밀러의 실험

요약 생명의 기원에 관한 할데인-오파린의 가설을 검증하기 위해 밀러가 행한 실험이다.

생명의 기원- 할데인과 오파린의 가설

20세기 초 스코틀랜드의 과학자인 할데인(John B. S. Haldane; 1892~1964)과 러시아의 오파린(Aleksandr I. Oparin; 1894~1980)은 지구상에 생명이 어떻게 생겨나게 되었는가에 대한 가설을 제시하였으며 그 내용은 다음과 같이 요약된다. 지구가 막 생성되었을 때의 원시 대기는 암모니아(NH₃), 메탄(CH₄), 수증기(H₂O)와 같은 수소가 풍부한 분자가 주요한 성분이었으며, 이러한 분자들은 번개, 자외선, 열과 같은 에너지를 통해 간단한 형태의 유기물로 합성될 수 있었을 것이다.

원시 대기는 산소(O₂)가 거의 없는 상태였기 때문에, 새롭게 합성된 유기물들은 산화반응을 통한 분해가 어려웠으며 그대로 원시 바다에 축적되었을 것이다. 결국 간단한 형태의 유기물은 중합반응을 통해 더 큰 분자로 바뀌었고, 코아세르베이트(coacervate)와 같은 막 형태의 구조물이 유기물을 받아들여 원시적인 세포가 생겨나게 되었다. 하지만 생명의 기원을 설명하기 위한 이 가설은 당시에는 지적 호기심 정도로 받아들여졌으며, 1950년대에 들어서야 다시 주목받기 시작했다.

밀러와 유리의 실험

1952년 미국 시카고 대학에 있던 유리(Harold C. Urey; 1893~1981)와 대학원생이었던 밀러(Stanley L. Miller; 1930~2007)는 생명의 기원에 대한 할데인-오파린 가설을 검증하기 위해 실험을 계획하였다. 실험은 원시 대기에 존재할 것으로 예상되는 무기물로부터 간단한 형태의 유기물이 화학반응에 의해 합성될 것인가를 알아보기 위한 것이었다.

밀러는 산소를 제거한 플라스크에 메테인(CH₄), 암모니아(NH₃), 수소(H₂)를 넣고, 물을 끓여서 수증기(H₂O)가 들어가도록 장치를 고안하였다. 여기에 전기 방전을 시키면서 아래쪽 플라스크에 생성된 물을 관찰하였다. 실험이 시작된 첫째 날부터 플라스크 안의 물은 분홍색으로 변하기 시작했으며, 일주일이 지나자 붉은색의 탁한 용액으로 변하는 것을 볼 수 있었다. 밀러는 이 용액을 크로마토그래피를 이용하여 분석함으로써, 글리신(glycine)·알라닌(alanine) 등의 아미노산과 몇몇 유기물이 생성되는 것을 확인할 수 있었다.

결국 밀러의 실험은 원시 대기의 상태로 여겨지는 가상의 조건으로부터 생명체의 구성 성분인 간단한 형태의 유기물이 합성될 수 있음을 보여 주었다. 비록 무기물로부터 간단한 유기물을 합성한 것이 실제 생명 현상과는 거리가 있어 보이지만, 이 실험을 발판으로 삼아 생명의 기원에 대한 후속 연구들이 활발하게 이루어지기 시작했다.