부서진 죽은 DNA 파편이 살아있는 박테리아의 유전체 안으로 삽입되는 것이 발견되었다!

부서진 죽은 DNA 파편이 살아있는 박테리아의 

유전체 안으로 삽입되는 것이 발견되었다! 

(Bacteria Take Up Dead DNA, Scrambling Evolution)


     이것은 진화의 역사를 모호하게 할 수 있는 ‘수평 유전자 전달(horizontal gene transfer)’이 아니다. 놀랍게도 오래 전에 죽은 생물체의 DNA 조각을 재활용하는 박테리아가 발견되었다!

PNAS(2013. 10. 15) 지에 논문을 게재한 한 국제적 연구팀은 놀라운 발견을 했다. 그것은 죽은 DNA가 좀비(zombies)처럼 다시 일어나 살아있는 생물체 내로 침입할 수 있다는 것이다. 우리가 살고 있는 이 세계는 죽은 생물들의 조각난 DNA로 가득 차 있고, 시간이 지나면서 점차 분해되어 간다. 지금까지 어느 누구도 이것이 유전체 진화의 한 요인이 될 수 있음을 고려하지 않았었다. 몇 년 전에 수평 유전자 전달이 미생물에서 발견되었을 때, 진화론자들은 그 과정이 다윈의 '생명 계통나무'의 구축을 불가능하게 만들고, 진화 계통발생학적 연구를 모호하게 할 수 있음을 걱정했었다.(2/01/07, 9/24/07). 이제 이 새로운 발견은 그 문제를 엄청나게 악화시키고 있었다. 

”매우 조각난 손상된 DNA에 의한 세균의 자연적 변형(natural transformation)”이라는 논문에서 저자들은 어떻게 박테리아가 recA 재조합 효소로 죽은 DNA를 취하는 것을 발견했는지를 기술하고 있었다. 그것은 놀라운 일이다. 왜냐하면, ”조각난 DNA는 미생물들에게는 세균의 진화를 위한 잠재적 기질(substrate)이 아니라, 영양분의 원천으로 인식되기 때문이다.” 그리고 그들은 그 과정을 실험했다. 그리고 43,000년 전으로 추정하는 매머드 뼈의 조각난 DNA를 박테리아가 취할 수 있음을 발견했다. 여기에 그들이 발견한 것에 대한 요지가 있다 :

우리의 발견은 죽은 DNA, 심지어 멸종된 생물의 DNA가 현대의 박테리아로 이동되는 DNA의 자연적 유전자 교환이 수십만 년에 걸쳐 일어날 수 있었음을 제시한다. 따라서 진화론적 의미로 손상되고 분해된 DNA가 이전에 확인되지 않던 박테리아 진화의 하나의 동력이었을 수 있다...
 
우리의 발견은 박테리아들은 환경에 대대적으로 존재하는 손상된 짧은 DNA 분자(진정 고대의 것도 포함하여)들을 자연적 변형을 통하여 획득할 수 있다는 것을 나타낸다. 우리의 발견은 자연의 유전자 교환이 수십만 년 전의 DNA에 대해서도 발생할 수 있는 가능성을 열어놓는 것이다.

PhysOrg(2013. 11. 18) 지에 요약 보도된 이 발견은 진화론 이상의 의미를 가지고 있다. 이제 병원에서 항생제 내성균에 감염되어 있던 방을 멸균 소독한다 해도 안전할 것이라고 생각할 수 없게 되었다. 왜냐하면, 그 방에 새로 오염된 균이 항생제 내성 유전자의 조각난 DNA 파편을 취하여 내성을 획득할 수 있기 때문이다.

저자들은 이 과정의 의미를 오직 진화론적으로만 추측하고 있었다. 한편 그것은 유전적 다양성 또는 돌연변이의 추가적 근원으로 간주될 수도 있을 것이다. 그것은 미생물들이 유익한 돌연변이를 공유할 수 있는 방법이 될 수도 있다. 한편, 계통발생(phylogeny)을 구축하려거나, 미생물의 역사를 결정하기위한 모든 희망은 광범위한 시대에 걸쳐서, 매머드 뼈의 DNA와 같은 매우 다른 생물의 DNA 조각을 통합할 수 있는 미생물의 능력에 의해서 타격을 입게 되었다. 그들은 결론적으로 진화론에 대한 몇 가지 잠재적 영향에 대해서 언급하고 있었다 :

여기에서 기술된 유전적 과정은 초기 수평 유전자 전달이 원시세포에서 짧은 DNA 조각을 흡수한 후에 발생했을 수 있음을 가리킨다. 이것은 진화적 변화로 주장되었을 수 있다. 짧은 DNA 조각은 중요한 영양원으로서의 메인 기능에 부가해서, 초기 세포에서 유익한 돌연변이의 교환에 기여했을 수 있으며, 현존하는 미생물 개체군에서도 그러한 행동을 계속했을 수 있다.

박테리아가 하나 또는 몇 개의 염기 변화를 이끄는, 분해된 DNA를 취하는 잠재력은 미생물 유전체 진화를 주도하는 요소에 대한 우리의 이해에 또 다른 관점을 추가하고 있다. 집단 유전학과 분자 진화 모델들은 자주 현재 상태에서 번식 개체군의 미래 유전적 상태를 예측하는 ‘비기억‘ 과정인 마코프 프로세스(Markov processes)에 의존하고 있다. 이러한 모델들은 환경 DNA의 다양성과 복제 미생물 유전자 풀 사이에 동적인 피드백을 완전히 나타내지 못할 수 있다. 우리는 자연적으로 변환 가능한 종들의 분자 진화 속도가 환경에 조각난 다양한 DNA들에 의해서 영향을 받을 수 있다는 것을 제안한다. 더군다나 우리의 발견은 박테리아 재조합(recombination)이 상당히 오래 전의 DNA 조각으로부터 발생할 수 있음을 제시한다. 이것은 부가적이고 인식되지 않았던 분자 진화의 요인임을 가리킨다. 시간적으로 분리된 집단이나 종들의 DNA와의 재조합은 세포 분열의 세대들을 우회하여 진화론적 시대를 뛰어넘어 유전정보를 전달하는 결과를 가져올 것이다. 우리는 이 현상을 '시대와 맞지 않는 진화(anachronistic evolution)'라 부르고자 한다.

또한 그들은 이것을 '간접 진화(second-hand evolution)‘라고 명명했다. PhysOrg 지는 그 뉴스는 미생물들이 생물체 역사를 통해 유전자를 어떻게 교환했는지에 대한 우리의 이해를 크게 증가시키고 있다고 말하며, 이 이야기에 진화론적 스핀을 넣고 있었다. 그 기사는 이것을 사람이 쓰레기 더미에서 재생 가능한 금을 수집하는 과정과 비교하고 있었다. 이러한 생각은 유익한 돌연변이에 해당하는 것은 도대체 무엇인지에 대한 질문을 불러일으킨다. 또한 유용한 유전자들은 최초에 어떻게 유래했으며, 박테리아는 어떻게 그 부분이 유용하다는 것을 인식하고 자신의 유전체 내로 통합할 수 있는지, 그리고 그것을 가능하게 하는 분자기계들은 어디에서 생겨났는지에 대한 질문들을 불러일으킨다. 진화론자들에게는 더욱 불길하게도, 그 기사는 이것을 하나의 패러다임 변화(paradigm shift)로 인식하고 있었다. ”살아있는 세포의 진화를 유도하는 죽은 생물체의 DNA는 생물체의 진화를 유도한 원동력에 대한 일반적인 믿음과 모순되고 있다.”



이것이 과학자들이 ”이제 우리는 알고 있다”라는 말을 피해야 하는 이유이다. 여기에서 우리는 어디에서도 언급되지 않았던 한 요인이 진화론자들에 의해서 완전히 무시되어왔음을 보게 된다. 이 요인은 교과서에서 미생물의 진화에 대한 부분을 다시 쓰도록 강요하고 있다. 진화론자들은 이 사실은 진화가 진행되기 위한 더 많은 방법을 제공하고 있다고 말하면서, 진화론에 유리한 방향으로 해석하려하고 있다. 반대로 박테리아의 유전체가 다른 생물의 DNA 조각들이 들어와 휘저어졌을 때, 이 박테리아는 무슨 일이 어떻게 일어날지, 언제 일어나는 지를, 어떻게 알고 있는 것일까? 이 발견은 단세포 생물의 계통발생학적 역사를 완전히 지워버리고 있다. 이것은 유전체 비교를 통해 진화 과정을 알아보고자 하는 방법에 심각한 의문을 제기하는 것이다.

이 발견이 의미하는 것을 평가하기에는 아직 너무 이르다. 창조론자들은 새로운 환경에 적응하는, 또는 토양으로부터 필수 유전자에 삽입된 ‘쓰레기’로부터 유전체를 구조하는 미생물의 능력에서 설계적 목적을 발견할 수 있을 것이다. 진화론자들은 이 잠재적으로 패러다임을 뒤흔드는 발견을 진화론적으로 어떻게든 설명하려할 것이다. 하지만 뭔가 큰 일의 시작일 수 있다.



번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2013/11/bacteria-take-up-dead-dna/

출처 - CEH, 2013. 11. 20.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5806

참고 : 5786|5535|4549|4392



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