지구 46억년의 역사와 생명진화의 이야기

지구 46억년의 역사와 생명진화의 이야기

 

 

지구상에는 약 870만 종의 생물이 있다고 추정되고 있다. 태양계의 천체와 비교해 보면 지구는 풍부한 생명으로 넘치는 혹성이라고 말할 수 있을 것이다. 그런데 갓 탄생했을 때의 지구는 온도가 1,000도 이상의 마구마로 덥히고 생명은 도저히 존재할 수 없는 환경이었다.

지구의 46억 년의 역사 속에서 환경은 크게 변화하고 그 속에서 생명은 종의 절멸과 진화를 반복하고 현재까지 이어온 것이다. 이제 지구와 생명의 역동적인 역사를 소개한다.

 

처음의 생명은 바다에서 태어났다?

 

바다는 44억 년 전에 탄생하였다고 생각되고 있다. 고온으로 끈적끈적한 표면이 2억 년에 걸쳐서 냉각되고 물이 존재하게까지 된 것이다. 그러나 바다는 44억 년 간 계속하여 존재한 것은 아니다. 이 무렵 크기가 수 킬로미터 정도의 천체 <미혹성(微惑星)>이 빈번히 지구와 충돌하고 있고 그 충격으로 바다가 몇 번이나 증발하였다고 생각된다. 그 후 바다가 안정하여 존재할 수 있게 된 38억 년 무렵 마침내 생명이 바다에서 탄생한 것 같다.

지구에서 처음의 생물은 현재 심해 바닥에서 열수를 내는 <열수분출공(熱水噴出孔)> 같은 장소에서 탄생한 것이 아닌가 생각되고 있다. 그 모습은 하나의 세포밖에 가지지 않는 단순한 미생물이었다. 어류처럼 많은 세포를 가진 생물이 탄생하는 것은 그 보다 10억 년 이상 후의 일이다.

시간이 지나서 5억 4,000만 년 전 <캄브리아기(Cambrian period)>가 되자 생물은 바다에서 눈부시게 진화하여 현재 있는 동물의 신체의 기본적인 구조를 가진 동물도 탄생하였다. 폭발적으로 여러 가지 종의 태어나 진화한 데서 <캄브리아기의 생명 대폭발>이라 불리고 있다. 다양화한 삼엽충이나 암모나이트(ammonite) 같은 생물은 그 후에도 진화를 계속하여 바다에서 크게 번영하였다. 그러나 이 시점에 생물은 아직 바다에만 있었다.

 

생물이 마침내 육상으로, 그 이면에는...

 

<실루루기(Silurian period)(4억 3500만 년 전- 4억 1000만 년 전)이서 데본기(Devonian period)(4억 1000만 년 전- 3억 5500만 년 전)에 걸쳐서 식물, 그리고 절족동물, 양서류가 바다에서 육지로 올라와 육상 생활을 시작했다고 생각되고 있다. 우리들은 당연한 것처럼 육상에서 살고 있지만 그것은 2가지의 매우 중요 조건이 갖추어져서 비로소 실현하게 되었다.

중요한 조건의 하나는 오존층의 형성이다. 현재의 대기에는 20%의 산소가 함유되어 있지만 갓 탄생했을 때의 지구에는 산소는 거의 없었다. 24억 4000만 년 전에 <시아노박테리아>라는 광합성 하는 박테리아가 바다에서 탄생하여 부지런히 산소를 만들어내었다. 그래서 대기 중의 산소의 비율이 증가하여 간 것이다. 다시 대기 중의 산소에서 오존층이 만들어져 태양으로부터 내려 쏟아지는 유해한 자외선이 닫히게 되었다.

다시 하나의 조건은 우주에서 내리는 유해한 우주선이나 태양풍으로부터 지켜지고 있다는 것이다. 이것을 받으면 신체를 만드는 단백질이 모르는 사이에 파괴되어 생물은 거의 죽어버린다. 지구 내부에는 <핵(核)>이라는 철로 된 부분이 있다. 핵의 철이 대류하기 때문에 지구는 거대한 자석이 되고 있다. 지구가 자석이라는 것은 방위자석으로 확인할 수가 있다.

N극이 북을 향하는데 이것은 곧 북극이 S극, 남극이 N극이 되어있다는 것이다. 이 거대한 자석이 만들어내는 대기나 자장이 우주선이나 태양풍을 피하는 방어벽이 되어 있다. 혹시 대기나 자장의 방어벽이 없다면 자외선이나 우주선, 태양풍이 직격하여 생물은 지상에 진출하지 못하였을 것이다.

3억 5000만 년 전이라면 산소의 농도가 현재보다도 높아져서 지상에는 큰 숲이 만들어졌다. 곤충이 번영하고 날개를 펼친 크기가 70센티나 되는 잠자리도 있었다고 생각되고 있다.

 

반복된 절멸과 진화

 

이리하여 지상에 진출한 생물들은 다시 진화를 성취하여 현재에 이른 것인데 생명의 역사인 38억 년 간의 걸어온 길은 대단히 가혹한 것이었다. 예를 들면 지구가 통째로 얼어버리는 스노우볼 어스(Snowball Earth/전구동결(全球凍結)는 3번이나 일어났다는 것을 알고 있다. 이 때 적도부근만이 아니라 바다 속 깊이 2000미터까지 얼음으로 덥혀 많은 생물종이 절멸한 것으로 생각된다.

달리도 <해양무산소사변>이라 불리는 일이 고생대나 중생대에 반복하여 일어났다. 그 중에서도 가장 대규모였다는 것은 2억 5100만 년 전 것이다. 지구 전체가 산소결핍상태가 되어 바다에서는 수천만 년 간에 걸쳐서 무산소상태가 계속되어 지구상의 68%, 바다 생물은 96%의 종이 절멸하였다고 한다. 6600만 년 전 주라기(Jurassic period)의 끝 무렵에 일어난 운석충돌에 의한 공룡절멸은 유명하지만 해양무산소사변은 그것보다도 더 대규모로 생물이 사멸한 사건이다.

포유류가 탄생한 것은 6600만 년 이후인데 인류가 탄생한 것은 겨우 20만 년 전이다. 혹시 지구의 46억 년의 역사를 1년으로 바꾸어 생각한다면 인류탄생은 12월 31일 오후 11시 37분이 된다. 다른 비유를 한다면 당신이 46억 원을 가지고 있다고 상상해보라. 그 중에서 20만 원을 지불한다고 하면 쉽게 느낄 사람이 많지 않을까. 그렇게 인류는 지구역사에서 갓 태어난 뉴스이다. 지구의 생물은 최근 6억 년 간에 적어도 5회 대규모의 절멸을 경험하였다. 우리들 인류를 포함한 현재 지구에 살고 있는 생물종은 지구의 생동적인 환경의 변화를 살아남아서 다양화하고 진화한 운명의 생존자들이라고 말할 수 있을 것이다.*

출처=www.jamstec.go.jp › column

글=다바다모에코(田端萌子)

어려운 과학을 즐겁고 알기 쉽게 전하려 혹성과학, 지학을 주로 한 과학기사를 집필하고 있다. 저 『일본열도 5억년사』（洋泉社)