바다 밑바닥 열수분출구

극한환경 이겨낸 생명의 힘

지난 1977년. 미국의 지질학자들을 태운 잠수정 앨빈호가 남태평양 갈라파고스 제도 근처의 수심 2천6백m 해저를 누비고 있었다.



목표는 당시 새로운 학설이었던 '판 구조론'의 증거를 찾는 것.



지구의 땅덩어리는 몇 개의 거대한 판으로 나누어져 끊임없이 움직이고 있으며, 이에 따라 대륙들도 오랜 세월에 걸쳐 이동하며 붙었다 떨어졌다 한다는 이론이다.





이것이 맞다면 바닷속 어딘가 판의 경계가 있을 것이고, 그곳에서는 뜨거운 마그마가 뿜어져 나올 것으로 예상됐다.



마침내 앨빈호는 그런 곳을 찾아냈다. 땅속으로 바닷물이 스며들어갔다가 마그마 때문에 뜨거워져서는 높은 압력으로 뿜어 나오는, 이른바 '열수분출구'를 찾아낸 것이다.



그러나 과학자들을 더욱 놀라게 한 것은 열수분출구 주위의 어마어마한 해저 생물들이었다. 지름 3~5㎝에 길이 2~3m로 초대형 지렁이처럼 생긴 관벌레를 비롯해 새우.게.조개류 등 엄청나게 많은 생물들이 살고 있었다.



당시만 해도 햇빛이 닿지 않는 심해저에는 생물이 거의 살지 않는 것으로 알려져 있었다.



그러나 열수분출구 주변에는 오히려 대륙 연안보다 훨씬 많은 생명체들이 넘쳐났다.



그 뒤 탐사가 계속돼 바다 밑바닥의 모든 열수분출구 지역이 심해저 생명체들의 보고(寶庫)임이 확인됐다.



또한 최근 들어서는 열수분출구 주변의 생물들이 지구 생명체의 기원을 밝혀줄 수 있다는 학설이 나오고 있으며, 이 생물들이 각종 질병 치료용 물질도 품고 있다는 것이 밝혀졌다.



이 때문에 선진국들은 심해저 탐사 중에서도 특히 열수분출구 연구에 열을 올리고 있다. 우리나라가 최근 2005년까지 심해저 탐사용 무인 잠수정을 개발하겠다고 나선 것도 같은 맥락이다.



◇열수분출구 생태계=이곳의 생물들은 육상이나 바닷속의 생물과 매우 다르다.



관벌레는 열수분출구에서만 발견된다. 새우도 눈이 없고 등에는 열 감지 기관이 달려 있다.



분출구 주변이라고 해도 뜨거운 물이 나오자마자 찬 바닷물과 섞여 바로 식는 바람에 온도는 10도 내외다.



그러나 올초 일본 연구팀과 함께 인도양의 열수분출구를 조사한 한국해양연구원 김동성 박사는 "열수가 뿜어나오는 바로 옆, 수십도 되는 뜨거운 곳에서 살아가는 갯지렁이류도 발견했다"고 말했다.



압력도 대단하다. 열수분출구는 보통 수심 2천5백~3천m에 있는데, 이곳의 압력은 2백50~3백 기압이다.



가로 세로 1㎝를 2백50~3백㎏의 무게가 짓누른다. 사람은 뼈가 부서진다. 알루미늄 야구배트를 넣으면 짓눌려 칼처럼 돼서 나오는 정도인데도 심해 생물들은 끄떡 없다.



중금속 농도도 얕은 바다의 수천배나 된다. 열수를 통해 중금속이 뿜어 나오기 때문이다. 실제 한 과학자가 시험삼아 열수 새우를 먹었다가 바로 중금속에 중독됐지만, 이곳의 생물들은 아무렇지도 않다.



게다가 이산화탄소와 황의 농도가 높아 보통의 생물은 살기 힘들 정도다.



먹이도 먹지 않는다. 관벌레와 조개류 등은 몸 속에 황 성분을 유기물로 바꾸는 박테리아를 잔뜩 키우면서 박테리아가 만드는 유기물을 흡수해 살아간다.



◇생명의 기원=해양연구원 이상묵 박사는 "열수분출구 주변의 생물들은 유전자로 볼 때 현재의 세균들보다 오히려 진화가 덜 된 것으로 보인다"고 말한다.



이산화탄소와 황이 많은 환경도 수십억년전 지구의 상태와 비슷하다. 또한 열수분출구 주변에서는 생명체가 만들어지기 위해 필수인 아미노산 합성 반응도 많이 일어나는 것으로 밝혀졌다.



이런 점들로 인해 과학자들은 열수분출구 주변에서 생명이 탄생했을 가능성이 큰 것으로 보고 있다.



특히 일부 과학자들은 1969년 오스트리아에 떨어진 운석에 아미노산 등 많은 유기물질이 들어 있었던 것을 예로 들어 이런 운석이 지구 역사의 초기에 열수분출구 주위에 떨어졌고, 그로부터 생명이 출현했다고 주장한다.



◇열수분출구 생물의 이용=최근의 연구에 따르면 열수분출구 근처에 사는 일부 조개류는 몸속에 항암작용과 당뇨병 치료 효과가 있는 물질 등을 포함하고 있는 것으로 드러났다.



일본의 해양과학기술센터는 육상에 열수분출구 생물을 키우는 장치를 만들어 놓고 신종 치료물질 발굴 연구를 벌이고 있기도 하다.



김동성 박사는 "열수 생물에 대해 지금까지 연구된 것은 극히 일부지만 지구생명의 기원 등 많은 논란을 던졌다"라며 "열수 생태계에서 또 앞으로 어떤 놀라운 과학적 신비가 드러날지 모른다"고 말했다.



권혁주 기자<woongjoo@joongang.co.kr>