밀러의 실험: 왜 화학교과서가 아니라 생물교과서에 실린 걸까?

[2011년 10월 뉴스레터]

생명체를 이루는 기본 단위는 ‘세포’다. 세포를 단순하게 여기기 쉬우나, 하나의 세포는 마치 거대한 도시만큼이나 복잡하다. 세포들은 단백질로 이루어지고, 단백질은 아미노산이란 물질로 이루어진다. 그러니까, 생명체가 이루어지려면 기본적으로 아미노산이 필요하다는 의미다.

1953년 미국의 시카고 대학 박사과정 학생인 밀러와 그의 교수였던 유레이는 그림과 같은 장치를 만들어서 수소, 메탄, 암모니아와 수증기를 혼합한 기체를 6일 동안 고압전기로 방전시켜 합성된 유기화합물 1을 빠르게 냉각시켰다. 그리고 곧 아미노산2 중 몇 가지를 얻어냈다 (그림). 그리고 이들은 이 아미노산들이 시간이 지남에 따라 기능을 가진 더 복잡한 단백질들로 변할 것으로 믿었다. 이 실험은 과학계에 큰 동요를 일으켰으며, 곧 각 교과서에 생명의 기원에 대한 첫 단계인 무생물에서 생물로의 진화 과정을 설명하는 실험으로 실리게 되었다. 과연 이것 이 생명에 관련된 실험이었을까요?

선택한 재료에 문제가 있다.
여기서 사용된 혼합기체는 생명체에게 필요한 산소가 빠져 있다. 왜 그랬을까? 이는 밀러 자신도 산소를 넣을 경우 산화로 인해 원하는 물질이 파괴된다는 것을 잘 알고 있었기 때문이다. 즉 합성이 가능하도록 인위적으로(자연적의 반대!) 재료를 선택한 것이다. 그러나 지구상의 암석들은 지구 대기가 과거에 항상 산소를 가졌음을 보여준다. 더군다나 메탄의 경우는 어떤 퇴적물에도 검출된 적이 없다. 실제로 메탄이나 암모니아는 지구상에 대량으로 존재하기 어려운 기체 들이다. 결국 선택된 재료들이 과거의 증거와 맞지 않는 것들이었다. 즉 실험 결과를 위해서 도움이 안 되는 기체는 제거하고, 아미노산 합성에 필요한 기체만 인위적으로 모은 것이다. 자연상 태에서는 결코 이 기체들만 모일 수 없을 뿐 아니라, 과거의 흔적에도 이들만이 있었다는 증거가 없는 것이다.

실험 조건에 문제가 있다.
실험에서 시도했던 전기 방전은 번갯불을 흉내 낸 것인데, 전기 섬광은 아미노산을 결합시키기도 하지만 분해도 시킨다. 또한 다른 물질들과 마구잡이로 결합시켜 원유의 증류 후에 남는 타르와 같이 쓸모없게도 만든다. 밀러 역시 이를 알았기 때문에 합성된 유기물이 무용지물이 되기 이전에 전기 방전을 그치고 바로 냉각을 시켜버린 것이다. 실험 조건도 자연적 과정을 반영한 것이 아니라 인위적인 설계에 의한 것임을 알 수 있다.

얻어진 아미노산도 문제다.
과연 그래서 얻어진 아미노산은 어떤 것이었을까? 실제로 이때 얻어진 아미노산은 결코 생명체로 쓸 수 없는 것이었다. 아미노산이라고 모두 생명체에 쓰이는 것이 아니기 때문이다. 지금까지 발견된 아미노산은 2,000여 가진데, 이 중에 생명체에 사용되는 아미노산은 단지 1%인 20개 뿐인 것을 아는가? 나머지 99%는 생명체와 관련이 없는 아미노산이다. 아미노산은 편광된 빛을 왼편으로 돌리는 L 형과 오른편으로 돌리는 D 형으로 구분되는데(위 그림), 생명체에 사용되는 아미노산은 모두 L 형으로만 이루어져 있다. D 형이 하나만 들어있어도 생명체로서의 기능이 불 가능할 수 있다. 그러나 이 실험에서 얻어진 아미노산들은 L 형과 D 형 모두가 함께 만들어진 것이다. 그러므로 이 아미노산은 생명과 무관한 것이다.

밀러의 실험은 무기물에서 유기물을 합성했다는 점에서는 과학적 의미가 있다. 그러나 실험의 재료, 조건, 결과물 모두 생명으로 연결될 수 없는 일종의 화학실험에 불과하다. 과연 이 실험이 생물책에 있어야 할까? 아니면, 화학책에 있어야 할까? 그런데 놀랍게도 생물 기원에 대한 내용으로 생물교과서에 실려있다.
과학자들은 아직 생명이 무엇인지도 모른다. 단지 생명 있는 것과 없는 것의 차이만 알고 있다. 더군다나 생명의 시작에 관해서는 아무것도 모른다. 그러나 과학자들이 확실히 아는 것이 있는데 생명은 생명에게서 온다는 것이다. 이것이 지금까지 과학자들이 관찰과 실험으로 얻어진 100% 결과다.
성경은 생명에 대해 이렇게 말한다. “생명의 원천은 하나님께 있다”(시편 36:9). 생명은 생명이신 하나님께로부터 온 것이란 말이다. 예수님께서는 “내가 곧 길이요, 진리요, 생명”(요 14:6) 이 라고 하셨다. 예수님께서 창조자이시기 때문이다.

• 이재만 선교사 (지질학, 과학교육학, 구약학)

1) 유기화합물이란 탄소를 기본골격으로 한 화합물을 말하는데, 생물체들은 유기화합물로 되어있다. 그렇다고 유기화합물은 생물체에만 있는 것은 아니다.
2) 아미노산은 단백질을 구성하는 기본단위를 말하며, 생물체들은 물을 제외한 물질의 약 50%가 단백질로 구성되어있으며, 우리 몸도 역시 단백질로 되어있다. 그러나 본문에 나와있는 것처럼 모든 아미노산이 생물체에 사용되는 것은 아니다.