뉴멕시코 동굴에서 완전한 암흑 속 광합성 미생물 발견 — 외계 생명 탐색 범위가 넓어짐

완전한 암흑에서 광합성하는 미생물 발견

• 뉴멕시코 칼즈배드 동굴(Carlsbad Caverns)의 완전한 암흑 속에서 빛을 에너지원으로 쓰는 시아노박테리아(남조류)가 발견됨. 동굴 생물학자 헤이즐 바튼이 "벽이 선명한 초록색이었는데, 미생물은 완전한 어둠 속에 살고 있었다"고 설명
• 비밀은 엽록소 d와 f에 있음. 식물이 쓰는 엽록소 a는 가시광선을 이용하지만, 이 미생물들은 근적외선(near-infrared)을 에너지로 전환함. 근적외선은 사람 눈에 안 보이지만 석회암 동굴에서는 거울의 방(hall of mirrors)처럼 반사되면서 깊은 곳까지 도달
• 동굴 가장 어두운 곳에서 측정한 근적외선 수치가 입구보다 695배 높았음. 엽록소 d·f를 가진 시아노박테리아도 가장 깊고 어두운 곳에 가장 밀집해 있었음
• 연구진이 칼즈배드 국립공원 내 다른 동굴들도 탐사했는데, 전부 지하 깊은 곳에서 광합성 미생물을 발견함. "4,900만 년간 외부와 단절된 환경에서 광합성한다"는 게 확인됨

외계 생명 탐색 범위가 넓어지는 이유

• 이게 외계 생명 탐색에 큰 의미가 있음. 우리 은하에서 가장 흔한 별은 적색왜성(M형 별)인데, 적색왜성은 주로 근적외선을 방출함
• 기존에는 광합성 한계를 700nm(빨간색)로 잡았는데, 칼즈배드 시아노박테리아가 780nm까지 빛을 수확할 수 있다는 게 확인됨 → 적색왜성 주변 행성에서도 광합성 기반 생명이 가능하다는 얘기
• 지금까지 발견된 암석형 외계행성 대부분이 적색왜성 궤도에 있음. 이 별들이 대량의 근적외선을 내보내는데, "그 조건에서 생명이 어떻게 살 수 있는지 거의 모른다"는 게 바튼의 지적
• 바튼과 베렌트가 NASA에 제안서를 제출함. 내용: 가장 어두운 동굴 깊숙이 들어가서 시아노박테리아가 생존할 수 있는 최소 광량과 최장 파장을 측정 → 그 데이터로 JWST가 관측할 별 후보를 1,000억 개에서 50개로 줄이겠다는 것

• 2018년 임페리얼 칼리지 런던 연구진도 옐로스톤 국립공원의 그늘진 박테리아 매트, 호주 해변 암석에서 유사한 미생물을 발견한 바 있음. 적외선 LED 달린 어두운 찬장에서도 배양에 성공 — 가시광선에서는 엽록소 a, 어두운 환경에서는 엽록소 f로 전환하는 메커니즘을 확인