자연발생설

'생물은 자연적으로 우연히 무기물로부터 발생한 것'이라는 가설로써 2000년 전 아리스토텔레스의 주장 되었다. 이후 19세기 후반 프랑스의 미생물학자인 루이 파스퇴르(Louis Pasteur)의 S자형 플라스크 실험에 의해 이 가설이 틀렸음이 증명되었으며, 그 결과 생물은 결코 자연발생하지 않는다는 생물속생설(biogenesis)이 확립되었다.

프란체스코 레디의 구더기 실험 (그림: 김서영/서울대)

목차

기원전 아리스토텔레스가 주장한 학설로 진드기가 구덩이에서 자연적으로 생겨나거나 고기국에서 미생물이 자연적으로 나타나는 현상을 말하며 생명의 기원에 물질 이외의 무언가가 관여한다는 생기론(Vitalism)을 근거로 한다. 이러한 주장은 르네상스 시대인 17세기 중반까지는 별다른 의심 없이 받아들여져 왔으나 이러한 설에 대한 내용이 실험적으로 증명되지는 않았다. 

17세기에 벨기에의 화학자 헬몬트(Jan Baptist Van Helmon)는 땀으로 젖은 셔츠를 기름과 우유에 적셔서 항아리에 넣어 방치하면 쥐가 자연발생한다는 것을 실험하여 자연발생설을 지지하였다. 이 외에도 개구리나 토끼가 자연적으로 발생한다는 자연발생설¹⁾을 지지하는 실험들이 행하여졌다. 

1749년 영국의 니담(John Needhem)은 많은 논쟁을 불러일으킨 자연발생설을 증명하기 위해 실험을 고안했다. 쥐, 구더기 등 몸집이 작은 생물의 자연발생에 대해서는 이미 프란체스코 레디(Francesco Redi)의 실험을 통해 반박되었으나, 니담은 눈에 보이지 않는 미생물은 무생물로부터 생겨난다는 믿음을 갖고 있었다. 당시에는 열을 가하면 모든 생명체가 죽는다고 알고 있었기 때문에, 니담은 음식물을 가열하고 다른 생명체가 들어가지 못하도록 막는다면 자연발생의 여부를 확인할 수 있을 것이라 생각했다. 니담은 우선 양고기 육즙을 플라스크에 넣고 데웠다. 그 후 플라스크를 마개로 단단히 밀봉하고, 며칠이 지난 뒤 육즙을 꺼내어 현미경으로 살펴보았다. 그 결과 육즙 속에서는 작은 미생물이 관찰되었고, 니담은 이 실험을 통해 미생물은 무생물로부터 자연발생하는 것이라고 주장하는 생기론을 옹호하게 된다.

1665년 프란체스코 레디는 처음으로 자연발생설을 부정하는 실험을 수행하였다²⁾. 그의 실험은 죽은 생선을 한쪽 병은 뚜껑을 덮지 않고, 한쪽 병은 천으로 막은 후 그대로 며칠 방치하자 뚜껑을 덮지 않은 병 쪽에는 날벌레가 꼬이나, 뚜껑을 덮은 병에는 날벌레가 꼬이지 않았다는 것을 증명하여 천을 덮음으로 인하여 파리가 생선에 알을 낳지 못하게 해서 날벌레가 자연발생하지 않는다는 것을 증명하게 되었다. 하지만 이 실험은 날벌레나 파리 등에 관해서만 자연발생이 부정된 것이었기에, 레디 자신도 '구더기는 자연발생한다'는 것을 인정하게 된다. 

니담의 실험 설계 자체는 자연발생설 여부를 알아볼 수 있었으나, 이후 스팔란자니(Lazzaro Spallanzani)는 니담의 실험 방법에 문제를 제기하였다. 우선 니담이 육즙을 충분히 끓이지 않았기 때문에 미생물이 완전히 제거되지 않았을 수 있다고 생각하였다. 고기즙을 충분히 끓인 다음, 뜨거운 상태에서 플라스크의 입구를 밀봉하고 두었더니 시간이 지나도 미생물이 생겨나지 않는다는 것을 증명하였다. 그러나 이러한 학설은 생물의 생육에 필요한 산소가 공급되지 않아 자연발생한 미생물의 생육이 억제된 것이라는 반론이 제기되었다. 

이 후, 루이 파스퇴르는 플라스크안에 고기즙을 넣고 가열한 후, 플라스크 입구를 S자 모양으로 구부린 다음 밀봉없이 방치하였더니 시간이 지나도 고기즙 안에 미생물이 생기지 않는다는 것을 보여주었다. 이후 구부린 플라스크의 입구를 잘랐더니 고기즙에 미생물이 생기는 것을 확인하고 1861년 ‘자연발생설 비판’이라는 논문을 출판하며 자연발생설이 아닌 생물속생설을 주장하게 된다.

파스퇴르의 백조 목(swan-neck) 플라스크 실험 (출처: 한국미생물학회)

루이 파스퇴르, 생물속생설, 미생물, 자연발생설

차재호/부산대학교

하남출/서울대학교

1. Wiener, P.P. ed. 1973. Spontaneous Generation. Dictionary of the History of Ideas. New York: Charles Scribner's Sons. Retrieved 2009-01-24.
2. Levine, R. and Evers, C. 1999. The slow death of spontaneous generation (1668-1859). Washington, D.C.: National Health Museum. Retrieved 2008-12-19.