교과서와 기원문제 시리즈(3) 밀러의 실험은 생명의 자연발생을 입증하나?
노휘성(과학교사, 창조과학선교회 강사), ACT뉴스 2015년 8월
고등학교 과학 교과서에서 ‘생명의 진화’라는 단원에 빠지지 않고 소개되는 ‘밀러의 실험’이라는 것이 있다. 이 실험은 원시대기(무기물)가 번개에 의해 생명체에 사용되는 물질(유기물)로 합성됐을 것이라는 화학진화 가설(오파린 Alexander I. Oparin 주장)의 첫 단계를 입증하고자 한 것으로, 밀러와 그의 스승인 유레이(Herold Urey)가 함께 1953년에 수행하였다.
생물속생설이 과학사에서 실험과 관찰에 의해 반복 확인되었음에도 불구하고, 생물의 자연발생설을 포기하지 않는 과학자들이 있었다. 그 대표적 인물이 프랑스의 생물학자 푸셰인데, “유기물, 물, 불, 공기, 온도가 갖추어지면 생명은 자연적으로 발생한다”고 주장했다. 또한 마르크스와 더불어 공산이론의 기초를 세운 엥겔스는 “생명은 단백질의 존재양식”이라고 규정하면서 유물론적 생명관을 제시하였다. 그 흐름이 구소련의 생화학자였던 오파린에게로 이어져 무기물로부터 유기물이 합성되고, 그 유기물들이 세포막과 복제능력을 갖춘 원시세포를 형성했을 것이라는 시나리오를 정리하기에 이르렀던 것이다. 그렇다면, 밀러의 실험은 오파린의 시나리오의 첫 단계를 입증하였을까?
그는 초기 지구 환경을 조건화하기 위해 원시 바다를 나타내는 끓는 물, 원시대기를 나타내는 환원성 기체들, 그리고 번개를 재현하는 전기방전을 준비하였다. 이 실험에서 중요한 것은 ‘실험 결과, 유기물이 합성되었는가’보다 ‘실험의 조건이 지구 초기 환경을 정확하게 반영하는가’이다. 왜냐하면, 오늘날 자연 조건에서는 생명체 밖에서 단순한 유기물조차 저절로 합성되지 않기 때문이다. 그러기에 이 실험을 설계하기 위해서 가장 중요한 단서는 과거 지구 환경이 오늘날과 같지 않았다는 전제이다. 그러한 가정을 보여주는 재료가 바로 환원성 기체들이다.
현재 지구의 건조 공기 속에는 질소가 78%, 산소가 21%, 아르곤과 이산화탄소 등이 나머지 1%에 들어있다. 그런데, 밀러의 실험장치 속에는 메테인(CH4), 암모니아(NH3), 수소(H2), 수증기(H2O)가 들어있다. 왜 그는 이렇게 낯선 기체들을 초기 지구의 대기 성분이라고 생각했을까? 안타깝게도 이들 기체가 지구 초기의 공기였을 것이라는 근거는 없다. 다만, 유기물을 합성시키기 위해 강한 환원성 대기가 필요했고, 실험자들은 그것을 알고 선택했던 것이다.
그렇다면, 우리는 지구 초기 대기성분에 대한 보다 정확한 자료를 가지고 있는가? 그렇다. 퇴적층들은 가장 아래층에 적색층(red beds)을 가지고 있는데, 이는 금속 성분이 공기 중의 산소와 반응했던 환경이었음을 말해준다. 또, 가장 오래된 암석에서 석회석(CaO)이 발견된다. 이러한 자료들은 지구 초기부터 대기가 이산화탄소와 산소를 포함하는 산화성이었음을 알려준다. 산소가 있는 상황에서는 유기물이 합성되기 어려울 뿐 아니라 생성이 된다 해도 바로 파괴된다. 이러한 화학지식을 가지고 있던 밀러와 유레이는 플라스크 안에 산소를 넣을 수 없었던 것이다.
적색층
지구 어디에도 환원성 대기에 알맞은 전기 방전이 주어진 직후 바로 격리 및 냉각을 시킬 수 있는 조건을 갖춘 곳은 없었다. 실험 조건이 자연적 조건과 무관하면, 실험결과 역시 자연적 과정의 산물로 받아들일 수 없을 것이다. 그럼에도 불구하고, 교과서는 “하지만 이 실험으로 원시대기에 원래 존재하던 물질과 자연 현상만으로 생명체의 구성 요소들이 생성될 수 있다는 사실을 입증하였다” 고 서술함으로써 밀러의 실험이 지구 초기 조건을 잘 반영하였을 뿐 아니라 생명의 자연발생의 첫 단계를 증명해낸 것처럼 표현하고 있다.
그러나, 스페인에서 열렸던 “생명의 기원”을 주제로 한 국제생화학학술대회(1994)에서는 환원형 대기가 지구를 덮은 적이 없으며, 오파린의 가설과 밀러의 실험은 ‘잘못된 학설’이라고 공식 선언하였다. 성경에 의하면, 지구는 창조 셋째 날부터 식물이 살 수 있는 대기를 갖추고 있었음에 틀림없다. 그리고 오래된 퇴적암들은 지구 대기가 항상 산소를 포함하고 있었음을 알려준다. 이는 하나님께서 하늘을 창조하여 펴시고 땅과 그 소산을 내시며 땅 위의 백성에게 호흡을 주셨을 뿐 아니라 사람이 거주하도록 지구를 지으셨다(사 42:5; 사 45:18)는 성경의 증언에 완전히 부합하는 사실이다. (밀러의 실험 결과 생성된 유기물에 대한 자세한 설명은 다음 호에 이어집니다.)
