지구 연구 카드태양계에서 복잡한 생명까지

게임의 5~8시대 연구 카드 전부. 태양계에서 생명의 기원과 복잡한 생명까지, 연도, 저자, 학술지, 논문 제목을 함께 싣는다.

게임의 연구 카드는 모두 실제로 발표된 논문과 대응합니다. 이 페이지는 지구 부분을 다룹니다. 5시대부터 8시대까지, 태양계의 형성에서 생명의 기원을 거쳐 복잡한 생명까지 카드 30여 장입니다. 일곱 묶음으로 나눴습니다. 항목마다 무엇을 알아냈는지 한 문장으로 쓰고, 출처는 괄호에 넣었습니다 (저자, 학술지 연도).

지구와 달은 어떻게 생겼나

  • 운석의 납 동위 원소가 지구의 나이를 약 45억 5천만 년으로 정했습니다. 납 오염을 없애려던 측정자는 나중에 유연 휘발유 금지를 이끄는 데 힘을 보탰습니다 (Patterson, Geochimica et Cosmochimica Acta 1956).
  • 운석 속 알루미늄-26의 붕괴 생성물은 태양계가 태어날 때 근처에서 별 하나가 막 죽었음을 보여 줍니다 (Lee, Papanastassiou & Wasserburg, The Astrophysical Journal Letters 1977).
  • 컴퓨터 시뮬레이션은 화성만 한 천체가 지구에 비스듬히 부딪쳤고 그 파편이 모여 달이 됐음을 보였습니다 (Canup & Asphaug, Nature 2001).
  • 목성은 한때 안쪽으로 이동했다가 토성에게 '끌려 돌아갔고', 그 길에 화성의 재료를 먹어 치웠습니다. 그래서 화성이 그렇게 작습니다 (Walsh 외, Nature 2011).
  • 거대 행성들의 궤도가 격렬하게 흔들리며 많은 작은 천체를 태양계 안쪽으로 내던졌고, 후기 대폭격을 일으켰습니다 (Gomes, Levison, Tsiganis & Morbidelli, Nature 2005).
  • 모래알만 한 지르콘 한 톨은 지구가 생기고 겨우 약 1억 5천만 년 뒤에 액체 물이 있었을 수 있음을 보여 줍니다 (Wilde, Valley, Peck & Graham, Nature 2001).

태양계 밖의 행성

  • 51 페가수스 주위에서 거대 행성이 발견됐는데, 모항성을 4일에 한 바퀴 돕니다. 태양계는 더 이상 유일하지 않았고, 발견자들은 2019년 노벨상을 받았습니다 (Mayor & Queloz, Nature 1995).
  • 케플러 망원경은 행성이 모항성 앞을 지날 때 생기는 희미한 어두워짐으로 새 세계를 찾으며, 수천 개를 찾아냈습니다 (Borucki 외, Science 2010).
  • 작은 적색 왜성 하나 주위에 지구만 한 행성 일곱 개가 모여 있고, 그중 몇 개에는 액체 물이 있을 수 있습니다 (Gillon 외, Nature 2017).

생명의 원료는 어디서 왔나

  • 한 대학원생이 물, 메탄, 암모니아, 수소를 플라스크에 밀봉하고 전기 불꽃을 흘려, 단백질을 이루는 아미노산을 얻었습니다 (Miller, Science 1953).
  • 머치슨 운석에서 지구 밖에서 온 아미노산이 발견돼, 생명의 원료가 우주에 흔할 수 있음을 알려 줬습니다 (Kvenvolden 외, Nature 1970).
  • 원시 조건에서 RNA 구성 성분을 곧바로 만드는, 더 '자연스러운' 화학 경로를 찾았습니다 (Powner, Gerland & Sutherland, Nature 2009).
  • 심해 분출구 주변의 생태계는 햇빛 없이 살아가고, 이것이 생명 기원의 새 후보지를 제시했습니다 (Corliss 외, Science 1979).

RNA 세계

  • RNA는 효소처럼 반응을 촉매할 수 있으므로 RNA는 정보이자 도구입니다. 이 연구는 1989년 노벨상을 받았습니다 (Kruger, Cech 외, Cell 1982).
  • 효소에서 실제로 촉매를 하는 부분은 단백질이 아니라 RNA입니다 (Guerrier-Takada, Altman 외, Cell 1983).
  • 가장 오래된 생명은 전부 RNA로 이루어졌고, DNA와 단백질은 나중에 더해졌을 수 있습니다 (Gilbert, Nature 1986).
  • RNA 효소 둘이 서로를 복사하며 개수가 계속 지수적으로 늘었고, '분자 생명'을 향한 한 걸음이었습니다 (Lincoln & Joyce, Science 2009).
  • 단백질을 만드는 리보솜의 핵심은 RNA입니다. RNA 세계에서 남은 직접적인 증거이며, 이 연구는 2009년 노벨상을 받았습니다 (Nissen 외, Science 2000).

생명의 나무와 공통 조상

  • 리보솜 RNA를 비교하자 '세균'이 사실은 매우 다른 두 종류의 생명이며 고균이 독자적인 갈래임이 드러났습니다 (Woese & Fox, PNAS 1977).
  • 생명의 나무는 세균, 고균, 진핵생물의 세 영역으로 다시 그려졌습니다 (Woese, Kandler & Wheelis, PNAS 1990).
  • 미토콘드리아와 엽록체는 한때 독립해서 사는 세균이었습니다. 삼켜진 뒤 세포의 일부가 됐습니다. 이 생각이 처음 나왔을 때 열두 군데가 넘는 학술지가 거절했습니다 (Margulis, Sagan이라는 이름으로 발표, Journal of Theoretical Biology 1967).
  • 모든 생명의 공통 조상은 뜨겁고 산소가 없으며 수소가 풍부한 심해 분출구 근처에 살았을 수 있습니다 (Weiss 외, Nature Microbiology 2016).
  • 심해 퇴적물에서 발견된 로키고균에는 한때 진핵생물에게만 있다고 여겨졌던 유전자가 많습니다 (Spang 외, Nature 2015).
  • DNA는 이중 나선이며, 염기쌍 결합이 유전 정보가 복제되는 방식을 암시합니다 (Watson & Crick, Nature 1953).

산소, 얼음, 가장 오래된 화석

  • 공기 중 산소는 한꺼번에 생기지 않았습니다. 길고 오르락내리락하는 과정을 거쳐 늘어났습니다 (Lyons, Reinhard & Planavsky, Nature 2014).
  • 약 7억 년 전 지구는 거의 전부 얼음에 덮여 있었을 수 있습니다 (Hoffman 외, Science 1998).
  • 그린란드의 암석에 37억 년 된 미생물 구조가 보존돼 있을 수 있으나, 이 해석은 아직 논란이 있습니다 (Nutman 외, Nature 2016).
  • 고대 홍조류 화석은 유성 생식과 다세포 생명이 적어도 10억 년 전부터 있었음을 보여 줍니다 (Butterfield, Paleobiology 2000).
  • 디킨소니아 화석에 보존된 콜레스테롤 비슷한 분자는 이 수수께끼의 생물이 동물이었음을 증명합니다 (Bobrovskiy 외, Science 2018).
  • 윈난 청장에서 나온 미요쿤밍기아와 하이코우익티스는 척추동물의 역사를 캄브리아기 초기로 앞당겼습니다 (Shu 외, Nature 1999).

진화, 멸종, 공룡

  • 자연 선택 이론은 다윈과 월리스가 함께 발표했고, 이듬해 『종의 기원』이 나왔습니다 (Journal of the Proceedings of the Linnean Society 1858).
  • 종은 오랫동안 안정적이다가 짧은 기간에 빠르게 변할 수 있으며, 일정한 속도로 진화하는 것이 아닙니다 (Eldredge & Gould, Models in Paleobiology 1972).
  • 과학자들은 어느 암석층에 중간 화석이 있어야 하는지 예측했고, 캐나다 북극에서 틱타알릭을 찾았습니다 (Daeschler, Shubin & Jenkins, Nature 2006).
  • 고래의 조상은 육지를 달리던 발굽 동물로, 하마와 친척입니다 (Thewissen 외, Nature 2001).
  • 백악기 말의 암석층에는 이리듐이 유난히 많이 들어 있어 소행성이 지구에 부딪쳤다는 추론으로 이어졌습니다 (Alvarez 외, Science 1980).
  • 멕시코 유카탄 반도 밑에 지름 약 180km의 충돌구가 있고, 이는 그 소행성과 들어맞습니다 (Hildebrand 외, Geology 1991).
  • 페름기 말 대멸종은 약 6만 년밖에 걸리지 않았을 수 있고, 이는 시베리아 화산 활동과 들어맞습니다 (Burgess, Bowring & Shen, PNAS 2014).
  • 새가 나타나기 전에 공룡에게 이미 깃털이 자라고 있었습니다 (Ji, Currie, Norell & Ji, Nature 1998).
  • 랴오닝의 아르카이프룩투스는 가장 오래된 꽃식물 가운데 하나로 여겨졌으나, 나이는 나중에 백악기 초기로 수정됐습니다 (Sun 외, Science 1998).

실제 근거

  • 첫 번째 외계 행성: 페가수스자리 51번 별 둘레에서 4일 만에 한 바퀴 도는 거대 행성이 발견되었다. 태양계는 더 이상 유일하지 않았다. 2019년 노벨상.

    출처:Mayor & Queloz, Nature 1995, "A Jupiter-mass companion to a solar-type star"

  • 달의 탄생: 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 화성만 한 천체가 지구에 비스듬히 부딪쳤고, 파편이 모여 달이 되었다.

    출처:Canup & Asphaug, Nature 2001, "Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation"

  • 니스 모형: 거대 행성들의 궤도가 격렬하게 재배치되면서 많은 작은 천체가 태양계 안쪽으로 날아들어 후기 대폭격을 일으켰다.

    출처:Gomes, Levison, Tsiganis & Morbidelli, Nature 2005, "Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets"

  • 목성의 그랜드 택: 목성은 한때 안쪽으로 이동했다가 토성에게 '끌려 돌아갔고', 그 과정에서 화성의 재료를 먹어 치웠다. 화성이 작은 이유다.

    출처:Walsh et al., Nature 2011, "A low mass for Mars from Jupiter's early gas-driven migration"

  • 44억 년 전의 바다: 모래알만 한 저콘 하나가, 지구가 생기고 겨우 1억 5천만 년쯤 뒤에 이미 액체 상태의 물이 있었을 수 있음을 시사한다.

    출처:Wilde, Valley, Peck & Graham, Nature 2001, "Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago"

  • 지구의 나이: 패터슨은 운석 속 납 동위원소로 지구의 나이를 약 45억 5천만 년으로 계산했다. 납 오염을 없애려고 그는 훗날 유연 휘발유 금지를 밀어붙였다.

    출처:Patterson, Geochimica et Cosmochimica Acta 1956, "Age of meteorites and the earth"

  • 알루미늄-26 수수께끼: 운석 속 알루미늄-26의 붕괴 산물은, 태양계가 태어날 때 가까이서 별 하나가 막 죽었음을 보여 준다.

    출처:Lee, Papanastassiou & Wasserburg, The Astrophysical Journal Letters 1977, "Aluminum-26 in the early solar system: Fossil or fuel?"

  • 온화한 행성 일곱 개: 지구만 한 행성 일곱 개가 작은 적색 왜성 둘레에 모여 있고, 그중 몇몇에는 액체 상태의 물이 있을 수 있다.

    출처:Gillon et al., Nature 2017, "Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1"

  • 케플러: 케플러 망원경은 하늘 한 조각을 뚫어져라 응시하며 행성이 지나갈 때 생기는 희미한 어두워짐으로 새 세계를 찾았고, 끝내 수천 개를 발견했다.

    출처:Borucki et al., Science 2010, "Kepler planet-detection mission: introduction and first results"

  • 밀러-유리 실험: 대학원생이 물, 메테인, 암모니아, 수소를 플라스크에 밀봉하고 계속 스파크를 일으켜 단백질을 이루는 아미노산을 얻었다.

    출처:Miller, Science 1953, "A production of amino acids under possible primitive earth conditions"

  • 효소 없는 뉴클레오타이드: 원시 조건에서 RNA 구성 성분을 직접 만들어 내는 더 '자연스러운' 화학 경로를 찾아냈다.

    출처:Powner, Gerland & Sutherland, Nature 2009, "Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions"

  • 스스로 자르는 RNA: 체크는 RNA가 효소처럼 반응을 촉매할 수 있음을 발견했다. RNA는 정보이자 도구다. 1989년 노벨상.

    출처:Kruger, Cech et al., Cell 1982, "Self-splicing RNA: autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena"

  • 리보뉴클레아제 P: 올트먼은 어떤 효소에서 실제로 촉매를 하는 부분이 단백질이 아니라 RNA임을 독자적으로 발견했다.

    출처:Guerrier-Takada, Altman et al., Cell 1983, "The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme"

  • RNA 세계: 길버트는 가장 초기의 생명이 전부 RNA로 이루어져 있었고 DNA와 단백질은 나중에 더해졌을 수 있다고 제안했다.

    출처:Gilbert, Nature 1986, "Origin of life: The RNA world"

  • 자기 복제 RNA: RNA 효소 두 개가 서로를 복사하며 개수가 지수적으로 계속 늘어날 수 있다. '분자 생명'에 한 걸음 더 가까워졌다.

    출처:Lincoln & Joyce, Science 2009, "Self-sustained replication of an RNA enzyme"

  • 우주 속 아미노산: 머치슨 운석에서 지구 밖에서 온 아미노산이 발견되었다. 생명의 재료는 우주에 흔할지도 모른다.

    출처:Kvenvolden et al., Nature 1970, "Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite"

  • 리보솜은 리보자임이다: 리보솜에서 단백질 합성의 핵심을 맡은 것은 RNA이며, RNA 세계가 남긴 직접적인 증거다. 2009년 노벨상.

    출처:Nissen, Hansen, Ban, Moore & Steitz, Science 2000, "The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis"

  • 심해 열수구: 햇빛에 기대지 않는 생태계가 심해 열수구 주변에 존재해, 생명의 기원에 새로운 후보지를 제시했다.

    출처:Corliss et al., Science 1979, "Submarine thermal springs on the Galápagos Rift"

  • 세 번째 생명: 리보솜 RNA를 비교해 보니 '세균'이 사실은 매우 다른 두 종류의 생명이었고, 고세균이 독립된 가지가 되었다.

    출처:Woese & Fox, PNAS 1977, "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms"

  • 3역 체계: 생명의 나무가 세균, 고세균, 진핵생물의 세 역으로 다시 나뉘었다.

    출처:Woese, Kandler & Wheelis, PNAS 1990, "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya"

  • 세포 내 공생설: 마굴리스는 미토콘드리아와 엽록체가 한때 독립된 세균이었다가 삼켜져 세포의 일부가 되었다고 제안했다. 열 곳이 넘는 학술지에서 거절당했다.

    출처:Sagan (Margulis), Journal of Theoretical Biology 1967, "On the origin of mitosing cells"

  • LUCA의 고향: 오늘날의 유전자에서 거슬러 올라가 보면, 모든 생명의 공통 조상은 뜨겁고 산소가 없으며 수소가 풍부한 심해 분출구 근처에 살았을 수 있다.

    출처:Weiss et al., Nature Microbiology 2016, "The physiology and habitat of the last universal common ancestor"

  • 눈덩이 지구: 나미비아의 암석층은 약 7억 년 전 지구가 거의 통째로 얼음에 덮였을 수 있음을 보여 준다.

    출처:Hoffman et al., Science 1998, "A Neoproterozoic snowball Earth"

  • 산소의 등장: 대기 중 산소는 한꺼번에 생기지 않고, 길고 되풀이되는 과정을 거치며 늘어났다.

    출처:Lyons, Reinhard & Planavsky, Nature 2014, "The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere"

  • 이중 나선: 한 쪽짜리 논문이 DNA가 이중 나선이라고 제안했고, 염기쌍은 유전 정보가 어떻게 복사되는지를 암시했다.

    출처:Watson & Crick, Nature 1953, "Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid"

  • 아스가르드 고세균: 심해 퇴적물에서 발견된 로키아르카이오타는 진핵생물에만 있다고 여겨지던 유전자를 많이 지니고 있다.

    출처:Spang et al., Nature 2015, "Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes"

  • 가장 오래된 유성 생식: 고대 홍조류 화석은 유성 생식과 다세포 생물의 역사가 적어도 10억 년이 됨을 보여 준다.

    출처:Butterfield, Paleobiology 2000, "Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes"

  • 37억 년 된 스트로마톨라이트: 그린란드의 암석에는 37억 년 된 미생물 구조가 보존되어 있을 수 있지만, 이 해석은 아직 논쟁 중이다.

    출처:Nutman et al., Nature 2016, "Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures"

  • 자연 선택: 다윈과 월리스가 자연 선택 이론을 함께 발표했다. 이듬해 ‘종의 기원’이 나왔다.

    출처:Darwin & Wallace, Journal of the Proceedings of the Linnean Society 1858, "On the tendency of species to form varieties; and on the perpetuation of varieties and species by natural means of selection"

  • 공룡 멸종의 수수께끼: 백악기 말 지층에 이리듐이 비정상적으로 많았고, 앨버레즈 부자는 소행성이 지구에 충돌했다고 결론 내렸다.

    출처:Alvarez et al., Science 1980, "Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction"

  • 크레이터를 찾다: 멕시코 유카탄 반도 아래에 묻힌 지름 약 180 km의 크레이터가 바로 그 소행성이 남긴 흔적이었다.

    출처:Hildebrand et al., Geology 1991, "Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico"

  • 틱타알릭: 과학자들은 전이 화석이 어느 시대 암석에 있을지 예측했고, 정말로 캐나다 북극에서 찾아냈다.

    출처:Daeschler, Shubin & Jenkins, Nature 2006, "A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan"

  • 가장 오래된 동물: 디킨소니아 화석에 콜레스테롤류 분자가 보존되어 있어, 이 신비한 생물이 동물임이 입증되었다.

    출처:Bobrovskiy et al., Science 2018, "Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals"

  • 가장 오래된 척추동물: 윈난성 청장에서 발견된 미로쿤밍기아와 하이커우티스는 척추동물의 역사를 캄브리아기 초까지 끌어올렸다.

    출처:Shu et al., Nature 1999, "Lower Cambrian vertebrates from south China"

  • 깃털 공룡: 랴오닝의 화석은 새가 나타나기 전에 이미 공룡에게 깃털이 자랐음을 보여 준다.

    출처:Ji, Currie, Norell & Ji, Nature 1998, "Two feathered dinosaurs from northeastern China"

  • 첫 번째 꽃: 랴오닝의 아르카이프룩투스는 가장 오래된 속씨식물 중 하나로 여겨졌고, 연대는 나중에 백악기 전기로 수정되었다.

    출처:Sun et al., Science 1998, "In search of the first flower: a Jurassic angiosperm, Archaefructus, from northeast China"

  • 단속 평형: 종은 오랫동안 안정적으로 머물다가 짧은 시간에 빠르게 변할 수 있으며, 일정한 속도로 진화하는 것이 아니다.

    출처:Eldredge & Gould, Models in Paleobiology 1972, "Punctuated equilibria: an alternative to phyletic gradualism"

  • 최악의 대멸종: 정밀한 연대 측정에 따르면 페름기 말 대멸종은 약 6만 년밖에 안 걸렸을 수 있으며, 시베리아 화산 활동과 일치한다.

    출처:Burgess, Bowring & Shen, PNAS 2014, "High-precision timeline for Earth's most severe extinction"

  • 땅 위를 걷던 고래: 파키스탄의 화석은 고래의 조상이 땅 위를 달리던 발굽 동물이며 하마와 가까운 관계였음을 보여 준다.

    출처:Thewissen et al., Nature 2001, "Skeletons of terrestrial cetaceans and the relationship of whales to artiodactyls"

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