘플은 마이크로파의 파장과 주변의 전기장에 의해 각각의 거울상 이성질체가 보유한 고유 방사선을 방출했다. 그 후 연구진은 이 방사선의 위상(phase)에 대한 전기 신호를 색으로 나타내 두 종류의 거울상 이성질체를 정확하게 구별해 냈다.


연구진은 이번 연구결과가 새로운 의약품 개발에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다.

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