흙이 가득 담긴 항아리가 실험실에 갇혀 있는 것은 다소 지루한 일처럼 보입니다. 더욱이 그 땅이 미생물, 박테리아, 곰팡이, 감지 가능한 모든 생명체를 제거하는 데 사용되는 치료법인 감마 방사선으로 폭격을 받았다면 더욱 그렇습니다. 그 대신 그 샘플은 매우 정확한 일을 계속했습니다. 즉, 산소를 소비하고 이산화탄소를 방출했습니다.
에 발표된 연구의 매력은 바로 여기에서 비롯됩니다. 과학 발전무생물 호흡에 대해 이야기하는 이 공식은 매우 구체적인 현상을 설명하면서 거의 시적으로 들리는 공식입니다. 멸균된 토양을 밀봉된 소우주에 방치하여 시간이 지남에 따라 관찰한 결과, 6년이 넘는 모니터링 기간을 넘어 매우 오랜 기간 동안 계속해서 CO2를 배출했습니다. 그곳의 생명은 제거되었습니다. 화학 반응에는 아직 할 일이 있는 것 같습니다.
척박한 땅, 활발한 반응
먼저 명확히 해야 할 점은 토양을 호흡하는 것은 숨은 유기체가 아니라는 것입니다. 비밀리에 살아남는 생물도 없고, 자연발생의 복귀도 없고, 과학을 가장한 동화도 없습니다. 땅은 여전히 불모지입니다. 움직이는 것은 토양에 남아 있는 분자와 함께 우리가 매일 아무 생각 없이 짓밟는 매우 복잡한 매트릭스를 구성하는 미네랄 및 유기 물질입니다.
연구진은 샘플을 멸균한 후 밀폐 용기에 넣었습니다. 그런 다음 그들은 시간이 지남에 따라 존재하는 가스를 측정했습니다. 일반적으로 토양이 CO2를 생성하면 우리는 즉시 미생물 호흡, 즉 유기물을 분해하고 이산화탄소를 방출하는 미생물을 생각합니다. 여기서 그림이 변경됩니다. 조사 후, 검출 가능한 생물학적 활성은 소멸되었지만 방출은 사라지지 않고 감소했습니다. 일부 샘플에서는 1,606일과 2,442일 후에도 여전히 검출되었습니다. 6년 이상.
포도당의 디테일은 그림을 더욱 흥미롭게 만듭니다. 실험의 한 부분에서는 단당류인 포도당을 배지에 첨가했습니다. 스파이크된 샘플은 스파이킹하지 않은 샘플보다 더 높은 방출을 나타냈으며, 이는 일부 유기 탄소 변형 반응이 프로세스를 조율하는 살아있는 세포 없이도 계속될 수 있음을 시사합니다.
당신의 발 아래 화학
무슨 일이 일어나고 있는지 이해하기 위해 과학자들은 토양의 화학적 성질을 조사했습니다. 그들은 동위원소 분석, 분광학 및 전자의 통과를 감지할 수 있는 실험 시스템을 사용했습니다. 실제로 그들은 멸균된 흙이 세포에서 유기 분자를 변형시키고 에너지를 방출하는 것과 유사한 반응을 지원할 수 있는지 이해하려고 노력했습니다.
여기서 “비슷하다”라는 단어는 매우 중요합니다. 세포에서 크렙스 주기와 같은 과정은 효소, 중간 단계, 전자 교환 및 산소 소비로 구성된 매우 미세한 기계인 신진대사의 일부입니다. 살균된 토양에는 모든 것을 조정하는 세포가 부족합니다. 그러나 토양은 일종의 화학적 발판을 제공하는 것 같습니다. 미네랄 입자, 유기 화합물, 분자 잔류물 및 아마도 죽은 세포에서 방출되는 효소는 일부 변형을 활성 상태로 유지할 수 있습니다.
그것은 갑자기 나온 발견이 아니다. 이미 2013년에 다음과 같은 연구 결과가 발표되었습니다. 생물지구과학 그들은 죽은 유기체에서 방출되고 토양 입자에 의해 안정화되는 효소와 연결되어 있는 EXOMET라고 불리는 세포외 산화 대사의 존재를 제안했습니다. 해당 연구에서 이 과정은 분석된 토양에서 배출되는 CO2에 크게 기여할 수 있으며, 추정 비율은 16%~48%입니다.
새로운 작품은 시간적 관점을 연장시킨다. 우리는 며칠 동안 관찰된 잔여 활동에 대해 더 이상 이야기하지 않습니다. 이는 새롭게 살균된 시스템의 일시적인 현상으로 무시하기 쉽습니다. 여기서 현상은 수년간 측정 가능합니다. 그리고 결과를 무시하기 어렵게 만드는 것은 바로 이 기간입니다.
생명과 물질, 덜 편안한 경계
토양은 지구상에서 가장 복잡한 환경 중 하나입니다. 몇 그램 안에 미네랄, 물, 공기, 뿌리, 박테리아, 곰팡이, 신선한 유기물 및 고대 유기물이 공존합니다. 이 혼합물에서 생명을 제거하면 우리는 정지된 물질을 상상하는 경향이 있습니다. 실험은 더 불결하고, 더 구체적이며, 덜 선형적인 것을 시사합니다. 활성 세포가 없어도 일부 분자는 계속 반응할 수 있습니다.
일부 과학계에서는 주의를 촉구하고 있습니다. 일부 연구자들은 죽은 세포에서 방출되는 효소가 예상보다 오랫동안 존재할 수 있다고 지적합니다. 다른 사람들은 유기 화합물에서 화학 반응을 촉진할 수 있는 철이나 산화알루미늄과 같은 광물의 역할에 의문을 제기합니다. 두 가지 가설이 공존할 수도 있습니다. 더욱이 토양 자체가 명료한 설명으로 환원되는 경우는 거의 없습니다.
이는 발견을 더욱 유용하게 만듭니다. 눈에 보이는 생물학이 제거되더라도 지형을 활성 시스템으로 취급하도록 강요하기 때문입니다. 메마른 토양은 소형 자연 실험실이 되어 설탕, 유기 잔류물, 미네랄, 산소, 전자 등 발견한 물질을 화학이 계속해서 연구합니다.
기후와도 관련이 있기 때문에
토양 호흡은 지구 탄소 순환의 주요 요인 중 하나입니다. 매일 토양은 특히 뿌리와 미생물의 활동을 통해 대기와 엄청난 양의 CO2를 교환합니다. 이러한 교환이 얼마나 많은 부분이 살아있는 세포에 의존하고 얼마나 많은 부분이 세포외 또는 비세포 과정에 의존하는지 더 잘 이해하면 변화하는 기후에서 토양의 거동을 더 정확하게 읽는 데 도움이 될 수 있습니다.
온도, 습도, 가뭄, 산소 가용성 및 유기물의 양은 토양이 탄소를 보유하거나 방출하는 방식을 변경합니다. 활동적인 생명체가 없어도 계속될 수 있는 화학 반응이 있다면 그 그림은 덜 자동적이 됩니다. 흙은 단순한 창고도 아니고, 작물 아래의 단순한 표면도 아닙니다. 그것은 보이지 않는 교환으로 가득 찬 느리고 다공성인 기계입니다.
그렇다면 더 오래되고 더 매혹적인 또 다른 결과가 있습니다. 바로 생명의 기원입니다. 일부 신진대사와 유사한 반응이 세포 외부에서 발생할 수 있다면 현재 살아있는 유기체와 관련된 화학 중 일부는 실제 세포 생명 이전에 나타날 수 있습니다. 이는 지구상의 생명체가 어떻게 발생했는지에 대한 문제를 해결했다는 의미가 아니라 단 하나의 단서를 더 갖는다는 것을 의미합니다. 특정 반응은 조직화된 생물학이 아닌 원시 물질에 속할 수 있습니다.
그러므로 발견이 살균된 토양이 살아 있다는 것을 의미하는 것은 아닙니다. 그것은 더 미묘하고 아마도 더 흥미로운 것을 말해줍니다. 생명의 화학적 성질은 세포가 더 이상 존재하지 않는 곳에도 흔적, 움직임, 분자 습관을 남길 수 있다는 것입니다. 그 시점에서 흙 항아리는 더 이상 단단한 것으로 보이지 않습니다. 거기는 폐쇄됐어요. 그리고 그는 아직도 일해요.
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