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진핵세포의 생존 전략 산소는 생명에 위험한 물질이다. 그러나 몸속에 거두어들인 영양물질에서 에너지를 끄집어낼 때는 산소를 이용해 영양물질을 분해하면 에너지를 훨씬 더 효율적으로 얻을 수 있다. 시아노박테리아의 광합성으로 대기와 바닷물에 산소가 서서히 축적된 것은 위험한 산소를 이용하여 호흡하는 생물에는 다행스러운 일이었을 것이다. 대기나 해양에 산소가 늘어난 결과, 지구 표층에는 산소가 부족하거나 전혀 없는 환경과, 산소가 풍부한 환경이 공존하게 되었다. 산소가 없는 환경에서만 살 수 있는 생물은 땅속 깊이 도망간 한편, 산소호흡을 하는 생물은 지구 표층의 산소 농도가 풍부해짐에 따라 서식 장소를 넓혀갔다. 이리하여 산소호흡을 하는 생물이 번영하는 지구로 변화하였다. 2023. 5. 2.
산소 오염의 물증, 줄무늬철광상 줄무늬철광상은 27억 년 전 무렵 지구에서 광합성반응이 활발해지고, 대기와 해양에 그 반응 생성물인 산소가 늘어난 것을 설명해 주는 중요한 물증이다. 줄무늬철광상은 철분이 풍부한 광물로 이루어진 층과 규산(이산화규소)으로 된 층이 규칙적으로 순환하는 지층이다. 철이 풍부한 광물에는 자철석이나 적철석 같은 산화철 광물 외에 탄산염 광물, 황화물, 규산염 광물 등이 포함되기도 한다. 현재 알려진 줄무늬철광상 가운데 가장 오래된 것은 그린란드 서부의 이수아지역의 것이 있으며, 그 형성 연대는 약 38억 년 전이다. 줄무늬 철광상은 27억 년 전 무렵부터 대규모로 형성되었지만, 19억 년 전 이후에는 거의 형성되지 않았다. 그림 5-11에 줄무늬철광상의 형성 연대 분포가 나타나 있다. 클라우드는 줄무늬철광상을 .. 2022. 8. 11.
세균에서 광합성의 기원을 찾는다 태양광을 에너지원으로 해서 물과 이산화탄소로 유기물과 산소를 만드는 광합성은 복잡한 전자의 흐름을 동반하는 작용 원리이다. 이러한 복잡한 메커니즘은 시아노박테리아보다 앞서 출현한 광합성세균의 두 가지 광합성 메커니즘이 결합한 것이다. 시아노박테리아가 광합성반응을 시작하고, 부산물로 산소가 생겨 서서히 대기 중에 축적됐다. 이러한 생각은 광합성을 하는 식물의 계통 관계에 관한 지식에 바탕을 둔다. 즉 광합성을 하는 식물에는 속씨식물, 겉씨식물, 양치류, 이끼류, 조류 등이 있다. 속씨식물과 겉씨식물은 종자로 번식하는 식물이지만, 양치류, 이끼류는 포자로 번식한다. 이끼류가 가장 먼저 생겼으며 양치류, 겉씨식물, 속씨식물의 순서로 지구사에 등장했다. 또 이끼류는 차축조라는 담수성 조류가 진화한 것이라 생각되.. 2022. 8. 11.
스트로마톨라이트의 발견 원시지구에서는 산소가 부족했으나 현재는 산소가 대기 성분의 20퍼센트를 차지한다. 즉 지구 대기에 산소를 만든 광합성 생물은 지구사의 어느 한 시점에 나타나 활발하게 광합성반응을 시작했다. 광합성 생물의 탄생은 식물이 땅 위로 진출하는 4억 년 전보다도 오래되었으며, 다양한 동물 화석이 갑자기 출현하는 약 5억 4000만 년 전의 캄브리아기 대폭발보다도 훨씬 더 과거로 거슬러 올라간다. 지질학자는 초기 생명의 흔적을 찾아 세계 각지의 선캄브리아대 지층을 조사해왔다. 이러한 연구에서 연구자들의 주목을 받은 지층으로 스트로마톨라이트(층상 구조를 가진 퇴적암의 일종)가 있다. 스트로마톨라이트에는 지질학자가 엽층(lamina)이라고 부르는 가느다란 줄무늬 모양이 있는데, 삼각뿔 모양, 돔 모양 등 여러 가지 형.. 2022. 8. 11.
지구 진화 작업 모델 및 원시지구의 대기 조성 1950년대 중반에 캐나다의 건플린트 줄무늬철광상에 속한 검은색을 띤 처트 층에서 미생물 화석이 발견되었다. 이들 화석의 중요성을 처음으로 지적한 사람은 미국의 고생물학자 프레스턴 클라우드이다. 클라우드는 1960년대에 원시지구의 생물 진화와 지구 표층 환경의 변화를 바탕으로 지구의 역사를 구분하는 모델을 제시했다. 클라우드는 1960년대 중반에 건플린트 줄무늬 철광상의 검은색 처트 층에 함유된 미화석을 분석해 다양한 미생물로 이루어진 생태계의 존재를 알아냈다. 19억 년 전에 지구의 생물은 이미 많이 진화한 상태라는 것이다. 그는 그 후 바로 지구와 생물의 역사를 밝히려는 시도를 '원시지구의 작업모델'이라는 논문으로 정리했다. 클라우드는 지구의 역사에서 생물 진화의 단계를 화학진화의 단계, 원핵생물의 .. 2022. 8. 11.
시생대의 대륙 발바라 35억 년 전에 형성된 변성도가 매우 낮은 현무암이나 퇴적암이 남아프리카의 카프발 안정지괴와 웨스턴오스트레일리아의 필바라 안정지괴에 남아 있다. 이들 지역은 활동적인 행성인 지구에서 시생대의 지구 표층 환경을 간직한 기적에 가까운 지역이다. 게다가 이들 지역은 지질학적 특징도 매우 비슷하다. 발바라(Vaalbara)는 남아프리카의 카프발 안정지괴와 웨스턴오스트레일리아의 필바라 안정지괴의 이름을 딴 조어이다. 안정지괴는 선캄브리아대에 안정돼 그 후 활동을 멈춘 대륙을 말한다. 시생대부터 원생대 초기에 이르는 두꺼운 지층이 남아프리카의 카프발 안정지괴와 웨스턴오스트레일리아의 필바라 안정지괴에 노출되어 있다는 사실은 오래전부터 알려져 있었다. 남아프리카의 카프발 안정지괴는 원생대의 조산대인 림포포대를 사이에 .. 2022. 8. 11.
웨스턴오스트레일리아의 필바라 안정지괴 웨스턴오스트레일리아의 필바라 안정지괴는 남아프리카의 카프발 안정지괴(Kaapvaal Craton)와 더불어 시생대 지질학 연구의 메카이다. 35억 년 전에 형성된 오래된 지층이지만 변성도가 매우 낮아 시생대의 지구 표층 환경을 탐구하는 데 최적의 조사지이다. 웨스턴오스트레일리아의 필바라 지역은 열변성도가 낮은 지역이다. 이 지역은 시생대의 그린스톤 벨트라는 현무암, 처트, 사암이나 이암 등의 쇄설암으로 이루어진 암석 단위와 관입한 화강암으로 조성되어 있다. 그린스톤 벨트라는 이름은 약간 변성된 현무암이 야외에서 녹색으로 보이고 현무암과 퇴적암으로 이루어진 지질체가 띠 모양으로 분포해서 붙인 이름이다. 이 지역에서 그린스톤 벨트는 화강암, 편마암의 거대 암체를 에워싸듯 분포하고 있다. 그린스톤 벨트를 구성.. 2022. 8. 5.
시생대의 지각과 천이 시생대의 지각은 크게 그린스톤 벨트와 화강암, 편마암 지역으로 나뉜다. 그린스톤 벨트는 변성도가 낮은 현무암이나 퇴적암으로 이루어져 있어, 시생대의 지구 표층 환경 탐구의 최적지로서 주목받고 있다. 선캄브리아대는 시생대와 원생대로 나뉘며, 그 경계는 25억 년 전이다. 시생대의 지각은 크게 석영섬록암질의 화강암이나 편마암이 널리 노출된 화강암 편마암 지역과, 그린스톤 벨트라는 변성도가 낮은 현무암이나 퇴적암이 띠 모양으로 배열돼 있고 그 주변에 화강암이나 편마암이 분포하는 지역으로 나뉜다. 한편 원생대가 되면 대륙지각이 발달해 안정된 대륙 주변에서 퇴적한 셰일(혈암)이나 탄산염암으로 이루어지는 지층이 형성된다. 이는 세계 각지에서 공통적으로 확인할 수 있는 모습이지만, 두 시대를 특징짓는 지층의 변화가 .. 2022. 8. 5.
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