35억 년 전의 스트로마톨라이트, 지구의 고대 기록을 읽다

스트로마톨라이트(stromatolite)란?

스트로마톨라이트(stromatolite)는 고대의 호수나 바다의 물속에서 주로 시아노박테리아(Cyanobacteria, 남세균)에 의해 광합성을 하는 과정에서 오랜 기간 동안 일정 패턴의 형태로 겹겹이 퇴적되어 형성된 엽층리 구조의 지구 생명체 기원 석회암 화석이다. 서호주 지질조사국(Geological Survey of Western Australia) 마틴 반 크레넨동크(Martin Van Kranendonk) 박사는 호주 서부 필바라 지역의 와라우나층군(Warrawoona Group)에서 35억 년 전 생선된 가장 오래된 생명의 흔적 스트로마톨라이트를 찾아냈다. 이러한 증거로 지구의 생명체의 탄생은 적어도 35억 년 이상 되었다는 것을 알 수 있으며, 고생물학자들은 그 이전에도 지구에 원시 생명체가 존재했다는 것을 여러 가지 간접적인 방법으로 증명해 내고 있다. 

호주서부 스트렐리풀처트 (SPC, 필바라 크레이턴)의 스트로마톨라이트 © Didier Descouens

스트로마톨라이트 생성과정

고대 시아노박테리아는 태양 빛을 이용하여 이산화탄소와 물을 산소와 포도당으로 만들어 내는 광합성을 할 수 있게 되었는데, 이 과정에서 자외선 및 다른 유해한 환경 조건으로부터 자신을 보호하기 위해 점액 물질을 만들어 낮에는 시아노박테리아 스스로를 자외선으로부터 보호하고, 활동성이 낮아지는 밤에는 낮 동안 바다나 호수의 환경에서 점액성 물질에 의해 포획된 부유물 등 입자들이 가라앉아 탄산칼슘 결정화(석회화) 과정과 함께 주기적으로 매일 반복되는 환경에서 오랜 지질학적 기간 동안 퇴적되어 스트로마톨라이트가 생성되었다. 한 연구에 의하면 스트로마톨라이트는 1,000년 동안 약 35cm가량이 생성된다고 한다.

 

© State of Western Australia

고대 지구의 최초 산소 생산자 시아노박테리아

35억 년 전 지구의 대기는 산소가 매우 희박했고 대기 중의 화학적 조성이 현재와는 상당히 다르게(이산화탄소와 질소가 주를 이룸) 형성되어 있었다. 지구에서 최초로 광합성을 시작한 생물인 시아노박테리는 개체수의 폭발적인 증가와 광합성 활동에 의해 지구 대기 중의 산소 농도를 점차 증가시켰다. 이러한 과정은 산소가 극적으로 증가하여 지구 생명체 진화와 지구 대기의 조성에 커다란 변화를 가져온 약 24억 년 전 발생된 대산소화 사건(Great Oxygenation Event)과도 매우 밀접한 연관성이 있는 것으로 연구되고 있으며, 시아노박테리아가 생성한 스트로마톨라이트는 지구 초기 시기의 생태계가 어떻게 발전했는지에 대한 힌트를 제공한다. 또한 지구 초기 생태계의 중요한 구성 요소인 광합성 생물의 존재를 입증함으로써 생명체의 진화와 환경의 상호 작용에 대한 근본적인 이해를 도모한다.

 

우리나라의 스트로마톨라이트

영월 문곡리 건열구조 및 스트로마톨라이트 - 천연기념물 제413호

옹진 소청도 스트로마톨라이트 및 분바위 - 천연기념물 제508호

경산 대구 가톨릭대학교 스트로마톨라이트 - 천연기념물 제512호

 

스트로마톨라이트는 현재도 지구과학자들의 탐구 대상이며 지구 초기의 생물 활동과 환경 변화의 흔적을 담은 특별한 화석이다. 그 고유의 형태와 구조는 고대의 지구에서 일어났던 생명체의 활동과 환경의 이야기를 담고 있으며, 현재의 지구와 미래의 변화에 대한 통찰력을 제공한다. 이를 통해 우리는 고대 지구의 비밀을 풀어가며, 지구의 생태계와 기후에 대한 깊은 이해를 얻을 수 있게 된다. 또한 향후 지구의 변화를 예측하는데 에도 활용할 수 있을 뿐만 아니라 우주에서 다른 행성에서 생명체의 흔적을 찾는 데 도움이 될 수 있는 원리를 이해하는데 도움이 되고 있다.