우주서 장기간 생존 가능한 미생물 비결 “극단적 스트레스 반응 덕분”

우주공간에서도 1년 이상 생존할 수 있는 미생물의 비결을 과학자들이 알아낸 것 같다.

오스트리아·독일·일본 공동연구진은 진공상태의 우주공간에서 1년간 노출해도 살아남을 수 있는 세균인 ‘데이노코쿠스 라디오두란스’를 지상의 통제군과 비교 분석한 결과 몇 가지 변화가 있다는 사실을 확인했다고 밝혔다.

이번 연구에서 우주로 간 세균들은 국제우주정거장(ISS)의 외부에 설치돼 있는 선외실험플랫폼에서 1년간 머무르며, 자외선과 미소중력, 극심한 기온변화 그리고 건조상태에 노출됐다.

이전에도 비슷한 연구가 진행됐지만, 이들 연구자는 미생물이 극단적인 환경에서 살아남을 수 있는 능력의 비밀을 밝히기 위해 연구를 다시 진행했다. 참고로 이전 연구에서는 같은 세균 중 일부가 우주공간에서 3년간 생존한 것으로 보고됐다.

연구진은 건조 상태로 만든 이들 세균을 ISS로 보내 선외실험플랫폼 안에 집어넣고 1년간 놔뒀다. ISS는 지구저궤도(LEO)에 속하는 약 400㎞의 우주공간을 선회하므로, 이들 세균에는 LEO 세균이라는 이름이 붙여졌다. 이와 동시에 지상에서도 같은 표본을 1년간 놔뒀는 데 이들은 지상 세균이라고 연구자들은 부른다.

1년 뒤 LEO 세균들을 가지고 지구로 귀환해 물로 되돌린 결과, 지상 세균들보다 생존율은 낮지만, 살아있는 표본을 확인할 수 있었다. 그런데 살아남은 LEO 세균들은 지상 세균들과 모습이 달라져 있는 것이다.

LEO 세균들의 표면에는 소포체가 울퉁불퉁하게 뒤덮이는 복구 메커니즘이 셀 수 없이 많이 일어났으며, 일부 단백질과 메신저 리보핵산(mRNA·전령RNA)들이 풍부해진 것으로 확인됐다.

이들 세균이 이처럼 변한 정확한 이유는 아직 밝혀지지 않았지만, 연구자들은 몇 가지 가설을 내놨다.

우선, 세균들은 우주 환경에 노출된 뒤부터 급속히 복구를 진행하는 가운데 극단적인 스트레스 반응이 나타났고 이 때문에 소포체가 수 없이 생겼다. 이는 스트레스 생성물을 만들어냄으로써 세포의 생존율이 높였다는 것이다.

게다가 소포에는 영양소 획득이나 DNA 전달, 독소 이동, 쿼럼 감지 분자(박테리아 간 정보교환 시 사용하는 물질)에 중요한 단백질들이 함유돼 있어 우주공간 노출 뒤 내성 메커니즘의 활성화를 이끌어냈을 가능성이 있다.

이에 대해 이번 연구를 주도한 오스트리아 빈대학의 생화학자 테탸나 밀로예비치 박사는 “이런 연구는 생명체가 지구 외부에 존재할 수 있는 메커니즘과 과정을 이해하는 데 도움을 주며, 외부의 적대적 환경에서 생존하고 적응하는 방법에 관한 지식을 넓혀준다”고 설명했다. 이어 “이번 결과는 효율적인 분자적 내성 시스템 덕분에 더 오랜 기간 LEO 환경에서 D. 라디오두란이 생존할 수 있다는 점을 시사하며 이런 능력을 지닌 유기체가 더 길고 더 먼 여행을 할 수 있다는 점을 보여준다”고 덧붙였다.

이는 인류를 비롯한 지구의 생명체가 지구 밖에서 기원했을 수 있다는 ‘판스페르미아‘(panspermia)설에 힘을 실어주는 것이다. 즉 이 가설이 진실이라면 생명체는 생각보다 우주에 널리 퍼져 있을지도 모른다.

자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘마이크로바이옴’(Microbiome) 최신호(10월 29일자)에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr