광합성과 산소호흡의 상보적 관계가 생물과 환경 사이에 순환하며 생명을 지탱한다. 자연의 원리들은 우리가 아직 모를뿐 너무나 신기하고 오묘하게 잘 갖주어진 시스템인것 같다.
산소사 존재하지 않았을 지구의 전반기에는
산소를 배출하지 않는 광합성 세균(황화수소,철), 무산소 호흡 하여 유기분자를 분해로 철및 황의 순환을 한다.
생물체라면 반드시 산소와 물이 필요한 것은 아니라는 것이 흥미롭다.
... 20억 년이 넘는 세월 동안, 즉 지구 역사의 거의 전반기에 해당하는 기간에 지구의 대기와 대양에는 본질적으로 산소 기체가 없었다.
따라서 당신과 나 같은 생물은 출현할 수가 없었다. 여기서 두 가지 중요한 의문이 제기된다. 앞서 지구가 35억 년 전에, 아니 - P121
아마 그보다 훨씬 이전부터 생물의 행성이었다고 주장한 바 있다.
그런데 이 초기의 무산소 지구에서 어떤 종류의 생물이 번성할 수 있었을까? 그리고 마찬가지로 중요한 또 한 가지 의문은 이것이다. 이 오랫동안 유지되던 지표면의 상태가 24억 년 전에 왜 바뀐 것일까?
산소가 없이도 생명이 존재하느냐는 질문은 비교적 답하기 쉽다.
지금도 산소가 없는 환경이 있으며, 그런 곳에도 생명이 우글거리기 때문이다. 이런 금지된 (우리에게) 서식지에서 어떻게 생명이 존속할 수 있을까? 우리에게 친숙한 거시 세계에서는 식물이 광합성을 함으로써 에너지와 탄소를 얻는다.
광합성은 빛 에너지를 이용하여 이산화탄소에서 당(탄수화물)을 합성하고 산소 기체를 부산물로 내보내는 과정이다. 광합성은 빛 에너지를 이용하여 이산화탄소에서 당을 합성하고 산소 기체를 부산물로 내보내는 과정이다.
- P122
동물은 광합성을 뒤집은 과정을 수행한다. 유기분자를 먹어서그 분자를 산소와 반응시켜 에너지를 얻는다. 이를 호흡이라고 한다.
(물론 식물도 호흡한다).
(중략)
이 두 반응은 서로 반대 방항을 향해 있고, 상보적이다. 그 결과 탄소와 산소는 생물과 환경 사이를 끊임없이 순환하면서 계속 생명을 지탱한다.
(중략)
그러나, 빛은 있지만 산소가 없다면, 다른 전자의 원천도 이용할 수 있게된다 - P123
수소 기체, 썩은 달걀 냄새를 풍기는 황화수소,
용액 상태의 철 이온 등이 그렇다.
이런 조건에서는 다른 생물들이광합성을 맡는다.
바로 세균이다. 이런 광합성 세균은 이런 전자 공여자들로부터 필요한 전자를 얻지만, 산소를 생산하지는 않는다. 이런세균은 광합성을 맡은 색소 때문에 대개 자주색이나 짙은 녹색을 띤다.
(중략)
광합성 세균이 산소를 생산하지 않으면서 이산화탄소를 당으로고정시킬 수 있다면, 호흡할 때 산소를 쓰지 않으면서 탄소 순환을 완결 짓는 세포도 있지 않을까?
여기서도 세균의 다재다능한 대사 능력이 빛을 발한다.
당신과 나는 산소를 써서 유기분자를 분해하는 호흡을 하지만, 일부 세균은 황산이온이나 산화철 같은 화합물을 써서도 호흡할 수 있다.
즉 동물이 식물이 생산한 산소를 이용하는 호흡을 하여 유기분자를 다시 이산화탄소로 바꾸는 것처럼, 이런세균은 광합성 세균이 황화수소, 용해된 철 같은 화합물에서 얻은 전자를 써서 생산한 분자를 무산소 호흡을 통해 분해한다.
이런 식으로 햇빛이 들지만 산소가 없는 환경에서 탄소 순환은 철 및 황의 순환과연결된다. 그러니 지구의 유년기는 최초의 철기 시대였다고도 할 수 있다. - P125
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