생명은 RNA에서 시작됐나, 45염기 QT45가 남긴 빈틈
- 필립 홀리거 팀이 20~40염기 짧은 RNA에서 촉매 활성을 찾다 발견한 45염기 분자 QT45는 다른 RNA 가닥을 붙잡아 복사하며, 홀리거는 '원칙적으로 어떤 서열이든 복사할 수 있다'고 말함
- RNA 세계 가설의 출발점은 DNA와 단백질의 닭과 달걀 문제임. 현대 세포는 DNA 복제와 전사에 단백질을 쓰고, 단백질을 만들려면 다시 DNA가 필요함
- 1980년대 후반 발견된 리보자임은 RNA가 유전정보 저장과 촉매 작용을 동시에 할 수 있다는 근거가 됐고, 물리학자 출신 생물학자 월터 길버트가 이 그림을 RNA 세계로 이름 붙여 주창함
- 1996년 실험실에서 뉴클레오타이드를 이어붙여 RNA를 합성하는 리보자임이 만들어지면서 자기복제 RNA가 나올 수 있다는 전망이 열림
- 복제 오류로 생긴 변이에 자연선택이 작용하면 더 빨리 복제하는 분자가 늘어나고, 이 분자 시스템 자체는 살아 있지 않지만 대사 촉매나 원시세포로 이어지는 경로를 그릴 수 있음
Hacker News 의견들
솔직히 뭐가 문제인지 모르겠음. 돌연변이는 대부분 실패로 끝나지만 분자 규모에서는 시도 횟수가 어마어마하잖아. 물이 10^24그램쯤 되고 10염기 조각이 10^32개 나온다 치면, 10^30개를 갖고도 서열 하나 못 맞춘다는 게 말이 되나.
조합 폭발이 문제임. 돌연변이가 생기려면 먼저 복제가 돼야 하고, 최소 자기복제자를 100염기로 잡으면 자연 발생 확률이 4^-100이라 지구 물질을 다 써도 안 됨. QT45도 혼자서는 못 하고 옆에 다른 복제자가 있어야 해서 4^-90 수준으로 내려갈 뿐이고, 애초에 지수 성장이 가능한 복제자인지도 글만 봐서는 모르겠음.
숫자는 맞는데 RNA가 약한 게 걸림. 희귀하게 하나 만들어져도 다음 복제가 일어나기 전에 분해돼버리면 아무 기여도 못 함.
입자 수준에서 복제가 한 번 생기면 나머지는 창발적 성질로 풀린다고 봄. 펜로즈 타일처럼 규칙이 반복 구조를 만들고, 힘의 층위가 경계를 만들고, 3차원 공간이 상호작용 방향을 늘려주는 식으로. RNA가 그 답인지는 모르겠지만 재료는 다 갖춰져 있음.
그 아이디어를 형식화하려는 시도가 리 크로닌의 어셈블리 이론임.
프리바이오틱 화학에서 RNA 세계로 넘어가는 제일 어려운 지점은 RNA 복사를 지탱하는 화학임. 복제자 하나 찾는 확률이 낮으니 그걸 도와줄 복사 화학이 수율 높게 있어야 하고, 지방산으로 만든 원시세포 안에서도 돌아가야 함. RNA 게놈은 자기가 만든 혁신을 원시세포 안에 가둘 수 있을 때만 의미가 생김.
지구에서 시작됐다는 쪽이 현재 우세한가? 핵심 빌딩블록 일부는 소행성으로 왔다는 설도 있던데.
상어 유전자를 보고 놀랐던 건 RNA 서열 자체가 수억 년 동안 거의 안 바뀐다는 점이었음. 물리적 실체가 아니라 코드가 유지되는 거라, 작아서 어디에나 퍼진 유닉스 커널 같다는 생각을 함.
스튜어트 카우프만의 자기촉매 집합은 왜 RNA 가설만큼 얘기가 안 나옴? 자기 자신을 촉매해야 한다는 부담이 없어서 돌연변이로 촉매 능력이 망가지는 문제도 피할 텐데. RNA를 초기 빌딩블록 중 하나로 두는 것과도 안 부딪히고.
생명이려면 진화가 필요하고 진화에는 돌연변이가 필수인데, 왜 돌연변이를 결정적 문제로 보는 거임?
제일 안 풀린 질문은 RNA가 스스로 복제되느냐가 아니라, 어쩌다 한 번 되는 복제에서 어떻게 자기유지 시스템으로 넘어가느냐임.
나노기술 시대에 들어가면 지적 설계 가능성이 다시 그럴듯해 보임. 우리가 두 번째 버전일 수도 있다는 거지.
그건 질문을 한 칸 미룰 뿐임. 설계자가 있다 쳐도 그 세계의 생명은 어떻게 시작됐는지가 그대로 남음.
화산 칼데라, 원자로, 입자가속기 내부처럼 생명이 아예 없는 환경이 있을까 생각해본 적 있음.
칼데라는 메타노피루스도 못 버틸 온도일 듯.