지구상에는 방대한 수의 생물이 존재하며, 그것들을 구성하는 세포의 수는 훨씬 많다. 그렇다면, 현재 살아 있는 세포 수를 모두 합하면 그 수는 얼마나 될까? 또 지금까지 존재해 온 세포 수를 모두 합하면 그 규모는 어떨까?
과학매체 ZME Science에 따르면, 캐나다 칼튼 대학(Carleton University) 연구팀이 이 의문에 대한 답을 내놓았는데, 살아있는 세포의 수는 별이나 모래알보다 훨씬 많다고 한다.
과학에서, 생명의 기본 단위인 ‘세포 수’를 아는 것은 지구의 생명체가 생존해 가는 메카니즘이나 장래의 한계를 파악하는 중요한 정보가 되는데, ‘퍼즐’에 비유해서 생각해 볼 수 있다.
지구를 거대한 생명의 퍼즐에 비유하면 세포는 하나의 조각이다. 조각의 총수를 알고 있다면 퍼즐을 완성하는 데 필요한 시간을 계산할 수 있을 것이다. 마찬가지로 지구에 존재하는 세포의 수를 알면 생태계 전체의 구조나 탄소의 흐름을 정확하게 이해할 수 있을지도 모른다.
세포의 수를 정확히 아는 것은 가계부를 쓰는 일에도 비유할 수 있다. 가계부에서는 수입과 지출의 균형을 알면 얼마나 저축을 할 수 있는지, 얼마나 생활비가 필요한지 계산할 수 있다. 지구상으로 대체한 경우는, 이것은 생물이 이용하고 있는 탄소나 에너지의 양을 가리키는 것이 된다.
가계부에서 낭비를 발견할 수 있도록 세포의 정량화를 통해 생태계 안에서 효율적으로 탄소를 사용하고 있는 부분이나 그렇지 않은 부분을 특정하는 것도 가능해질 수 있다.
어떤 연구에도 말할 수 있지만, 거기에 포함된 총 수를 추정하는 것은 현실 상황을 이미지하기 위한 기반이 된다. 예를 들어 지구상에 존재하는 모래알의 수를 추정해 보자.
이에 관한 보고에서는 GPS 데이터 등을 바탕으로 지구에 모래가 존재하는 장소의 면적, 거기에 존재하는 모래의 부피 등이 계산되어 있다. 모래알의 크기는 일반적으로 고운 모래면 0.06mm, 거친 모래면 2mm로 되어 있기 때문에 이러한 데이터를 바탕으로 지구에 존재하는 모래의 수를 추정한 보고에서는 약 75해(該) 개로 알려져 있다.
우주에 있는 별의 수를 추정한 연구가 2003년 국제 천문 학회에서 발표되었다. 이 연구에서는 멀리 있는 은하가 포함한 별의 수를 은하의 밝기로부터 추정하고 있으며, 지구로부터 3억 광년 이내의 은하에서 실제로 관측하여 조사하고 있다. 그리고 그 결과를 온 하늘에 적응해서 우주의 별의 수를 추정했다. 그에 따르면, 우주의 별의 수는 약 700해 개로 추정되고 있다. 다만 우주는 이 연구의 추정보다 훨씬 광대하므로 더 많은 수의 별이 존재한다고 볼 수 있다.
그렇다면, 지구상에 존재하는 생물의 세포 수를 파악하려면 어떻게 하면 좋을까? 연구팀은 생태학에서의 ‘생산성’에 주목했다.
생태계에서 생산성이란 ‘일정 기간 당 생물 생산의 양’을 말한다. 그중에서도 이산화탄소나 물이라고 하는 무기물로부터 새롭게 유기물이 합성되는 것을 ‘1차 생산(기초 생산)’이라고 한다. 예를 들어 이산화탄소에서 당류 등을 합성하는 광합성이 여기에 해당한다. 1차 생산은 생물의 기반이며, 이것이 없었다면 먹이사슬도 탄소 순환도 존재하지 않았을 것이다.
연구팀은 이 1차 생산이 어떻게 변화해 왔는지 이해하기 위해 다양한 과학 문헌을 조사하고 다양한 시점에서 광합성 생물의 수와 종류 및 이들이 생산한 유기물의 양을 추정했다. 그리고 이 계산을 통해 현대 세포의 1차 생산을 파악. 거기에서 세포 수를 추측할 수 있었다.
그 결과, 현재 지구상에 살아있는 세포의 총수는 ‘10에 30승’이상인 것으로 추정되었다. 이 숫자는 우주의 별 수의 100만 배에 해당할 수 있다. 지구상에 있는 모래알 총수보다는 1조 배 많은 것이라고 할 수 있다.
참고로 이 세포 수의 대부분을 차지하는 것은 바로 시아노박테리아였다.
또한 연구팀은 생명의 탄생부터 오늘에 이르기까지의 중요한 사건을 특정했다. 지금으로부터 약 20억 년 전 최초의 광합성 물체인 시아노박테리아가 등장하면서 태양을 이용해 산소를 생성하기 시작했다. 그리고 약 8억 년 전에는 조류가 등장해서 시아노박테리아의 생산성을 앞질렀다.
약 4억 5천만 년 전에는, 육상 식물이 등장했으며, 그 생산성은 조류를 훨씬 웃돌았고, 탄소 순환과 지구 전체의 생물량이 크게 증가했다.