심해 열수구 가설

요약 지구의 생명 탄생과 관련하여, 최초의 유기물이 심해 열수구 환경에서 유래하였다는 가설. 생명 탄생의 가장 유력한 가설 중 하나이다.

'심해 열수구 가설'이란 지구의 최초의 생물 탄생과 관련하여, 그 기원이 되는 아미노산∙핵산과 같은 유기화합물이 심해의 극한 환경 중 하나인 열수구에서 유래하였다는 가설이다.

심해 열수구는 심해저 바닥에서 굴뚝 모양으로 솟아 있으면서 고온의 마그마 수용액을 내뿜는 해저 지형이다. 많은 종류의 심해 열수구에서는 300~400 ℃의 고온의 물이 분출되고, 이로부터는 불안정한 형태의 유기화합물이 형성된다. 심해 열수구 중 '알칼리 분출구'라고 불리는 일부 분출구에서는 pH 10~11 정도의 높은 염기성을 띠는 30~40 ℃의 낮은 온도의 물이 분출된다. 알칼리 분출구에서는 유기물의 단위 물질이 될 수 있는 여러 종류의 탄화수소가 발견되며, 화학 반응의 촉매로 기능할 수 있는 철 및 기타 금속 광물 또한 분출된다. 또한 원시 지구의 심해 바다는 산성 환경이었을 것으로 추정되는데, 알칼리 분출구에서 뿜어지는 높은 염기성의 물은 이러한 산성 바다와 pH 기울기를 형성할 수 있다. pH 기울기는 유기물 합성의 에너지원으로 작용할 수 있고, 이러한 여러 조건들이 작용하여 심해의 알칼리 분출구 환경에서 유기물 합성이 가능했을 것으로 연구되고 있다.

심해 열수구 가설에 따르면 심해 열수구에서 생성된 유기화합물이 지질 성분의 막으로 둘러싸이고, 막 외부와 물질 교환이 일어나고 내부에서는 촉매에 의한 화학 반응이 진행되면서 최초의 원시 세포가 형성되었을 것으로 추정된다. 실제 현재 발견되는 심해 열수구 주변에서는 극한 환경에서도 여러 화학 합성 미생물들이 군집 및 생태계를 이루고 있어, 심해 열수구 가설을 뒷받침한다.

심해 열수구 가설 외에 우주로부터 유래한 운석에 유기화합물이 유래하였다는 운석 유래설 또한 유기화합물 생성의 유력한 가설로 연구되고 있다.