세포는 "의사결정"을 한다.
하지만 물질적 설계도가 어떻게 결정을 내릴까?
(A Cell Makes “Decisions”
But if It’s Following a Material Blueprint, How Does It Do That?)
by David Coppedge
오직 마음만이, 그리고 마음이 설계한 프로그래밍 된 기계만이 결정을 내릴 수 있다.
매사추세츠 대학(University of Massachusetts) 보도자료가 제공하고 있는 "교전(작업) 규칙(Rules of Engagement)"이라는 재미있는 동영상을 시청해보라. 슈트라우스의 왈츠 "봄의 소리(Voices of Spring)"를 배경으로 한 이 영상에는, DNA 가닥을 따라 네 효소들이 이동하며, 서로 마주칠 때 어떤 행동을 취할지 결정하는 모습을 볼 수 있다. 우리는 이러한 행동을 하는 분자들에 공감하며, 건설 노동자들이 좁은 복도를 서로 지나치며 작업하는 모습이 떠오른다. 어떻게든 그것들은 난관을 극복하고, 작업을 계속하는 것이다.
영상 후반부에서는 줌 아웃을 통해, 이 모든 상호작용들이 웅장한 발레 공연처럼 어우러져, DNA가 익숙한 X자 모양의 염색체로 정밀하게 접혀지는 모습을 볼 수 있다. 만약 세포가 단지 "우연히 모여진 원자들의 집합"이라면, 어떻게 이것이 가능할까?
어떤 환경에서는 비-생물 물질도 스스로 조직화될 수 있다. 토네이도와 허리케인은 나선형을 이루고, 식어가는 용암은 육각형 기둥을 형성한다. 원소들은 결합하여 기하학적 결정을 이룬다. 하지만 이러한 경우에 원자들은 결과나 기능과는 관계없이 단지 물리법칙을 따르는 것이다. 그러나 생명체는 다르다. 목적을 위해 문제를 해결하고, 결정을 내린다.
협력을 위한 결정
영상 속에서 콘덴신(condensins)과 코헤신(cohesins)은 중력이나 정전기력에 의해서 상호 작용하도록 끌려 들어가지 않는다. 여기에는 1)분자기계들을 만들기 위한 유전적 지시, 2)상호작용을 제어하는 "교전 규칙", 3)DNA를 염색체로 압축하기 위한 포괄적인 설계 계획, 4)유사분열에서 염색체 쌍을 딸세포로 분리해야 할 필요성 등 여러 단계의 프로그래밍이 포함된다. 이러한 프로그램에는 모니터링 시스템, 복구 메커니즘, 그리고 놀라울 정도로 복잡한 DNA 복제 과정이 추가될 수 있다.
프로그래밍이 차이를 만든다. 결정, 용암, 토네이도 등은 무엇을 해야 하는지 알려주는 지시도 없고, 암호도 없으며, 그것을 따르지 않는다. 철학자와 신학자들은 이러한 규칙이 생명체를 위해 설계되고 정교하게 조정되었는지에 대해 논쟁할 수 있지만, 일단 확립되면 이러한 규칙은 수학적으로 설명될 수 있는 예측 가능한 결과를 생성한다. 그러나 세포 내 분자기계들의 행동은 이러한 규칙으로 예측할 수 없으며, 계획을 가진 마음(mind)의 지시가 없다면, 실리콘 칩에서 전자가 이동하는 경로도 예측할 수 없다.
매사추세츠 대학의 보도자료는 사메지마(Samejima) 등이 Science 지(2025. 4. 11)에 게재한 새로운 논문을 강조하며, 낮은 수준에서 확률적 상호작용이 있음에도 불구하고, 염색체 구축 계획은 성공하고 있다고 설명한다.
결합 및 고리 압출 과정의 역동적인 상호작용과 확률적 특성을 고려할 때, 유사분열 염색체는 단일하고 고정된 3차원 구조를 채택하지 않는다. 대신, 흔한 제한된 구조를 가진 무질서한 구조들이다.
비유하자면, 건축 현장의 건설 노동자들은 각자의 전문 분야와 기술을 갖고 있지만, 설계도에 나와 있는 전반적인 현장 평면도를 따르고 있으면서, 못을 박거나 전선을 지정된 위치에 배치시키는 데에 융통성을 갖고 있다.
물질 세포가 교전 규칙이 있는 설계도를 따르도록 특별히 구조화되어 있다면, 이것은 세포가 의사결정을 내릴 수 있다는 또 다른 예가 되는 것이다,
조직화의 결정 : 또 다른 "-ome"
Science 지(2025. 3. 20)에 게재된 논문에서, 월츠(Waltz) 등의 연구자들은 점점 더 늘어나고 있는 " - omes“ (genome, proteome, lipidome 등)이라는 용어에 "레스피라좀(respirasome, 호흡체)"이라는 용어를 추가했다. 레스피라좀은 미토콘드리아에서 호흡(respiration in mitochondria)을 가능하게 하는 초복합체이다. 산화적 인산화(oxidative phosphorylation)를 구성하는 개별 복합체는 놀라운 회전 엔진인 ATP 합성효소(ATP synthase)로 절정에 이르며, 기능을 극대화하는 방식으로 구성되어 있다. 저자들은 이러한 배열이 초저온 전자현미경(cryo-electron microscopy) 하에서 얼마나 정밀하게 나타나는지를 주목하였다.
미토콘드리아는 산화적 인산화를 통해 아데노신 삼인산(ATP, adenosine triphosphate)을 재생산한다. 이 과정은 호흡사슬(respiratory chain)이라고 불리는 다섯 개의 막결합 복합체에 의해 수행되며, 이들은 협력하여 전자를 전달하고, 양성자를 펌핑한다. 이러한 복합체가 본래 세포에서 어떻게 구성되는지에 대해서는 논란이 있다. 본 연구에서는 현장 초저온 전자 단층촬영(in situ cryo-electron tomography)을 이용하여 클라미도모나스 레인하티(Chlamydomonas reinhardtii) 세포에서 여러 주요 미토콘드리아 복합체의 본래 구조와 구성을 시각화했다. ATP 합성효소와 호흡 복합체는 각각 곡선형 및 편평한 크리스타 막(crista membrane) 영역으로 분리된다. 호흡 복합체 I, III, IV는 호흡체 초복합체로 조립되며, 이를 통해 전자 운반체 시토크롬 c의 결합을 보여주는 본래 5Å(옹스트롬) 해상도 구조를 확인했다. 2.4Å 해상도의 단일입자 초저온 전자현미경과 결합하여 본래 미토콘드리아 내부에서 호흡 복합체가 어떻게 구성되는지 모델링했다.
저자들은 이 복합체들이 왜 이러한 초복합체로 조직되는지에 대한 몇 가지 가설을 제시하며, 모든 호흡체가 서로 다른 종에서 동일한 화학량론(stoichiometry)을 가지는 것은 아니라는 점을 지적하고 있다. 그들은 "진화가 호흡체를 반복적으로 선택해 온 것으로 보인다"고 추측하고 있었는데, 이는 진화론자들이 이러한 패턴이 기능적으로 중요하다는 것을 인정하는 방식이다.(그렇지 않았다면 지금 존재하지 않았을 테니까).
현장 초저온 전자이동(in situ cryo-ET)으로 시각화된 것처럼, 이러한 막 구조는 좁은 내강 공간과 크리스타와의 측면 이질성을 형성하여, 호흡체 공급원에서 ATP 합성효소의 가라앉음으로 양성자 흐름을 가능하게 한다. 이러한 방식으로 호흡체는 크리스타 구조와 분자 구조를 형성하는 간접적인 메커니즘을 통해 효율적인 호흡을 가능하게 한다. 본 연구에서 제시된 고유 호흡체 구조는 생체 내에서 초복합체 형성을 특이적으로 저해하고, 이러한 불가사의한 분자 기계의 생리학적 관련성을 메커니즘적으로 분석할 수 있는 하나의 설계도를 제공한다.
따라서 호흡체는 공장 내 분자기계들의 효율성을 위해 어떻게 최적으로 구성할 것인가라는 문제를 해결하는 또 다른 의사결정 구조로 여겨진다. 이러한 해결책은 자연법칙만으로는 예측할 수 없는 것이다.
문제 예방을 위한 결정
세포에서 관찰되는 또 다른 유형의 의사결정은 단순히 퍼즐을 푸는 것뿐만이 아니라, 예측 가능한 문제를 예방하는 것을 포함한다. Fagunloye 등의 연구자들이 EMBO 지에 발표한 논문은 이에 대한 좋은 예를 제공한다. 슈 복합체(Shu complex)는 "진화적으로 보존된(= 진화되지 않은)" 세 개의 Rad51 paralogs, Csm2, Psy3, Shu1, 단백질 포함 SWIM-domain, Shu2로 구성되어 있는 이종사량체(heterotetramer)"이다.
상동 재조합(homologous recombination, HR)은 복제 중 DNA 손상 내성(damage tolerance)에 중요하다. 보존된 상동 재조합 인자인 효모(yeast)의 슈 복합체(Shu complex)는 복제 관련 돌연변이를 방지한다. 본 연구에서는 효모 세포가 DNA 복제 중 MMS로 유발된 손상에 대처하기 위해 슈 복합체를 어떻게 필요로 하는지 살펴보았다. 슈 복합체의 하위 단위인 Csm2가 효모의 자율 복제 서열(ARS)에 결합하는 것을 발견했다. 마지막으로, 슈 복합체와 복제 개시 복합체 간의 상호작용이 DNA 손상에 대한 저항성을 높이고, 돌연변이 및 비정상적 재조합을 방지하는 데 필수적임을 보여주고 있다. 본 모델에서 슈 복합체는 복제 메커니즘과 상호작용하여 DNA 손상을 오류 없이 우회할 수 있도록 해준다.
그들이 진화에 기인한 것으로 여기고 있는 이 복합체의 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducible complexity, 환원 불가능한 복잡성)’에 주목하라. 그들은 이 세포의 경이로움이 효모와 인간의 슈 복합체 사이의 차이점 발견에 기초해 진화했다고 주장한다. 그들에게 물질적 과정이 어떤 근거로 손상을 감지하고, 복구하고, 예방할 수 있는지를, 즉 무의미한 원자에서 의사결정을 하는 분자기계들로 어떻게 진화할 수 있었는지를 물어보아야 한다.
슈 복합체는 "대량 DNA 손상"을 복구하고, 심지어 병변을 우회하여, 복제의 정확도를 천 배나 높일 수 있다고 한다(인상적인 세부 사항은 각주 참조[1]). 무작위적 돌연변이는 진화적 발전의 기본 메커니즘 아닌가? 슈 복합체의 교정 정확도가 없었다면, 세포는 탄생하기도 전에 오류 재앙을 겪었을 가능성이 높다.
게다가 슈 복합체는 다른 복합체들과 상호작용을 한다. 저자는 이러한 사실은 "호기심을 유발했고" "흥미로웠다"고 말하고 있었다.[2]
스키너 상수
물질들도 의사결정을 내릴 수 있지만, 선견지명이 있는 지적 원인에 의해 지시될 때에만 가능한 것이다. "선택 압력"이라는 모호한 개념을 불러일으켜, 물질에 의사결정을 귀속시키는 것은 스키너 상수(Skinner’s Constant)와 동의어이며, 그것은 "곱하거나, 나누거나, 더하거나, 빼면, 마땅히 받아야 할 답이 나온다"와 같은 뜻이며, 이는 과도한 상상력에 사로잡힌 마법적이고 공상적인 사고를 필요로 한다. 진화론의 신뢰성은 살아있는 세포에서 관찰되는 초고도로 복잡한 세부 사항들이 계속 밝혀지면서, 급격히 떨어지고 있다.
Notes
1. “During DNA replication, DNA damage can be bypassed using a template switching mechanism that is facilitated by the recombinase, Rad51. The yeast Shu complex facilitates the formation of Rad51 filaments in this replicative context where its function is restricted. This is unique to other HR factors that repair direct DSBs [double-stranded breaks] outside of DNA replication. How the Shu complex function is limited to facilitatebypass of replicative DNA damage is enigmatic. However, hints come from its DNA damage sensitivity, where the loss of any Shu complex members results in sensitivity to the alkylating agent, methyl methanesulfonate (MMS). Partially explaining this specificity for replicative repair, the Shu complex DNA binding subunits, the Rad51 paralogs Csm2-Psy3, preferentially bind to double-flap substrates and have increased affinity for a double-flap containing an abasic site, which forms during repair of alkylation damage. Loss of Shu complex function results in translesion synthesis-induced mutations and the mutation rate increases over 1000-fold when abasic sites accumulate.” (External citations omitted.)
2. “Importantly, these physical interactions with the replication initiation complexes occur independently of other HR machinery, including the recombinase Rad51 and the canonical Rad51 paralog, Rad55. Intriguingly, Csm2 enrichment at ARS sites is largely dependent on its interaction with Rad55. Interestingly, Rad55 is neededfor Csm2 enrichment at ARS sites while being dispensable for Shu complex interaction with Mcm4. These results are consistent with those from the Prado laboratory showing that Mcm4 interaction with Rad51 or Rad52 is also DNA-independent. Furthermore, we show that Csm2 and Psy3 DNA binding is largely dispensable for its interaction with members of the MCM or ORC complexes. Therefore, it is possible that Rad55 helps to stabilize or enrich the Shu complex to ARS sites but that the Shu complex alone is needed to interact with the replisome. Overall, our results delineate a model wherein the Shu complex interacts with the replication machinery to ensure an error-free bypass of DNA damage.”
*참조 : 수십억 개의 생체 나노기계들은 그리스도의 솜씨를 드러낸다.
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세포막의 Kir2.1 채널 : 세포내 한 분자기계의 나노 구조가 밝혀졌다.
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핵공 복합체의 경이로운 복잡성
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진화론을 부정하는 유전자 내의 병렬 유전 암호들 : 이중 삼중 암호들이 무작위적 과정으로 우연히 생겨날 수 있을까?
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복구는 선견지명이 필요하고, 이것은 설계를 의미한다.
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DNA의 꼬여짐에 관여하는 단백질들이 발견되었다 : 이 초정밀 분자기계들은 진화론을 기각한다
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인간 게놈은 놀라울 정도로 복잡하다 : 대규모 새로운 GTEx 연구는 진화론과 충돌한다.
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단백질의 긴 사슬은 빠르게 접혀진다 : 세포는 이 놀라운 위업을 처음부터 수행했다.
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경이로운 분자기계들이 우연히 생겨날 수 있을까? : ATPase의 작동을 보여주는 영상물
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정자의 초고도 복잡성은 설계를 가리킨다.
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정자에서 DNA가 포장되는 방법 : 무성생식에서 유성생식의 진화는 실패하고 있다.
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가장 간단한 미생물도 생각보다 훨씬 더 복잡했다 : 마이코플라즈마는 200개의 분자기계들과 689개의 단백질들을 만드는 유전자들을 가지고 있었다.
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▶ 생명체의 초고도 복잡성
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▶ DNA의 초고도 복잡성
▶ DNA와 RNA가 우연히?
▶ 유전정보가 우연히?
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405597&bmode=view
▶ 단백질과 효소들이 모두 우연히?
출처 : CEH, 2025. 4. 15.
Evolution News & Science Today, April 15, 2025
주소 : https://crev.info/2025/04/enst-how-cells-make-decisions/
번역 : 미디어위원회
진핵생물의 기원
(The Origin of Eukaryotes)
by Frank Sherwin, D.SC. (HON.)
진핵생물(Eukaryotes)은 다양하고 분화된 세포 유형들을 갖고 있는 다세포 생물(multicellular organisms)이다. 거의 모든 세포들 안에는 특정 기능을 담당하는 세포소기관(organelles)이라는 세포 내 구획이 있다. 가장 중요한 세포소기관으로는 핵, 미토콘드리아, 엽록체 등이 있으며, 각각은 인지질 이중층(phospholipid bilayer, 이중막)으로 둘러싸여 있다. 막으로 둘러싸인 이 세포소기관들은 매우 복잡하며 생명 활동에 필수적인 고유한 자원들을 제공한다. 동물, 식물, 균류(fungi), 그리고 인간은 모두 진핵세포들로 구성되어 있다.
진화론에서 가장 논란이 많은 쟁점 중 하나는 자유 생활을 하던 단세포 원핵생물(prokaryotes, 세균과 고균)이 단세포 진핵생물 및 다세포 진핵생물의 주요 세포소기관이 되었다는 믿음이다. 다시 말해, 관찰할 수 없는 오랜 세월에 걸쳐 단세포 생물은 오늘날 지구를 가득 채우고 있는 놀랍도록 복잡한 다세포 생물의 내부에서 막으로 둘러싸인 세포소기관으로 변모했다는 것이다. 제안된 메커니즘은 무엇일까? 바로 세포내공생(endosymbiosis)이다.
세포내공생설에 의하면, 한 호기성 세균(aerobic bacterium)이 커다란 고균 세포(archaean cell)에 의해 삼켜졌다고 말한다. 하지만 이는 순전히 가설일 뿐이다. ICR의 제프 톰킨스(Jeff Tomkins) 박사는 다음과 같이 말했다.
그러나 이제 유전체 시퀀싱 비용이 저렴해지고 널리 보급됨에 따라, 세포내공생이라는 진화론적 이야기는 점점 더 모호해지고 논란의 여지가 많아졌다. 새로운 박테리아와 진핵생물의 유전체가 시퀀싱되고 이들이 암호화하는 단백질들이 밝혀짐에 따라, 세포내공생에 대한 진화론적 개념 전체가 완전히 혼란에 빠졌다.
가장 예상치 못한 발견 중 하나는 진화론을 뒷받침할 유전자들이 전혀 발견되지 않았다는 것이다.[1]
과학자들은 최근 PNAS 지에 실린 기사에서 다음과 같이 언급했다.
진핵생물의 기원은 다세포 생물의 후대 출현을 가능하게 했기 때문에, 생물 진화에서 가장 중요한 사건 중 하나이다. 그러나 기존의 유전자 활동 조절 기전이 어떻게 변형되어 이러한 복잡성의 증가를 가능하게 했는지는 아직 불분명하다.[2]
그럼에도 불구하고 이러한 복잡성의 증가(생명체의 주요 재편)가 우연, 시간, 자연적 과정들이 함께 작용하여, 불분명한 "알고리즘적 위상 변화"를 만들어냄으로써 어떻게든 달성되었다는 것이다.[2] 알고리즘(algorithm)은 "특히 컴퓨터가 계산이나 문제 해결 작업시에 따라야 하는 프로세스 또는 일련의 규칙"이다.[3]
이 과학자들은 "이론적 접근과 경험적 접근의 혼합"을 연구로 수행했다.[2] 경험적 접근은 연구자들이 현재 실시간으로 보유하고 있는 정보를 바탕으로 수행된 반면, 이론적(가정적 또는 추측적) 접근은 진화론의 오랜 시간에 대한 믿음에 기반하고 있다. 놀랍지 않게도, 이 두 가지 접근을 혼합하면, 특정 진화 이론 분야를 뒷받침하는 해답이나 증거를 찾을 수 있을 것으로 생각하고 있었다 : "이론적 접근과 경험적 접근의 혼합은 궁극적으로 보존된(변화하지 않고 남아있는 유전물질) 유전자 성장 과정과 점점 길어지는 단백질에 대한 제약 사이의 긴장이 진핵세포의 출현을 알리는 상전이에서 어떻게 해소되었는지 밝혀낼 것이다."[2]
생물학적 시스템을 연구하는 사람들이 공학 기술과 유사한 점들을 점점 더 많이 발견하고 있는 것처럼, 무로(Muro) 등도 단백질들과 해당 유전자들에 대한 연구와 컴퓨터 과학 사이에 "흥미로운 유사점"들을 발견하고 있었다.[6]
유전자 내 비암호 영역(noncoding regions)의 축적에 대한 예측은 컴퓨터 과학에서 관찰되는 것과 유사한 연속적인 상전이와 흥미로운 유사성을 보여준다. 즉, 알고리즘이 문제를 해결하는 더 효율적인 방법을 갑자기 찾아내고 있는 것이다.[6]
만약 명백히 공학적으로 보이는 시스템이나 구조(예: ATP 합성효소와 척추동물 망막)에는 그것을 만든 공학자(engineer)가 필요하다면, 유전자 내 비암호 영역과 컴퓨터 알고리즘에는 프로그래머(programmer)가 필요하다.
이 과학자들은 시간에 따른 "유전자 성장의 간단한 증식 모델을 개발"하여, 두 가지 법칙을 예측했는데, 이 두 법칙은 모두 마지막 보편적 공통 조상(LUCA, last universal common ancestor)에 기반하고 있다.[2] 이 미스터리한 LUCA는 알려지지 않은 시간, 알려지지 않은 장소에서, 알려지지 않은 일련의 과정을 통해, 존재했다고 추정하는, 알려지지 않은 존재이다.
마지막 보편적 공통 조상(LUCA)의 본질, 연대, 그리고 지구 시스템에 미치는 영향은 다양한 학문 분야에서 격렬한 논쟁의 대상이 되어 왔으며, 종종 서로 다른 자료와 방법을 기반으로 하고 있다. LUCA의 연대 추정치는 일반적으로 화석 기록에 기반하며, 재해석할 때마다 그 양상이 달라진다. LUCA의 대사 작용의 본질 또한 논쟁의 여지가 있는데, 어떤 학자들은 모든 핵심 대사 작용을 LUCA에 기인한다고 주장하는 반면, 다른 과학자들은 지구화학에 의존하여 더 단순한 생명체로 여기기도 한다.[7]
LUCA는 증명할 수 없는 진화계통나무의 기초를 형성하며[8, 9], "아직은 단지 가설적인 유기체일 뿐이다."
진핵세포의 기원에 대한 물질주의적 설명은 원핵세포의 기원만큼이나 여전히 난제이다. 그리고 진화론적 설명을 추구하는 사람들이 최종적으로 결론을 내릴 때, "이 모든 것은 더 많은 시간, 더 많은 요소들, 그리고 더 점진적인 단계들을 포함하는, 더 복잡한 모델의 필요성을 시사한다"는 사실에 대해 우리 크리스천들은 놀라지 않는다.[11]
실제로 모든 증거들에 의하면, 진핵세포와 다른 모든 형태의 생물체들은 우리 주님의 비할 데 없고 이해할 수 없는 능력과 지혜의 결과임을 가리키고 있는 것이다!
“여호와께서 행하시는 일들이 크시오니 이를 즐거워하는 자들이 다 기리는도다 그의 행하시는 일이 존귀하고 엄위하며 그의 의가 영원히 서 있도다 그의 기적을 사람이 기억하게 하셨으니 여호와는 은혜로우시고 자비로우시도다” (시편 111:2~4)
References
1. Tomkins, J. 2015. Endosymbiosis: A Theory in Crisis. Acts & Facts. 44 (11): 13.
2. Muro, E. et al. 2025. The Emergence of Eukaryotes as an Evolutionary Algorithmic Phase Transition. PNAS. 122 (13).
3. Oxford Languages. Oxford University Press. Languages.oup.com.
4. Guliuzza, R. Biological and Engineered Systems Employ Same Principles. Creation Science Update. Posted on ICR.org October 17, 2019.
5. McDiarmid, A. Emily Reeves: How to Study Biology with Systems Engineering Principles. Evolution News and Science Today. Posted on evolutionnews.org March 31, 2025.
6. Ferrada, E. 2025. An Algorithmic Constraint at the Transition to Complex Life. PNAS. 122 (17).
7. Moody, E. et al. 2024. The Nature of the Last Universal Common Ancestor and Its Impact on the Early Earth System. Nature Ecology & Evolution. 8: 1654–1666.
8. Thomas, B. Darwin’s Evolutionary Tree ‘Annihilated.’ Creation Science Update. Posted on ICR.org February 3, 2009.
9. Thomas, B. Shared Genes Undercut Evolutionary Tree. Creation Science Update. Posted on ICR.org February 25, 2011.
10. Gough, E. Could Life Exist in Molecular Clouds? Universe Today. Posted on universetoday.com November 30, 2023.
11. Galbaldóm, T. 2021. Origin and Early Evolution of the Eukaryotic Cell. Annual Review of Microbiology. 75: 631–647.
12. Psalm 111:2–4.
* Dr. Sherwin is a science news writer at the Institute for Creation Research. He earned an M.A. in invertebrate zoology from the University of Northern Colorado and received an honorary doctorate of science from Pensacola Christian College.
*참조 : 복잡한 세포는 박테리아로부터 진화될 수 없었다.
https://creation.kr/Influence/?idx=1289944&bmode=view
미토콘드리아 및 미토콘드리아 리보솜의 세포내공생 진화가설에 대한 비판적 고찰
https://creation.kr/IntelligentDesign/?idx=1291613&bmode=view
해조류의 진화적 기원에 관한 나쁜 소식
https://creation.kr/Variation/?idx=3579204&bmode=view
앞으로도, 뒤로도, 옆으로도 나아가는 진화. : 진핵생물이 진화하여 원핵생물이 되었다?
https://creation.kr/Variation/?idx=1290386&bmode=view
진핵생물의 진화는 복잡함에서 단순함으로 진행되었다.
https://creation.kr/Variation/?idx=1290375&bmode=view
가장 간단한 미생물도 생각보다 훨씬 더 복잡했다 : 마이코플라즈마는 200개의 분자기계들과 689개의 단백질들을 만드는 유전자들을 가지고 있었다.
https://creation.kr/Influence/?idx=1289940&bmode=view
7개의 모터가 하나로 연결된 편모를 갖고 있는 세균!
https://creation.kr/LIfe/?idx=9061399&bmode=view
진화를 부정하는 세포소기관 : 리소좀
https://creation.kr/LIfe/?idx=15435651&bmode=view
고세균의 놀라운 방어 시스템
https://creation.kr/LIfe/?idx=127949630&bmode=view
▶ 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 원생생물
▶ 해조류, 규조류, 균류
▶ 자연발생이 불가능한 이유
https://creation.kr/Topic401/?idx=6777690&bmode=view
▶ DNA와 RNA가 우연히?
▶ 유전정보가 우연히?
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405597&bmode=view
▶ 생명체의 초고도 복잡성
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405658&bmode=view
출처 : ICR, 2025. 5. 22.
주소 : https://www.icr.org/article/origin-of-eukaryotes/
번역 : 미디어위원회
유전체의 직렬반복
: 반복은 의도적으로 설계된 것이다.
(Genomic Tandem Repeats
: Where Repetition Is Purposely Adaptive)
by Jeffrey P. Tomkins, PH.D.
직렬반복(tandem repeats, TR)은 DNA 염기서열이 TACTACTAC 처럼 되풀이되어 반복되고 있는 짧은 DNA 서열이다. TACTACTAC는 TAC가 세 번 반복된 것이다(그림 1). 유전체학 초창기에는 이러한 직렬반복이 원래 비기능성 DNA, 또는 정크(junk, 쓰레기) DNA로 분류됐었다. 직렬반복이 인간 질병과 관련된 몇 가지 사례를 제외하면, 이러한 유형의 반복 변이(repeat variation)는 생물체에 미치는 영향이 중립적인 것으로 여겨졌었다.
그러나 지난 수십 년 동안 과학자들은 직렬반복이 기능적이고, 설계된 DNA 특성임을 밝혀내었다. 직렬반복이 기능적이지 않다는 초기 주장과는 달리, 연구자들은 직렬반복과 그 길이의 가변성이 생물의 생물학, 성장, 적응적 발달에 유용한 영향을 미친다는 것을 발견했다.
직렬반복에는 두 가지 유형이 있다. 1)마이크로위성(microsatellite)이라고 하는 한 유형은 1~9개의 DNA 철자(뉴클레오타이드)로 구성된 기본 반복 단위로 반복이 이루어진다. 2)미니위성(minisatellite)이라고 하는 두 번째 유형은 9개 이상의 뉴클레오타이드로 구성된 기본 반복 단위로 구성된다(그림 1 참조).
그림 1. 두 개의 서로 다른 염색체의 동일한 DNA 구간에 있는 가변성 직렬반복의 그림
직렬반복의 다양성(variability)은 반복의 길이가 다르기 때문에 발생하는데, 한 변이는 반복 단위가 12개인 반면, 다른 변이는 13개일 수 있다. 반복 다양성은 상동염색체(homologous chromosomes, 하나는 아버지로부터, 하나는 어머니로부터)의 동일 유전체 내에 존재할 수도 있고, 동일하게 창조된 종류의 개체들 간에 존재할 수도 있어, 집단 내에서 적응적 변이(adaptive variation)가 가능하다.
직렬반복의 반복 길이를 변화시키는 기전은 아직 대부분 밝혀지지 않았지만, 이러한 현상이 어떻게 일어나는지에 대한 추측이 제기되어 왔다. 일부 연구자들은 이러한 현상이 감수분열(meiosis, 정자와 난자 생성) 과정에서 일어나는, DNA 복제 및 세포 분열, 또는 재조합 과정에서 발생한다고 주장했다.[1, 2]
직렬반복이 유전자의 보편적 특성이라는 사실만으로도, 그 기능과 중요성을 알 수 있다. 유전자의 시작 부분을 프로모터(promoter, 유전자 조절 특성)라고 한다. 진핵생물 유전자 프로모터(세포핵을 가진 생물에서 발견됨)의 최대 10%에서 20%가 조절 스위치 역할을 하는 직렬반복을 포함하고 있는 것으로 밝혀졌다.[3] 하지만 유전자에서 직렬반복의 현상을 탐구하기 전에, 진핵생물 유전체에서 유전자가 어떻게 구조화되어 있는지 살펴봐야 한다.[4, 5]
먼저, 유전자는 여러 조각으로 구성되어 있다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 유전자는 단백질이나 기능성 RNA를 암호화하는 엑손(exons)과, 단백질이나 기능성 RNA를 암호화하지 않고 있는, 엑손 사이의 인트론(introns)으로 구성되어 있다.(그림 2) 인트론은 많은 중요한 신호와 특징들을 포함하지만, 유전자의 RNA 사본(메신저 RNA 또는 전사체)에서 스플라이싱되어 분리된다. 위에서 언급했듯이, 조절 직렬반복들은 유전자 프로모터에서 발견될 수 있지만, 유전자의 다른 부분에서도 발견될 수 있다(그림 2).
유전자 코딩 서열에서 비-무작위적 적응의 직렬반복
직렬반복이 유전자의 단백질 코딩 영역에서 적응적이고 유용한 변이를 일으킨다는 최초의 증거는 가변성-길이의 직렬반복이 세포막 단백질 생성을 켜거나 끄는 여러 종류의 박테리아에서 발견되면서 입증되었다.[3] 이는 세포막의 다른 단백질에도 상당한 영향을 미쳤다. 결과적으로, 박테리아 개체군은 광범위한 환경 조건에 대한 빠른 적응을 촉진하는 위상 변이(phase variation)를 포함하고 있었다.
그림 2. 두 개의 엑손(암호화 부분)과 하나의 인트론(비암호화 부분의 중간 서열)을 갖고 있는 유전자의 그림. 첫 번째 엑손과 마지막 엑손의 시작 부분에 있는 비번역 영역(UTR)은 단백질로 번역되지는 않지만, 리보솜에서 단백질 생성을 시작하고 종료하는 신호를 전달하는 특수 코드를 포함한다. 그림에서 볼 수 있듯이, 직렬반복(TR, 빨간색)은 유전자의 모든 부분에서 발견될 수 있다.
더욱 복잡한 단세포 진핵생물인 맥주 효모(brewer’s yeast)에서 직렬반복은 모든 유전자의 코딩 영역의 최대 22%에서 발견된다.[3] 박테리아와 마찬가지로, 이러한 가변-길이 직렬반복은 적응적 집단 다양성을 생성하여, 주변 환경에 빠르게 적응할 수 있도록 한다. 예를 들어, 효모 세포 표면에서 동적 단백질 상호작용을 생성하여 공기-액체 계면을 최적화한다. 다른 일반적인 효모 직렬반복은 세포의 유전 네트워크와 회로에 광범위한 영향을 미치고, 염색체의 후성유전학적 상태에도 영향을 미치는 조절 단백질(전사인자, transcription factors)에 존재한다.
.붉은빵곰팡이(Neurospora crassa)의 필라멘트. <Image credit: Roland Gromes, CC BY-SA 3.0>
생체시계(circadian clock) 시스템은 낮과 밤의 24시간 주기 동안, 세포, 기관들, 전체 유기체를 동시성 상태로 유지하는 역할을 한다.[6, 7] 다세포 진핵생물에서 코딩 영역의 가변-길이(variable-length) 직렬반복은 생체시계의 미세 조정 메커니즘으로 작용하는 것으로 나타났다.[3]
단백질은 아미노산들의 사슬이다. 균류인 붉은빵곰팡이(Neurospora crassa)에서, White Collar-1(WC-1)이라는 전사인자를 암호화하는 유전자는 WC-1 단백질에 글루타민 아미노산의 반복적 서열을 암호화하는 직렬반복 경로를 갖고 있다. 직렬반복 경로의 길이 가변성은 미세 조정된 손잡이와 같은 역할을 한다. 직렬반복 경로의 개체군 가변성 덕분에 균류는 빛 주기와 온도라는 환경적 요인에 따라 생체시계를 빠르게 조절할 수 있다.
초파리(fruit fly)에서 per(period) 유전자는 트레오닌과 글리신이라는 두 아미노산의 반복 서열을 암호화하는 6개의 염기로 구성된 반복 서열을 갖고 있다. 초파리 개체군에서 가장 흔한 두 가지 직렬반복 길이-변이체는 17개 또는 20개의 반복 서열을 갖고 있다. 17개 반복 서열의 직렬반복은 초파리가 추운 온도에서 생체시계를 조절할 수 있도록 하는 반면, 20개 반복 서열의 직렬반복은 따뜻한 온도에서 생체시계를 조절할 수 있도록 한다.
최근 연구에 따르면, 두 가지 서로 다른 유전자(CLOCK과 BMAL1)의 시토신-아데닌-구아닌 (cytosine-adenine-guanine)의 직렬반복으로부터 유래된, 조절 단백질에서의 폴리글루타민 반복(polyglutamine repeats)은 원양의 바닷새(pelagic seabirds)의 여러 종들의 생체시계 조절에 도움이 된다는 것이 밝혀졌다. 이는 위도(latitude)에 따른 미세 조정된 지역적 적응을 가능하게 하고, 번식 시기를 조절하는 데 도움이 된다.[8]
조절 염기서열에서 비-무작위적 적응의 직렬반복
유전자 발현을 조절하는 유전자의 프로모터 외에도, 증폭자(enhancer)라 불리는 또 다른 중요한 유전자 조절 서열이 있다. 증폭자는 유전자로부터 수백 개의 염기나 멀리 떨어진 곳에 있을 수도 있고, 심지어 유전자 내부에 내장되어 있을 수도 있다. 프로모터와 증폭자는 모두 전사인자(transcription factors)라고 불리는 DNA 결합 단백질에 의해 활성화되는데, 이 단백질은 그 안의 특정 표적 서열에 결합한다. 이러한 타입의 조절 서열에서, 직렬반복은 다양한 생물학적 과정에서 중요한 역할을 하며, 기능적 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.[9] 프로모터와 증폭자 내의 어떤 직렬반복은 전사인자의 결합 부위 역할을 하여 유전자 발현을 조절한다.
유전자의 프로모터에서 직렬반복이 발생할 경우, 반복 길이의 가변성은 적응성과 관련된 다양한 형질과 연관되어있다. 중요한 양식 어류인 틸라피아(tilapia)에서는 삼투압 조절 유전자인 PRL1의 프로모터에서 CA의 가변적인 반복 서열이 발견되었다.[3] 이러한 직렬반복 변이는 수질 염도에 대한 다양한 적응성을 부여한다. 이러한 변이는 어류의 크기와도 관련이 있다.
.나일 틸라피아(Nile tilapia). <Image credit: Germano Roberto Schuur, CC BY-SA 4.0>
식물에서 직렬반복에 기반한 적응
식물은 토양에 고정되어 있어(고착성), 환경적 문제가 적은 더 유리한 장소로 이동하여 자랄 수 없다. 따라서 식물은 심어진 곳에서 번성하기 위해 강력한 적응 시스템에 크게 의존하며, 유전체 내 직렬반복을 적응을 위해 활용하고 있다.
최근에 잡초 식물인 애기장대(Arabidopsis)에 대한 연구에서, 연구자들은 유전체에서 많은 직렬반복을 분석하여, 유전자 근처에 모여 있는 직렬반복이 발달, 스트레스 반응, 식물 호르몬 경로에 관여한다는 것을 밝혀냈다.[10] 또한 이 데이터는 직렬반복이 유전자에 가까울수록 해당 유전자의 발현에 영향을 미칠 가능성이 높다는 것을 보여주었다.
.애기장대(Arabidopsis) 묘목. <Image credit: BigStock | kovalvs>
놀라운 발견은 위에서 논의한 바와 같이 반복되는 아미노산을 암호화하는 단백질 암호화 서열의 직렬반복 부위가 유전자 발현에도 영향을 미친다는 것이다. 특히 한 단백질의 경우, 단백질 암호화 영역의 직렬반복 변이가 유전자 프로모터 내 전사인자의 결합에도 변이를 유발한다는 것이 실험적으로 입증되었다. 또한, 직렬반복 변이는 뿌리 형태, 생물학적 스트레스, 비생물학적 스트레스, 식물 세포면역 수용체를 포함한, 다양한 적응 형질과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다.
.시베리아 완두콩나무(Siberian Peashrub)인 카라가나(Caragana arborescens). <Image credit: Jonathan Teller-Elsberg, CC BY-SA 3.0>
최근 또 다른 연구는 시베리아 완두콩나무인 카라가나(Caragana, 골담초)를 대상으로 수행되었는데, 이 식물은 시베리아와 중국 전역의 혹독한 환경에 대한 뛰어난 적응력으로 널리 알려져 있다.[11] 카라가나 식물은 매우 독특한 지리적 분포 패턴을 갖고 있으며, 이는 식물 형태, 생리학, 생화학 분야에서 다양한 적응 형질 변이를 반영한다. 이처럼 놀라운 선천적 생물학적 다양성 덕분에 카라가나는 적응 형질 변이가 적응에 어떤 역할을 하는지 연구하기에 이상적인 식물이다.
이 특정 연구에서 연구자들은 다수의 유전자에서 코딩 영역과 비코딩 영역 모두에서 가변적인 직렬반복을 확인했다. 전사체(세포에 존재하는 모든 RNA 전사체의 집합)를 이용하여, 중국 내 다양한 지역에 분포하는 12종의 카라가나(Caragana) 종에 대한 전체 유전체의 유전자 발현을 분석한 결과, 기후, 고도, 토양 조건(염도 및 수분 이용률)과 관련된 기능적 특성들과 상당히 연관되어 있는, 활성 유전자들과 연결된 직렬반복 변이에 대한 대규모 데이터베이스가 구축되었다.
구체적인 결론은 264개의 유전자 기반 직렬반복의 변이(variation)가 해당 유전자의 발현을 유의미하게 조절한다는 것이었다. 또한 2424개의 직렬반복은 카라가나 종들 사이에서 다양한 발현을 보이는 유전자에 위치했다. 통계적으로 이러한 유전자의 발현은 다양한 서식지에서 19가지의 서로 다른 환경적 적응 및 16가지의 서로 다른 기능적 특성들과 상관관계가 있었다.
결론
지난 수십 년 동안 직렬반복은 목적이 없는 비기능적 DNA, 소위 "정크 DNA"로 간주됐었다.[12] 처음에는 여러 가변-길이 직렬반복이 일부 유전적 인간 질병과 관련이 있는 것으로 밝혀졌지만, 이 글에서 논의된 광범위한 새로운 연구들은 직렬반복이 동물과 식물의 적응에 관여하는 유전체의 중요한 설계적 특성임을 보여주고 있다.
직렬반복은 진화 과정에서 남겨진 정크(쓰레기) DNA가 아니었고, 무작위적 수단이나 자연적 과정으로는 결코 생겨날 수 없는, 정확한 기능과 고도로 정교한 공학적 구조임을 보여주고 있다. 다시 한번, 이처럼 특이하고 고도로 복잡한 유전적 메커니즘은 전지전능하신 창조주이신 예수 그리스도를 가리키는 것이다.
References
1. Gemayel, Ρ. et al. 2012. Beyond Junk-Variable Tandem Repeats as Facilitators of Rapid Evolution of Regulatory and Coding Sequences. Genes. 3 (3): 461–480.
2. For more information on meiosis and recombination, see Tomkins, J. P. 2024. Genetic Recombination: A Regulated and Designed Chromosomal System. Acts & Facts. 53 (4): 16–19.
3. Gemayel, Ρ. et al. 2010. Variable Tandem Repeats Accelerate Evolution of Coding and Regulatory Sequences. Annual Reviews of Genetics. 44: 445–477.
4. Tomkins, J. P. 2012. The Irreducibly Complex Genome: Designed from the Beginning. Acts & Facts. 41 (3): 6.
5. Tomkins, J. P. 2014. Gene Complexity Eludes a Simple Definition. Acts & Facts. 43 (6): 9.
6. Tomkins, J. P. 2016. Circadian Clocks, Genes, and Rhythm. Acts & Facts. 45 (7): 14.
7. Tomkins, J. P. A Time for Everything – Your Body’s Internal Clock. Answers Magazine. Posted on answersingenesis.org August 25, 2018.
8. Nirchard, K. et al. 2023. Circadian Gene Variation in Relation to Breeding Season and Latitude in Allochronic Populations of Two Pelagic Seabird Species Complexes. Scientific Reports. 13 (1).
9. Liao, X. et al. 2023. Repetitive DNA Sequence Detection and Its Role in the Human Genome. Communications Biology. 6 (1), article 954.
10. Reinar, W. B. et al. 2021. Length Variation in Short Tandem Repeats Affects Gene Expression in Natural Populations of Arabidopsis thaliana. Plant Cell. 33 (7): 2221–2234.
11. Wanf, Q. et. al. 2024. The Potential Role of Genic-SSRs in Driving Ecological Adaptation Diversity in Caragana Plants. International Journal of Molecular Sciences. 25 (4).
12. Tomkins, J. P. Human Genome 20th Anniversary…Junk DNA Hits the Trash. Creation Science Update. Posted on ICR.org April 12, 2021.
*Dr. Tomkins is a research scientist at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in genetics from Clemson University.
Cite this article: Jeffrey P. Tomkins, Ph.D. 2025. Genomic Tandem Repeats: Where Repetition Is Purposely Adaptive. Acts & Facts. 54 (3), 14-17.
*참조 : ▶ 정크 DNA
▶ DNA의 초고도 복잡성
▶ DNA와 RNA가 우연히?
▶ 유전정보가 우연히?
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405597&bmode=view
▶ 단백질과 효소들이 모두 우연히?
▶ 자연발생이 불가능한 이유
https://creation.kr/Topic401/?idx=6777690&bmode=view
▶ 유전학, 유전체 분석
출처 : ICR, 2025. 4. 30.
주소 : https://www.icr.org/article/genomic-tandem-repeats-where-repetition/
번역 : 미디어위원회
시안화물에서 발견된 생물학적 기능
(Biological Function Found in Cyanide)
by Jerry Bergman, PhD
시안화물은 독이라는 통념이 반박되었다. 그것은 (미량으로) 필수 화합물임이 밝혀졌다.
어떤 증거가 제시되든 여전히 존재하는 한 가지 통념은 일부 화학물질은 양과 관계없이 독성이 있다는 것이다. 반대로, 일부 화학물질은 극한의 농도를 제외하고는 안전하다는 것이다. 실제로 스위스의 의사이자 화학자인 파라켈수스(Paracelsus, 1493-1541)가 정확히 지적했듯이, ‘용량이 독을 만든다(the dose is the poison)’. 다시 말해, 모든 화학물질은 소량으로는 안전하지만, 다량으로는 위험하다는 것이다.
미량의 비소
이 사실은 300년 전에 일어난 한 사건을 통해 밝혀졌다. 이 사건은 결혼식으로 시작되었다. 결혼식은 공동체 행사였다. 신부는 아름다웠고 신랑은 잘 생겼다. 결혼식 후 얼마 지나지 않아 신랑의 불륜에 대한 소문이 퍼졌다. 그리고 곧 그는 중독으로 사망했다. 검진 결과 그의 몸에서 다량의 금속 비소(arsenic)가 검출되었다. 신부는 무죄를 주장했지만, 배심원단은 유죄로 판단했고, 결국 그녀는 살인 혐의로 종신형을 선고받았다. 그녀는 임종 직전에 남편을 독살했음을 시인했지만, 비소가 아닌 스트리크닌(strychnine)을 사용했다고 말했다.
비슷한 경험들을 통해 의료진은 결국 매우 건강한 많은 사람들의 체내에 측정 가능한 양의 비소가 있다는 것을 깨달았다. 이후 의학계는 대규모 표본들을 조사하여 이 문제를 연구했고, 전 세계 인구의 상당수가 체내에 측정 가능한 양의 비소를 갖고 있다는 사실을 발견했다.[1] 지난 세기 동안 비소와 같은 독극물은 체내에서 아무런 기능을 하지 않는다는 믿음이 널리 퍼져 있었다. 신체에 해를 끼치는 위험한 독소가 인체에 유익한 기능을 하지 않을 것이라고 가정하는 것은 논리적으로 보였다. 그러나 이러한 결론은 틀렸다는 것이 증명되었다. 이제 연구들을 통해 특정 식물과 동물에서 비소가 중요한 용도를 갖고 있다는 것이 입증되었다.[2]
체내에서 화학물질의 기능을 어떻게 결정할까?
비소 화합물의 기능을 실험적으로 결정하는 것은 어렵다. 비소는 우리가 먹고 마시는 모든 것에 소량으로 존재한다는 사실을 고려하면 특히 문제가 된다. 분자의 기능을 알아내는 주요 방법은 몸에서 화합물을 제거했을 때, 어떤 영향이 나타나는지를 확인하는 것이다. 더욱이 사람에게는 매우 적은 양만 필요하기 때문에, 분자를 완전히 제거하는 것은 어렵다. 체내에서 소량만 필요한 원소나 화합물의 기능을 결정하는 데 사용되는 일반적인 방법은 피험자를 모집한 다음, 해당 원소나 화합물이 포함되지 않은 식단을 먹이는 것이다. 그런 다음, 신중한 건강 검진을 통해 결핍의 영향을 확인하는 것이다. 이러한 조사는 지난 세기의 통념과는 달리, 위험한 독극물로 여겨진 시안화물(cyanide)이 인체 건강에 중요한 역할을 한다는 새로운 발견을 하게 하였다.
독으로서 시안화물
시안화물은 매우 독성이 강한 화학물질로 소량으로도 치명적이다. 인체 치사량은 체중 1kg당 0.5~1.5mg이다. 시안화물은 섭취, 흡입, 또는 피부를 통해 체내에 흡수될 수 있다. 일반적으로 몇 분 이내에 두통, 현기증, 메스꺼움, 구토, 발작, 혼수상태, 사망 등의 증상이 나타난다.
시안화물은 시토크롬 C 산화효소(Cytochrome C Oxidase)에 결합하여 세포 호흡을 억제한다. 그 결과 세포가 산소를 사용하지 못하게 되어, 조직 손상과 사망을 초래한다. 시안화물은 전쟁, 대량학살, 자살 등에 독극물로서 사용되어 왔다. 그리고 수 세기 동안 시안화물은 인간에게 아무런 유익한 기능을 하지 않는다고 여겨져 왔다.[3]
새로운 연구는 시안화물에 대한 수십 년간의 믿음을 뒤집었다.
시안화물이 인간에게 아무런 유용한 기능을 하지 않는다는 주장은 이제 반박되었다. 카림 주라(Karim Zuhra) 외 연구자들이 Nature Metabolism 지에 발표한 국제적 연구에서 7개국 12개 대학 연구팀은 시안화물에 대한 기존의 세계적 합의를 뒤집었다.[4]
연구자들은 시안화물이 정상적 세포 기능에 중요한 역할을 한다는 것을 발견했다. 인간 세포는 실제로 시안화물을, 특히 시안화수소(hydrogen cyanide)를 만든다. 시안화수소의 특별한 기능은 중요한 신호전달 분자라는 것이다. [5] 이 발견은 시안화수소가 쥐와 인간 모두의 간과 혈류를 포함하여 대부분의 세포들과 생물체 전체에 존재한다는 관찰 결과에서 비롯되었다.
연구자들은 시안화물이 자연적으로 생성됨을 입증했으며, 이는 시안화물이 기본적 생리과정에 중요한 역할을 한다는 증거인 것이다. 주흐라(Zuhra) 등의 연구자들이 수행한 실험은 시안화수소가 뇌졸중이나 심장마비와 같은 산소결핍 상황에서 세포 생존을 향상시킬 수 있음을 입증했다. 이러한 이유로 시안화물은 뇌졸중과 같은 질환에 대한 신체의 보호 기전에 중요한 역할을 하고 있었다.
시안화물은 일부 박테리아, 곰팡이, 조류(algae), 심지어 특정 식물에서도 자연적으로 생성되기 때문에, 이 발견은 그리 놀라운 일이 아니다. 또한 주흐라 등은 아미노산 글리신(glycine)이 간세포에서 시안화물 생성을 촉진한다는 사실을 발견했다.
이 연구가 제기한 질문은 "왜 체내에서 생성되는 시안화물이 인체에 독이 되지 않는가?"이었다. 그 이유는 로다네제(rhodanese) 효소가 시안화수소를 티오시안산염(thiocyanates)으로 빠르게 전환하기 때문이다. 티오시안산염은 체내에서 효과적으로 배출되는 무독성 염이다.[6]
.시안화물 이온의 화학 구조. 삼중결합이 탄소와 질소를 연결하고 있다는 점에 유의하라. 분자 전체는 음이온(음전하)을 띤 이온이다.
‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’의 또 하나의 사례
연구자들의 이번 발견은 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducible complexity, 환원 불가능한 복잡성)’의 또 하나의 사례인 것이다. 인체를 죽이지 않고, 기본 생리적 세포 과정에서 시안화물이 역할을 다하려면, 시안화물과 로다네제를 모두 생성해야 한다. 로다네제가 없다면 시안화물 축적으로 인해 인체는 사망할 것이다. 따라서 이것들은 하나씩 하나씩 점진적으로 생겨날 수 없고, 두 물질이 동시에 같이 존재해야 하며, 인체 내에서 하나의 시스템으로 존재해야 한다.
이 연구는 파라켈수스가 1500년대에 공식화한 원리를 입증하는 또 하나의 사례가 되고 있다. 왜냐하면 이 발견은 시안화물이 독으로 작용하는지, 아니면 유익한 효과를 갖는지는 용량에 따라 결정된다는 그의 결론을 뒷받침하기 때문이다.[7] 또한 인체에 대한 우리의 이해가 깊어짐에 따라, 주흐라 등이 발견한 시안화물-로다네제 같은 시스템은 생명체의 복잡성을 또 다시 보여주고 있는 것이다.
References
[1] Forney, Robert. 1998. Class notes Medical Toxicology. Toledo: Medical College of Ohio.
[2] Biologic Effects of Arsenic on Plants and Animals. Washington (DC): National Academies Press (US); 1977. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK231025/
[3] Graham, Jeremy. “Cyanide toxicity,” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK507796/, 2023.
[4] Zuhra, Karim, et al., “Regulation of mammalian cellular metabolism by endogenous cyanide production,” Nature Metabolism 7:531-555.
[5] Zuhra, et al., 2025.
[6] Zuhra, et al., 2025
[7] DeHaven, Addison, “Cyanide plays a major role in the human body, study reveals,” https://medicalxpress.com/news/2025-03-cyanide-plays-major-role-human.html, 27 March 2025.
*참조 : ▶ 한 요소도 제거 불가능한 복잡성
▶ 생물 독
▶ 병원균과 질병
▶ 단백질과 효소들이 모두 우연히?
▶ 생명체의 초고도 복잡성
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405658&bmode=view
출처 : CEH, 2025. 4. 10.
주소 : https://crev.info/2025/04/biological-function-found-in-cyanide/
번역 : 미디어위원회
호기성호흡과 혐기성호흡을 동시에 수행하는
온천에 사는 박테리아
(Aerobic and Anaerobic Hot Spring Bacteria)
by Frank Sherwin, D.SC. (HON.)
하나님은 혹독한 극한의 환경에서도 살아갈 수 있는 고세균(Archaea)이라는 원핵생물을 설계하셨다. 1969년 두 명의 미생물학자 토마스 브록(Thomas Brock)과 허드슨 프리즈(Hudson Freeze)는 옐로스톤 국립공원의 한 온천(hot spring)에서 내열성 박테리아(heat-resistant bacterium)를 발견했다. 이 호열성 박테리아의 이름은 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus)였다. 생화학자 앨리스 치엔(Alice Chien)과 다른 사람들은 이 박테리아로부터 Taq 중합효소(Taq polymerase)라는 DNA 중합효소를 분리하였다. 후에 이 효소는 표적 DNA 영역을 증폭(복사)하는 중합효소 연쇄 반응에 사용됐다.
호열성 박테리아(thermophiles, 호열균)의 흥미로운 부분은 극도의 열에도 저항할 수 있게 하는 독특한 해부학적 구조이다. 예를 들어, 다른 박테리아와 달리 호열성 박테리아는 지방질 아실 에스터 지질(fatty acyl ester lipids)로 구성된 원형질막(또는 세포막)을 갖고 있다. 세포 내에는 매우 높은 온도에서 효율적으로 작동하도록 설계된 극한효소(extremozymes)라는 특수 내열성 효소가 있다. 세포 내부의 다른 단백질들은 감소된 표면 고리(surface loops)와, 놀랍게도 뜨거운 환경에서 구조를 안정화시키는 약한 결합(weak bonds)을 갖고 있다.
수십 년 동안 극한환경 미생물(extremophile)이라는 이름을 가진 이 그룹에 대한 많은 연구들이 이루어져왔다.[1, 2] 최근 몬태나 주립대학의 생물학자들은 옐로스톤의 온천에서 살아가는 새로운 박테리아의 발견을 발표했다.[3] 리사 켈러(Lisa Keller)와 다른 두 명의 연구자들은 호열균의 일종인 산수균류(Aquificales)를 찾아내고, 산소, 수소, 황을 사용하여 이 샘플을 실험했다. 놀랍게도 연구자들은 산소를 필요로 하는 호기성호흡(aerobic respiration, 산소호흡)과 혐기성호흡(anaerobic respiration, 무산소호흡)을 동시에 발견했다. 코튼(Cotton)은 보고했다. "세포는 각각 호기성호흡과 혐기성호흡을 통해, 산소로 호흡을 하거나, 산소가 아닌 대안적인 것으로 호흡을 한다. 그러나 두 가지를 동시에 하는 것은 알려져 있지 않았다. 적어도 그것이 일반적인 생각이었다."[4]
사람(그리고 동물)의 근육 세포(muscle cells)는 혈관을 통해 산소를 공급받음으로써 정상적으로 근육 수축 작용을 한다. 그러나 개인의 상태가 좋지 않아, 근육에 혈액 공급이 적절하지 못하거나, 격렬한 운동으로 빠르게 수축하는 조직에서는 산소가 도달하지 못한다. 하지만 이 경우에 하나님은 산소 결핍으로 인해 근육 세포가 죽어가는 대신에, 에너지(ATP)와 젖산(lactic acid)을 형성하는 혐기성 호흡으로 근육이 전환될 수 있도록 설계하셨다. 격렬한 운동 후에 24시간 정도 통증과 뻣뻣함이 유발되는 것은 바로 이 젖산 때문이다. 즉, 근육은 호기성 대사와 혐기성 대사 사이를 전환할 수 있도록 설계되었다.
과학자들은 호열균이 혐기성호흡과 호기성호흡을 수행할 수 있다는 것을 알고 있었지만, 연구자들은 산수균류가 동시에 두 가지 대사를 함께 수행할 수 있다는 사실을 발견했다 : "박테리아가 황화물을 생성하는(혐기성 과정) 동안에도 산소를 사용하고 있었기 때문에, 두 가지 대사가 함께 일어나고 있었다"[4] 과학자들은 Nature 지에 "이러한 관찰은 호기성 대사와 혐기성 대사 사이의 엄격한 구분이 있다는 기존 패러다임에 도전하는 것이다"라고 쓰고 있었다.[3]
또한 그들은 연속환경추적(CET, continuous environmental tracking) 이론을[5] 뒷받침하는 한 가지를 언급했다 : "이 호기성의 S0-환원 대사(S0-reducing metabolism)는 산소 이용 가능성이 낮고 가변적인 환경에서 경쟁 우위를 제공할 것으로 제안되었다."[3] 다른 말로 하면, 산수균류 박테리아인 하이드로제노박터(Hydrogenobacter)는 저산소 환경으로 이동하여 그곳을 채울 수 있는 설계된 유전적 기계들이 내장되어 있다는 것이다.
Phys.org 지에서 커튼(Cotton)은 이러한 독특한 박테리아에 대해 진화론적 설명을 하고 있었다.
옐로스톤 핫스프링스에서 발견되는 많은 생물체들은 산소가 없던 초기 지구의 생명체를 반영하는 고대 유기체이다.
이 연구의 결과는 약 28억 년 전에 시작된 지구의 점진적인 산소 공급에 고대 생명체가 어떻게 적응했는지에 대한 잠재적인 통찰력을 제공한다.[4]
이것은 관찰되지 않은 장구한 시간과 관련된 진화론적 추측이다. 켈러 등이 발견한 것은 "수소, 황 원소, 산소가 제공될 때, 호기성호흡과 혐기성호흡을 동시에 수행할 수 있는" 박테리아를 발견한 것일 뿐이다.[3] 하지만 이 발견이 20억5천만 년 전의 지구 환경을 밝혀낼 수 있다고 말하는 것은 순전히 추측인 것이다.
References
1. Thomas, B. Exploring Earth’s Extremes in a Futile Quest for Life in Space. Creation Science Update. Posted on ICR.org May 11, 2010.
2. Sherwin, F. ‘Incredible, Unique, and Truly Weird’ Yellowstone Microbes. Creation Science Update. Posted on ICR.org March 26, 2019.
3. Keller, L. et al. 2025. Simultaneous Aerobic and Anaerobic Respiration in Hot Spring Chemolithotrophic Bacteria. Nature. 16, article 1063.
4. Cotton, R. Simultaneous Aerobic and Anaerobic Respiration in a Yellowstone Thermophile Challenges Scientific Norms. Phys.org. Posted on phys.org March 7, 2025.
5. Guliuzza, R. and P. Gaskill. 2018. Continuous Environmental Tracking: An Engineering Framework to Understand Adaptation and Diversification. Proceedings of the International Conference on Creationism. 8: article 11, 158–184.
* Dr. Sherwin is a news writer at the Institute for Creation Research. He earned an M.A. in invertebrate zoology from the University of Northern Colorado and received an honorary doctorate of science from Pensacola Christian College.
*참조 : 놀랍고, 독특하고, 진정 기괴한 옐로스톤의 미생물
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건강은 좋은 바이러스와 미생물에 달려있다.
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후성유전학 : 진화가 필요 없는 적응
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후성유전학 메커니즘 : 생물체가 환경에 적응하도록 하는 마스터 조절자
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진화 없는 적응
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연속환경추적 : 공학에 기초한 생물들의 적응 모델
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식물에서 연속환경추적(CET)은 명확해지고 있다
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▶ 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 원생생물
▶ 병원균과 질병
출처 : ICR, 2025. 3. 27.
주소 : https://www.icr.org/article/aerobic-and-anaerobic-hot-spring-bacteria/
번역 : 미디어위원회
세포의 운반체들은 적대적 영역을 횡단한다.
(Cell Transport Carriers Traverse Hostile Territory)
by Jerry Bergman, PhD
세포의 경이로운 현상을 보여주는 새로운 연구가 거의 매달 나오고 있다.
수십 년 동안 세포 생물학자들을 당혹스럽게 만든 한 가지 질문은 "세포의 운반체(carriers)들이 한 세포에서 다른 세포로 이동할 때, 적대적인 환경에서 어떻게 살아남는가?"라는 것이었다. 세포 간 이동에는 세포, 혈관, 체액의 다양한 생물학적 환경을 지나가야 한다.
한 가지 위험은 pH(수소이온농도 지수, 산-염기) 차이이다. 세포 내 pH는 약 7.0으로, 산성과 염기성 사이로 중성이다. 이는 세포외액의 pH와 다르다. pH 차이는 주로 나트륨(sodium, Na+), 칼륨(potassium, K+, 포타슘), 마그네슘(magnesium, Mg2+), 칼슘(calcium, Ca2+), 인산염(phosphate, HPO42-), 염화물(chloride, Cl–), 중탄산염(bicarbonate, HCO3-) 등의 이온 농도로 인해 발생하는 전해질 이온 변화의 결과이다.
수소이온의 농도가 높을수록 용매의 산성도가 높아진다. 물은 세포에서 가장 풍부한 분자로서, 총 세포 질량의 70% 이상을 차지하고 있다. 세포 내 무기 이온들은 세포 질량의 1% 미만을 구성하고 있지만, 세포 기능에 중요한 역할을 한다. 이러한 이유로 물과 다른 세포 구성 요소들 간의 상호작용은 생화학적으로 매우 중요하다.[1]
.크기에 따른 세포외 소포체(extracellular vesicles, EV)의 분류. 엑소좀(Exosomes, 30~150 nm), 미세소포체(microvesicles, 100~1000 nm), 세포사멸체(apoptotic bodies, 800~5000 nm). <From Wikimedia commons>
채널들과 소포체들
이온 채널(ion channels)들은 막으로 둘러싸인 모든 구조들을 유지하는 데 중요하다는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 세포외 막결합 소포체에는 신체 세포를 보호하거나 해칠 수 있는 화물이 들어 있다. 연구자들은 Nature Communications 지에 게재한 논문에서, 소포체가 세포 간 통신, 면역 반응, 바이러스 병원성, 심혈관 질환, 신경 장애, 암 진행에 중요한 역할을 하는 방법을 설명하고 있었다.[2]
세포외 소포체들은 분자들을 세포 내부에서 세포외 환경으로 안전하게 운반하고, 그런 다음 다른 세포 유형으로 다시 운반하는 데 필요하다. 그들이 필요한 알려진 몇 가지 이유는 다음과 같다.
세포외 소포체는 단백질과 기타 분자들을 기증자 세포에서 수용자 세포로 운반하여, 생리적 및 생물학적 반응을 변화시킨다. 세포 간 통신을 용이하게 하고, 세포 균형을 유지하는 것 외에도, 이 입자는 면역 반응, 바이러스 감염성, 심혈관 질환, 암 및 신경계 질환과 관련이 있는 것으로 나타났다.[3]
이 복잡한 세포외 소포체들이 없었다면, 세포생물학적 상호작용은 존재할 수 없고, 생명체도 존재할 수 없었다.[4]
소포체의 구조와 기능
이러한 소포체(vesicles)에는 보호용 외막을 통해 전기적 전하가 통과할 수 있도록 하는 단백질로 구성된 이온 채널들이 포함되어 있다.[5] 싱(Singh) 등의 연구는 이러한 미세한 세포외 소포체가 여행 중에 어떻게 온전한 상태를 유지하는 지를 처음으로 문서화했다.
싱(Singh) 등의 연구는 이러한 세포외 소포체가 삼투(osmosis)로 시발된 물의 이동에 기인하여, 세포외 소포체 막이 터지는 것을 방지하기 위해서, 단백질 이온 채널을 사용한다는 것을 보여주었다. 이온 채널들은 보호용 외부 막을 통과할 수 있는 통로를 여는 단백질 구조로서, 내용물과 내부 환경을 안정된 상태로 유지하는데 필요한 단계이다.
한 가지 예는 전해질 칼륨(electrolyte potassium)으로, 세포 내부에서 가장 풍부한 양전하 이온이다. 세포외 환경에서 칼륨 농도는 세포 내부보다 30배 낮다. 결과적으로 세포외 소포체가 높은 칼륨 농도에서 낮은 칼륨 농도로 이동할 때, 단백질 이온 채널은 이온 평형을 향해 이동할 수 있도록 해준다.
이러한 세포외 소포체 구조를 발견하는데 있어 주요 문제점은 그것들이 매우 극히 작다는 것이다(30~60nm). 그것들이 존재한다는 것을 경험적으로 입증하기 위해서, 싱 등은 세포외 소포체 막의 낮은 전류를 기록하기 위해 근거리장 전기생리학(near-field electrophysiology)이라는 기술을 개척했다. 이 방법은 칼슘 활성화 대형 전도력 칼륨 채널(calcium-activated large-conductance potassium channel)의 존재를 확립했다.
.많은 세포외 소포체들(작은 파란색 둥근 구조)의 예. (Liu, Shan, et al., “Extracellular vesicles: Emerging tools as therapeutic agent carriers,” Acta Pharmaceutica Sinica B 12(10):3822-3842, 11 May 2022.)
요약
이러한 세포외 소포체의 기원에 대한 진화론적 설명은 Nature Communications 보고서나 그들의 연구에 대한 다른 출판된 리뷰 글에서 언급되지 않고 있었다. 이 분야의 연구는 새롭고 아직 배워야 할 것이 많지만, 현재 알려진 바에 따르면, 모든 다세포 생물들은 세포간 통신을 위해 이를 필요로 한다. 연구자들은 여전히 소포체가 세포외 환경에서 다른 이온 농도를 가진 세포로 이동할 때, 필요한 이온 균형을 유지할 수 있도록 해주는 운반체라는 특정 단백질을 식별하기 위해 노력하고 있다는 것이다. 현재까지 알려진 바에 따르면, 이 세포외 소포체 시스템 단백질들이 없었다면, 다세포 생물체는 생존할 수 없었을 것이다. 이는 생명체에 필요한 많은 고도로 복잡한 구조들 중 하나일 뿐이다.
References
[1] Cooper, G.M. The Cell: A Molecular Approach, Chapter 2: “The Molecular Composition of Cells,” Sinauer Associates, Sunderland, MA, 2000.
[2] Sanghvi, Shridhar, et al., “Functional large-conductance calcium and voltage-gated potassium channels in extracellular vesicles act as gatekeepers of structural and functional integrity, Nature Communications16(1), DOI: 10.1038/s41467-024-55379-4, 2025.
[3] Ohio State University, “The proteins that make cell-to-cell cargo transport possible,” Science Daily, 15 January 2025.
[4] Ohio State University, 2025.
[5] Caldwell, E., “The proteins that make cell-to-cell cargo transport possible,” Ohio State University News, 15 January 2025.
*참조 : 수십억 개의 생체 나노기계들은 그리스도의 솜씨를 드러낸다.
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▶ DNA의 초고도 복잡성
▶ 한 요소도 제거 불가능한 복잡성
▶ 단백질과 효소들이 모두 우연히?
출처 : CEH, 2025. 1. 29.
주소 : https://crev.info/2025/01/bergman-cell-vesicles-complexity/
번역 : 미디어위원회
DNA의 꼬여짐에 관여하는 단백질들이 발견되었다
: 이 초정밀 분자기계들은 진화론을 기각한다
(Molecular Machines Twist Evolution)
by Frank Sherwin, D.SC. (HON.)
로마서 1장에서 우리는 하나님께서 우리를 너무나 사랑하셔서, 그분이 창조하신 것에 대한 일반 계시를 주셨다는 것을 읽게 된다. 19절은 “이는 하나님을 알 만한 것이 그들 속에 보임이라 하나님께서 이를 그들에게 보이셨느니라”라고 말씀한다. 이것은 생물학적 시스템 분야에서 확실히 사실이다.
ICR의 랜디 굴리우자(Randy Guliuzza)는 다음과 같이 말했다.
하나님은 인간에게 생물학적 비밀을 푸는데 필요한 "열쇠"와 단서를 남겨놓으셔서, 인간이 무지하게 내버려 두시지 않으셨다. 하나님은 인간이 만든 설계와 완전히 대조되는 원리로 작동되는 생물학적 시스템을 설계하실 수도 있으셨겠지만, 그렇게 하지 않으셨다. 연구에 따르면, 그분은 정반대로 하셨다. 따라서 그리스도인은 생물이 공학적으로 설계되었다고 주장할 수 있다. 그것은 1)인간이 설계한 것과 매우 관련되어 있고, 2)알려진 공학적 원리에 따라 생물의 특성들이 작동되기 때문이다.[1]
아마도 창조(creation)에 대한 가장 중요한 증거 중 하나는, 명백히 알려진 공학 원리에 따라 작동되는, 세포 내의 믿을 수 없을 정도로 효율적인 분자 단백질 기계들일 것이다.[2, 3] 그것들은 결코 단순하지 않다. 그 기능의 일부만 결정하는 데에도 21세기 기술에서 최고의 과학이 필요하다. "나노스케일의 단백질 기계들은 너무 복잡해서, 그들 주기의 작은 부분만 추적하는 데에도 슈퍼컴퓨터로 몇 주 동안 계산해야 한다."[4]
이 놀랍도록 복잡하고 정교한 나노기계들을 살펴보면, 우리는 하나님의 창조가 실제로 분명히 보여진다는 것을 알 수 있다. “창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그가 만드신 만물에 분명히 보여 알려졌나니 그러므로 그들이 핑계하지 못할지니라"[5]
최근에 네덜란드 델프트 공과대학(Delft University of Technology)의 과학자들은 SMC(structural maintenance of chromosomes, 염색체의 구조 유지) 단백질 복합체라 불리는 분자기계에 대한 발견을 보고했다. 6년 전, 그들은 이 작은 분자기계들이 우리 DNA에 긴 고리(long loops)를 만들어내는 것을 발견했다. 이 최신 발견은 이들 동일한 단백질 모터가 형성되는 코일에 실제적인 꼬임(twists)을 넣는 것을 포함한다.[6]
놀랍지도 않은 일이지만, SMC "단백질 복합체는 진화적으로 보존된 모터 단백질 계열"이라는 것이다.[7] 이 말은 SMC 복합체가 장구한 진화적 시간 동안 변함없이 유지되었다는 것을 의미한다. 그것들은 전혀 진화하지 않은 것처럼 보인다는 것이다. 하지만 이러한 설명은 젊은 지구 창조론에 의하면 예상할 수 있는 것이다. 모든 생물들은 불과 수천 년 전에 하나님에 의해 창조되었기 때문이다.
창조주 그리스도께서는 SMC와 같은 수많은 단백질들과 함께, 유전물질들이 세포핵 안에서 효율적으로 포장되도록 우리의 DNA를 설계하셨다. 과학자들은 Annual Review of Biochemistry 지에서 이렇게 말하고 있었다 :
모든 세포들은 마이크로미터 크기의 핵(또는 박테리아 정도의 크기) 내의 유한한 공간안에 그들의 DNA를 위치시키기 위해 최소 1,000배 압축되어야 한다. 또한, 유전체(genome)에 인코딩된 정보는 지속적으로 접근되고 처리되어야 한다. 따라서 유전체는 모든 세포 기능들을 유지하기 위해, 지속적으로 활발하게 재형성된다.[7]
델프트 공과대학의 생물학자들은 창조주가 DNA를 어떻게 비틀어지도록 설계하셨는지 자신들도 모르게 설명하고 있었다. (주의 : ‘자연’은 독창적이고 탁월한 포장 전략과 아무런 상관이 없다).
바늘 끝보다 훨씬 작은 공간에 2m 길이의 끈(DNA)을 집어넣는 것을 상상해보라. 이것은 신체의 모든 세포들이 DNA를 작은 핵 안으로 넣을 때 직면하는 과제이다. 이를 달성하기 위해서, 자연은 DNA를 꼬아서 코일들의 코일로, 소위 "슈퍼코일(supercoils)"로 만들고, 이를 특수 단백질에 감아 컴팩트하게 보관하는 것과 같은 독창적인 전략을 사용하고 있다.[6]
이 매혹적인 분야에서의 연구는 계속되고 있으며, 저자들은 Science 지에 "SMC는 DNA의 슈퍼코일링(supercoiling)을 조절하고 있지만, 이것이 어떻게 달성되었는지는 아직 완전히 이해되지 않고 있다"라고 언급했다.[8]
창조론자들은 이 놀라운 슈퍼코일링 구조가 마침내 이해된다면, 그것은 무작위적 돌연변이, 오랜 시간, 우연 때문이 아닐 것이라고 제안한다.[9] 이런 목적도 없고, 지성도 없고, 계획도 없는 자연주의적 과정은 결코 이러한 초고도 정밀성을 만들어낼 수 없다. 특히 DNA는 특별하고 질서있는 세포 기능을 위해, "계속적으로 접근되고 처리되어야 하기" 때문이다.[7]
우리는 다시 한번 분자생물학에서 창조주의 손길이 작동되는 것을 볼 기회를 얻었다.
References
1. Guliuzza, R. 2023. Billions of Biological Nanomachines Point to Christ’s Workmanship. Acts & Facts. 52 (7): 4–6.
2. Sherwin, F. God’s Protein Pump. Creation Science Update. Posted on ICR.org April 3, 2023.
3. Sherwin, F. Photosynthetic Proteins Power Plants. Creation Science Update. Posted on ICR.org May 16, 2024.
4. Flechsig, H. and A. S. Mikhailov. 2019. Simple Mechanics of Protein Machines. Journal of the Royal Society Interface. 16 (155): 20190244.
5. Romans 1:20.
6. Delft University of Technology. A New Twist: The Molecular Machines That Loop Chromosomes Also Twist DNA. Phys.org. Posted on phys.org December 13, 2024.
7. Kim, E. et al. 2023. Looping the Genome with SMC Complexes. Annual Review of Biochemistry. 92: 15–41.
8. Janissen, R. et al. 2024. All Eukaryotic SMC Proteins Induce a Twist of −0.6 at Each DNA Loop Extrusion Step. Science. 10 (50).
9. Thomas, B. Mutation Study Contradicts Evolution. Creation Science Update. Posted on ICR.org November 22, 2010.
* Dr. Sherwin is a news writer at the Institute for Creation Research. He earned an M.A. in invertebrate zoology from the University of Northern Colorado and received an honorary doctorate of science from Pensacola Christian College.
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생명체가 스스로 만들어질 수 없는 이유
https://creation.kr/Influence/?idx=1289888&bmode=view
엄청난 실패 : 백만 마리의 원숭이도 셰익스피어의 작품을 타이핑하지 못할 것이다.
https://creation.kr/Influence/?idx=127413952&bmode=view
심해에서 암흑 산소의 발견 : 산소의 존재는 ‘생명의 기원’에서 자연발생설을 기각한다.
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▶ 생명체의 초고도 복잡성
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405658&bmode=view
▶ 한 요소도 제거 불가능한 복잡성
▶ DNA의 초고도 복잡성
▶ DNA와 RNA가 우연히?
▶ 단백질과 효소들이 모두 우연히?
▶ 유전정보가 우연히?
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405597&bmode=view
▶ 새로 밝혀진 후성유전학
▶ 유전학, 유전체 분석
출처 : ICR, 2025. 1. 16.
주소 : https://www.icr.org/article/molecular-machines-twist-evolution/
번역 : 미디어위원회
고세균의 놀라운 방어 시스템
(Amazing Defense Systems)
by Frank Sherwin, D.SC. (HON.)
박테리아(bacteria, 원핵생물)는 어디에나 있다. 일부 박테리아는 사람, 동물, 식물에 질병을 일으키지만, 대부분은 지구의 먹이그물(food web), 질소 순환(nitrogen cycle), 토양 형성의 기초이며, 중요한 미생물총(사람과 동물의 내부 또는 표면에 사는 전체 미생물 군집)의 일부이다.[1]
선천적 면역계 또는 비특이적 면역계는 질병을 일으키는 개체(병원체)에 대한 우리 몸의 첫 번째 방어선이다. 그러나 모든 생물체와 마찬가지로 박테리아조차도 바이러스 감염의 희생양이 될 수 있다. 박테리아(및 고세균)를 공격하는 바이러스를 박테리오파지(bacteriophages) 또는 파지라고 한다. 과거 연구에 따르면, 박테리아는 침입자 바이러스를 물리칠 수 있는 능력이 있다. 사실, "박테리아에서 수십 개의 새로운 항바이러스 시스템이 지금까지 보고되어왔다."[2]
최근 생물학자들은 고세균(archaea, 박테리아와 구별되는 고유한 특성을 지닌 원핵생물 그룹)을 조사해 왔다. 한 연구자 그룹은 "여기서 우리는 고세균(고균)의 방어 시스템의 다양성과 분포를 탐구하고, 진핵생물과 관련된 고세균 그룹인 아스가르드고세균(Asgardarchaeota, Asgard)에서 2610개의 완전한 시스템들을 식별했다"라고 말했다.[2]
한 비과학적 주장으로, 사람의 면역계와 미생물의 면역계 사이에 연결성이 있다는 주장이 제기되었다. "당신이 바이러스에 감염되면, 신체가 바이러스와 싸우기 위해 사용하는 첫 번째 무기 중 일부는 수십억 년 전 미생물 조상에게서 물려받은 것이다."[3] 이것은 과학과 종교(무신론이라는 종교)를 혼합시키는 전형적인 사례이다. 문장의 첫 번째 부분은 경험적 연구(면역계의 조사)로 검증될 수 있지만, 두 번째 부분(가정된 조상)은 신념으로 받아들여야 한다.
실제로 Phys.org 지의 기사는 면역계의 형성과 관련하여, "박테리아와 고세균은 작동되는 도구를 발견했다"고 기술하고 있었다.[3] 물론 이런 이상한 진술은 과학이 아니다. 그것은 박테리아와 고세균이 작동하는 장치를 찾거나 탐지해낼 수 있는 능력이 있다고 보는 것이다. 박테리아와 고세균은 아무것도 "발견"하지 않았다. 이 놀라운 도구는 수천 년 전에 그것이 장착된 채로 창조된 것이다.
진화론에 의하면, 진핵생물은 고세균에서 출현했으며, 곤충에서 식물, 인간에 이르기까지 모든 복잡한 생물들의 면역계에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 두 단백질인 바이페린(viperins)과 아르고노트(argonautes)도 아스가르드고세균으로부터 유래했다는 것이다.[3] 두 진화론자는 "인간 신체의 거의 모든 세포에는 아르고노트라는 일련의 프로그래밍 가능한 유전자 침묵 단백질(gene-silencing proteins)이 들어있다"고 말했다.[4]
연구를 통해 바이페린과 아르고노트가 면역계에서 중요한 기능을 한다는 것을 의심하는 사람은 없을 것이다. 그것들의 기능은 효율적일 뿐만 아니라, 놀랍다.
바이페린이 위험한 바이러스를 가리킬 수 있는 외래 DNA(foreign DNA)를 감지하면, DNA를 편집하여, 세포가 더 이상 DNA 사본을 만들 수 없도록 하고, 바이러스가 퍼지는 것을 막는다. 아르고노트는 외래 DNA를 감지하면, 이를 잘게 자르고, 바이러스는 멈춰진다. 또한, 더 복잡한 생물체에서 아르고노트는 RNA 침묵(RNA silencing)이라는 과정을 통해, 바이러스가 단백질을 만드는 것을 막을 수 있다.[3]
하지만 바이페린과 아르고노트는 자연주의적 과정과 오랜 세월을 거쳐 우연히 생겨난 것일까? 아니면, 창조된 것일까?
진화론자들은 큰 발걸음을 내딛은 것처럼, 바이페린과 아르고노트가 "아스가르드고세균에서 유래했다"고 주장하고 있었다.[3] 그들의 추론은 "아스가르드고세균의 바이페린과 아르고노트 단백질은 진핵생물의 단백질과 구조적 상동성(비교적 유사성)을 갖고 있으며, 계통발생학적 분석은 진핵생물의 바이페린 단백질이 아스가르드 바이페린에서 유래되었음을 시사한다"는 것이다.[2] 하지만 상동성은 진화론의 순환논법적 개념이다. "오늘날 최고의 과학 저널에서도 그 처리 방식은 바뀌지 않았다. 따라서 공통조상(common ancestry)은 공통속성(common attributes)에 대한 설명이고, 공통속성은 공통조상의 증거이다"[5] 심지어 두 명의 진화론자도 생물학 사전에서, 상동성(homology)은 "논란의 여지가 있는 용어"라고 말했다.[6]
정교한 항바이러스 시스템은 박테리아, 아스가르드고세균, 진핵생물을 포함한 모든 피조물들에서 발견되고 있다. 모두는 수천 개의 명확하게 창조된 방어 시스템들을 가지고 있다. 두 복잡한 면역계 단백질인 바이페린과 아르고노트는 외래 DNA를 파괴하는 데 효과적이다. 진실로 생명체 전체의 방어 체계에서 설계는 "분명히 보여진다."[7]
References
1. Guliuzza, R. and F. Sherwin. 2016. Design Analysis Suggests That Our “Immune” System Is Better Understood as a Microbe Interface System. Creation Research Society Quarterly. 53 (2): 123–139.
2. Leao, P., et al. 2024. Asgard Archaea Defense Systems and Their Roles in the Origin of Eukaryotic Immunity. Nature Communications. 15, article 6386.
3. University of Texas. Ancient Microbes Linked to Evolution of Human Immune Proteins. Phys.org. Posted on phys.org August 21, 2024.
4. Sheu-Gruttadauria, J. and I. MacRae. 2017. Structural Foundations of RNA Silencing by Argonaute. Journal of Molecular Biology. 429 (17): 2619–2639.
5. Guliuzza, R. 2010. Similar Features Show Design, Not Universal Common Descent. Acts & Facts. 39 (10): 10–11.
6. Thain, M. and M. Hickman. 2004. Dictionary of Biology. New York, NY: Penguin Books, 353.
7. Romans 1:20.
* Dr. Sherwin is a news writer at the Institute for Creation Research. He earned an M.A. in invertebrate zoology from the University of Northern Colorado and received an Honorary Doctorate of Science from Pensacola Christian College.
*참조 : 고세균은 아직도 살아있고, 진화되지 않았다!
https://creation.kr/Influence/?idx=1289955&bmode=view
당신의 정교한 면역계 : 먹어치우고, 비활성화하고, 파괴하도록, 영리하게 구성되었다!
https://creation.kr/Human/?idx=15538288&bmode=view
면역계는 암호, 언어, 그리고 기억장치를 가지고 있다.
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면역물질 인터페론의 이중 기능이 발견되었다 : 한 분자의 두 가지 다른 기능은 우연인가, 설계인가?
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박테리아 - 나침반 제작의 대가 : 자기장을 감지하는 박테리아는 설계를 가리킨다.
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바이러스는 바다를 좋게 만들 수 있다.
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건강은 좋은 바이러스와 미생물에 달려있다.
https://creation.kr/Topic502/?idx=13866869&bmode=view
당신은 하나님께 박테리아에 대해 감사한 적이 있는가?
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전 세계에 유익을 주고 있는 작은 바다생물들 : 동물성 플랑크톤은 바닷물의 혼합에 중요한 역할을 한다.
https://creation.kr/Ecosystem/?idx=1876346&bmode=view
가장 간단한 미생물도 생각보다 훨씬 더 복잡했다 : 마이코플라즈마는 200개의 분자기계들과 689개의 단백질들을 만드는 유전자들을 가지고 있었다.
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세균의 단백질은 양자역학을 사용한다.
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동물성 플랑크톤에서 발견된 다연발의 작살! : 하등하다는 원생동물에서 고도로 복잡한 기관의 발견
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상동성과 상사성 : 진화론의 문제점을 감추기 위한 속임수 용어.
https://creation.kr/Variation/?idx=1290474&bmode=view
유사성(상동성)은 진화를 증거하지 않는다.
https://creation.kr/Variation/?idx=1290363&bmode=view
‘자연선택’의 의인화 오류 : 자연은 선택할 수 없다.
https://creation.kr/NaturalSelection/?idx=3133575&bmode=view
자연선택은 진화가 아니다 : 선택은 기존에 있던 것에서 고르는 일이다.
https://creation.kr/NaturalSelection/?idx=1290315&bmode=view
자연선택이 진화의 증거가 될 수 없는 이유 : 자연선택은 제거할 수는 있지만, 만들어낼 수는 없다.
https://creation.kr/NaturalSelection/?idx=1757447&bmode=view
진화론자들도 자연선택의 문제점을 지적하고 있다 : 진화론은 오늘날의 플로지스톤이다
https://creation.kr/NaturalSelection/?idx=9736922&bmode=view
진화론은 사실인가? : 진화론자들이 자주 사용하고 있는 21가지 잘못된 주장.
https://creation.kr/Debate/?idx=1293675&bmode=view
출처 : ICR, 2024. 11. 14.
주소 : https://www.icr.org/article/amazing-defense-systems/
번역 : 미디어위원회
경이로운 생물들은 진화되었는가, 창조되었는가? - 1부
(Nagging Problems Explaining Life’s Wonders)
David F. Coppedge
제임스 스미스(James O. Smith) 박사는 진화론이 넘을 수 없는 거대한 장벽들이 있다고 말한다.
이 세계는 설명을 필요로 하는 놀라운 수준의 복잡성을 보여주고 있다. 살아있는 생물들의 세부 사항들은 너무도 복잡하기 때문에, 인간의 지식과 기술로 이를 따라잡기에 충분하지 않다. 인간은 주변에서 관찰되는 고도로 복잡한 생물들을 인공적으로 만들어낼 수 없다. 어떻게 그러한 생물들이 이 지구에서 살게 되었고, 어떻게 그러한 복잡성이 생겨났을까? 일련의 방향성 없는 사건들을 통해 자연적으로 우연히 생겨났거나, 아니면 외부 지성이 이러한 복잡성을 유발했거나, 둘 중에 하나이다.
일반적으로 방향성이 없는 무작위적 사건은 기능적인 구조를 만들지 않는다. 현실적으로 지적 도움이 있다 하더라도, 혼란스러운 무작위적 과정을 통해서 생명체가 만들어진 사례는 없다. 이 문제에 대한 자연주의적 해답은 분모를 늘리는 것으로서 해결하려고 한다. 즉, 충분한 시간이 주어진다면 모든 일이 우연히 일어날 수 있다고 말하는 것이다. 이러한 관점은 이론적으로 타당해 보이지만, 모든 생물들이 다른 생물학적 과, 강, 또는 문의 구성원으로부터 점진적으로 변화되어 생겨났다는 과학적 증거는 없다. 과학도 무작위적인 눈먼 힘이 진정으로 새로운 기능적 신체기관을 만들어내는데 성공했다는 사실을 발견하지 못했다.
큰 그림
문제는 우리가 보고 있는 생물들의 아름다움과 풍요로움, 복잡성을 어떻게 설명할 수 있는가 하는 것이다. 저절로 생겨났거나, 하나님이 그것을 만드셨거나 둘 중에 하나이다. 하나님이 창조주라는 생각을 좋아하지 않는 사람들은 자연주의적(신이 관여하지 않는) 설명을 선택한다. 자연주의적 과정으로 만물이 존재하기 위해서는 네 가지 주요 전환(transitions)이 필요하다. 이 네 가지 전환 중 실험과 관측에 기초하고 있는 과학(science)은 아래의 전환 1, 2, 4를 입증할 수 없다. 이것들을 간단히 살펴보자.
1) 무에서 유로. 우주는 여기에 있고, 우리가 연구하고, 느끼고, 관찰할 수 있다. 우주는 어딘가에서 나와야 했다. 이 첫 번째 전환을 통해, 우리는 우주가 존재하는 것과 다양한 방식으로 움직이는 것을 보게 된다. 그리고 우주의 질량/에너지의 총량은 그대로 동일하게 유지되고 있다. 예전에 새로운 우주가 이전 우주에서 탄생했다는 아이디어는 어느 정도 인기를 얻었지만, 여전히 순전한 추측으로 남아 있다. 가장 당혹스러운 것은 그러한 탄생 과정에는 극도로 높은 수준의 지적 미세조정이 필요하다는 것이다! 이 점에서 우리는 선구적 우주과학자이자, 자칭 불가지론자였던 다트머스(Dartmouth) 대학의 물리학 교수 로버트 자스트로(Robert Jastrow)의 말을 경청하는 것이 좋을 것이다. 그는 충격적인 분석을 담은 그의 책 ‘신과 천문학자들(God and the Astronomers)’에서, '빅뱅 특이점(singularity)'에 대한 축적된 증거들로 인해, 과학자들은 우주의 신적인 기원(divine origin)이라는 당혹스러운 전망에 직면하게 되었다고 주장했다.[1]
2) 무생물에서 생명체로. 생명체의 필수 구성 요소들이 모두 우연히 생겨났다 하더라도, 살아있는 것으로 배열될 수 없다. 가장 단순한 세포를 분해한다면, 완벽한 환경에서도 해당 부분을 다시 살아있는 세포로 재배열할 수 없다. 또한 생명체를 만들기 위한 지적인 시도는 보편적으로 실패했다. 밀러와 유레이는 몇 가지 아미노산을 만드는 데 성공했지만, 하나의 기능성 단백질도 생성되지 않았으며, 생물학적 구조들에 대한 연속적인 단계를 설득력 있게 입증하려는 시도들은 실패했다. 1953년 처음 발표된 이래로, 이어진 모든 연구들은 거대한 장벽의 막다른 길들에 직면하여 연구자들을 더욱 우울하게 만들었다. 더 많이 연구되면 될수록, 무기물로부터 생명체의 자연발생은 더 이상 믿을 수 없는 이야기가 되고 있다. 따라서 자연에 대한 과학자들의 조사는, DNA, RNA, 그리고 단백질들을 만드는 중요한 리보솜 공장들에서 일어나는 경로 하나라도 자연주의적 과정으로 우연히 생겨날 수 없어 보임을 가리킨다.
3) 단순한 생명체에서 복잡한 생명체로. 도토리는 장엄한 대왕참나무로 자라지만, 모든 단계들을 지시하는 문자 암호(DNA)를 갖고 있기 때문에 그렇게 자라난다. 수천 개의 코돈 단어들을 가진 끝없이 이어져있는 수십억 개의 지침서는 어떻게 탄생했을까? 이 지침서는 창조주에 의해서 의도적으로 작성된 것이든지, 아니면 방향이 없고 목적이 없는, 자연주의적 과정을 통해서 우연히 생겨난 것이든지 둘 중에 하나이다. "순전히 운"에 의존하는 후자의 개념이 설득력이 있을까? 아니면, 창조되었다는 개념이 설득력이 있을까?
4) 생명체에서 지각력이 있는 생물로. 인간의 마음(mind)은 설명할 수 없다. 신경전달물질의 구조와 기능이 밝혀지고 매핑되었지만, 사고(생각)가 어떻게 일어나는지는 깊은 미스터리로 남아 있다. 인류는 자신의 존재를 알 수 있는 능력과 창조자를 마음에 품을 수 있는 능력을 가진 유일한 존재이다. 단순한 생물도 다음 세대가 생존할 수 있도록 하는 본능적인 행동을 보여주며, 이는 설명되지 못하고 있다. 본능의 기원(origin of instinct)은 과학적 설명을 넘어선 채로 남아 있다.
단순한 생명체에서 복잡한 생물까지... 어떻게 이런 것들이 발생할 수 있었을까?
단순한 생명체에서 복잡한 생명체로의 전환이라는 3번 개념으로 돌아가서, 이 과정이 일어났었다거나, 일어날 수 있었다는 경험적 증거는 아직까지 없다. 목적도 없고, 방향성이 없는, 우발적인 힘이 지구에서 관찰되는 고도로 복잡한 다양한 생물들과 기능들을 모두 우연히 만들어냈다는 주장은 매우 불합리해 보인다. 이와 관련하여 유전자 조작은 결코 자연과 보조를 맞출 수 없어 보인다. 개는 약간 다른 개로 사육될 수 있으며, 특정 특성을 가진 생물이 개체군에서 우세하도록 할 수 있지만, 시작된 생물 종으로 남아 있다. DNA 코돈들이 무작위적으로 변경되어 새로운 종, 새로운 조직, 또는 새로운 신체 기관을 생성할 수는 없다. 가장 좋은 것은 이미 자연에 존재하고 있다. 부정적 형질을 배제시키는 번식이 가능할지 모르겠지만, 이것은 창조적 작업이 아니라, 청소 작업이다.
따라서 이것이 생명체가 단순한 것에서 복잡한 것으로 전환될 수 있었을까 라는 질문에 대한 핵심적인 질문이다. 진화론에 의하면, 무작위적 돌연변이들이 일어나 새로운 DNA가 생성되고, 그 후 수백만 번의 개선을 통해서 새로운 조직이나 신체 기관들이 형성되어, 궁극적으로 새롭고 더 복잡한 생물체를 만들었다는 것이다. 자연선택으로 새롭게 개선된 생물체는 이전 생물체를 지배하게 되었고, 먹이를 통해 에너지를 얻고, 포식을 통해 살아남았고, 번식 능력을 갖게 되었다는 것이다.
이러한 설명에는 다음과 같은 문제점들이 있다 :
1) 이는 지금까지 관찰된 적이 없다.
2) 화석기록에 분명하게 드러나 있지 않다.
3) 인위적으로 만들어낼 수도 없다.
또한, 현재 존재하는 자연에서는 이러한 일이 일어나지 않는 것처럼 보이며, 심지어 지적인 지시에 의해서도, 일어날 수 없는 것처럼 보이는 특성들이 있다. 이러한 특징은 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducible complexity, 환원 불가능한 복잡성)’으로 가장 잘 설명된다.
예를 들어, 아폴로 달 탐사에는 필수 구성 요소들이 있었다. 우주 로켓, 달 궤도에 도달하기 위한 계산, 착륙선, 달 표면 탐사 차량, 달 이륙체, 지구 궤도로 귀환하기 위한 계산, 재진입 문제를 견뎌내고 안전한 착륙을 달성할 수 있는 캡슐 등이 있어야 한다. 이것들이 없었다면, 달에 도달하여, 탐사하고, 우주비행사를 생환시키는 임무는 불가능했을 것이다. 분명히 이 임무를 달성한 구성 요소들에는 많은 지적설계가 필요했다.
생물들은 훨씬 더 복잡한 구성 요소들이 있다. 각기 다른 몸체 형태, 이동 능력, 에너지 공급, 먹이 획득, 산소 공급, 고도로 훈련된 지능을 갖춘 존재로 구성되어야 한다. 생물들이 갖고 있는 더욱 놀라운 기능은, 주변 환경에서 에너지를 흡수하고, 성장하고, 적응하고, 번식하고, 몸체에 지각 기능을 갖추고 있다는 것이다.
이러한 구조들은 일반적으로 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’을 보여준다. 리하이 대학(Lehigh University)의 생화학자 마이클 비히(Michael Behe)는 그의 책 ‘다윈의 블랙박스(Darwin’s Black Box)‘와 후속 세 권의 책에서 이 사실을 잘 보여주었다. 일부 박테리아는 30개 이상의 부품들을 가진 편모(flagellum)라는 추진 엔진을 갖고 있으며, 부품들은 장치가 조립되고 작동되는데 모두 필요하다. 이 생물학적 모터의 세 주요 구조는 박테리아 유전체의 서로 다른 부분에서 독립적으로 만들어지며, 세 가지 중 하나라도 없다면, 달에 우주비행사가 고립되는 것과 마찬가지로, 치명적인 결함이 될 수 있다. 이러한 구조의 부품들이 점진적으로 하나씩 하나씩 생겨나서, 마침내 그러한 구조가 우연히 생겨날 수 있었을까?
2부에서는 이 질문을 좀더 깊이 살펴보기 위해, 폐에서 복잡한 가스 교환을 하는 호흡 과정에 초점을 맞추어 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’을 살펴볼 것이다.
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[1] 로버트 자스트로(Robert Jastrow)는 그의 책 ‘신과 천문학자들(God and the Astronomers)’에서, ‘무한히 오래된 우주(infinitely old universe)’에서 단일 창조 사건으로 시작된 ‘유한한 나이의 우주(finite-age universe)’로 나아가는 과학 이야기를 말하면서, 다음과 같이 시대를 초월한 말로 마무리하고 있다 : "이성의 힘에 대한 믿음으로 살아온 과학자에게 이야기는 악몽으로 끝난다. 그는 무지(ignorance)의 산을 등반하여 가장 높은 봉우리를 정복하고자 마지막 바위 위로 몸을 끌어당기는 순간, 수 세기 동안 그곳에 앉아 있던 신학자들 무리의 환영을 받는다.“
*참조 : 박테리아의 편모 : 분자 모터들은 경이로운 설계를 보여준다.
https://creation.kr/LIfe/?idx=16861623&bmode=view
진화론을 부정하는 유전자 내의 병렬 유전 암호들 : 이중 삼중 암호들이 무작위적 과정으로 우연히 생겨날 수 있을까?
https://creation.kr/IntelligentDesign/?idx=112724423&bmode=view
가장 작은 세포는 진화론에 도전한다 : 473개 유전자들을 가진 세포가 자연발생할 수 있을까?
https://creation.kr/Influence/?idx=1289965&bmode=view
4차원으로 작동되고 있는 사람 유전체 : 유전체의 슈퍼-초고도 복잡성은 자연주의적 설명을 거부한다.
https://creation.kr/Topic101/?idx=13855394&bmode=view
▶ 자연발생이 불가능한 이유
https://creation.kr/Topic401/?idx=6777690&bmode=view
▶ 생명체의 초고도 복잡성
https://creation.kr/Topic101/?idx=6405658&bmode=view
▶ DNA의 초고도 복잡성
▶ DNA와 RNA가 우연히?
▶ 동물의 경이로운 기능들
▶ 식물의 복잡성
https://creation.kr/Topic103/?idx=6557069&bmode=view
▶ 한 요소도 제거 불가능한 복잡성
▶ 생체모방공학
▶ 우주의 미세 조정
▶ 진화론자들에게 보내는 질문
▶ 비판받지 않는 진화론
▶ 창조-진화 논쟁
출처 : CEH, 2024. 10. 30.
주소 : https://crev.info/2024/10/smith-nagging-problems/
번역 : 미디어위원회
유전체 크기는 진화를 증명할까?
(Do Genome Sizes Prove Evolution?)
Jerry Bergman
단순한 생명체는 작고 간단한 유전체를 갖고 있다.
복잡한 생명체는 크고 복잡한 유전체를 갖고 있다.
이것이 진화를 증명하는가?
유전체 크기(genome sizes)는 진화적 계통발생(phylogeny)과 상관관계가 있어야 한다. 이것은 진화론자들이 예측하는 것으로, 유전자 분석에 의해서 실제로 발견된 것이 아니다. 진화론의 문제는 "단순한 생명체 - 단순한 유전체"라는 규칙에는 엄청난 수의 예외가 있다는 것이다. 일부 "원시적이고, 단순한" 생물체들이 고도로 진화되었다고 생각되는 일부 복잡한 생물체보다 더 큰 유전체를 갖고 있었다. 최근의 유전체 분석에 의하면, 동물 중에서 가장 큰 유전체를 갖고 있는 것으로 알려진 생물은 가장 진화된 동물이 아니라, 가장 진화가 덜 된 동물로 추정되던 것 중 하나였다. 그 생물은 파충류도 아니고, 새도 아니고, 포유류도 아닌, 폐어(lungfish)라고 불리는 커다란 벌레처럼 보이는, ‘원시’ 물고기였다!
그림 1. 남아메리카 폐어(South American lungfish). University of Konstanz. "세계에서 가장 큰 동물 유전체의 분석" (2024. 8. 14).
남아메리카 폐어(South American lungfish, Lepidosien paradoxa)는 실험실 염기서열 분석을 통해, 약 91 기가바이트의 유전체를 갖고 있다는 것이 밝혀졌는데, 이는 대략 10억 바이트에 해당하는 저장 용량이다. 이것은 인간 유전체의 약 30배 크기이다! 이것은 "지금까지 염기서열이 분석된 가장 큰 동물 유전체이며, 호주 폐어(Neoceratodus forsteri)와 아프리카 폐어의 두 배 이상의 크기이다"라고 샤르트(M. Schart)는 Nature 지의 새로운 보고에서 언급했다.[1]
유전체는 사람의 것보다 조금 더 큰 정도가 아니라, 놀랍게도 30배나 더 컸다는 것이다.[2] "이 고대의 살아있는 화석"은 여전히 화석 초기 조상과 매우 비슷하게 생겼기 때문에, 진화론자들은 초기 조상 폐어의 유전체도 매우 비슷한 크기였을 것이라고 추정하고 있었다.[3] 마찬가지로, 소위 "단순한" 많은 생물들의 유전체는 진화론자들이 오랫동안 예측해왔던 크기보다 훨씬 더 복잡하다(표 1과 그림 4 참조).
표 1. 이 도표에서 단백질 암호 유전자와 전체 유전자 수의 진화적 발전과의 상관관계에는 주요한 예외들이 있다. 가장 큰 예외는 바로 흔한 밀 잔디(wheat grass, T. estivum)이다. 이들 생물들에 대한 다른 비교는 매우 다른 이야기를 들려준다. 또 다른 문제는 위의 표에 인용된 일부 숫자들은 단지 추정치에 불과하다는 것이다. 게다가 유전학자들은 수백만 종으로 추정되는 현존하는 생물들의 염기서열들 중 아주 작은 비율만을 분석했다는 것이다.
유전체 크기가 다양한 이유
폐어의 거대한 유전체 크기에 대한 한 가지 설명은 고도로 반복되는 인트론(introns)으로 인해(이것은 유전자가 전사될 때 스플라이싱 과정을 통해 제거됨) 확장된 여러 유전자 간 영역과 관련이 있을 수 있다. 따라서 이들 영역이 확장된 것일 수 있는데, 왜냐하면 어떤 전이인자(transposable elements, transposons, 이동성 유전자)는 오늘날에도 여전히 활성화되어, 여러 개의 사본들을 생성하기 때문이다. 전이인자는 "점핑유전자(jumping genes)"라고도 알려져 있는데, 이것들은 유전체의 한 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있는 DNA 염기서열이다.
지난 수십 년 동안, 유전체 주변에 전이인자들이 "점프"를 할 뿐만 아니라, 원핵생물과 진핵생물들을 포함하는 거의 모든 생물들에서 전형적으로 많은 수로 발견된다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 한 보고는 전이인자가 인간 유전체(human genome)의 약 50%와 옥수수 유전체(maize genome)의 최대 90%를 구성한다고 주장하고 있다. 또한 이것은 인간 유전체보다 30배 더 큰 것으로 밝혀진, 남아메리카 폐어의 거대한 유전체 크기에 대한 설명이 될 수 있다.[4]
인트론(introns)과 트랜스포존(transposons)이 '쓸모없다'는 주장은 진화론자들이 사용했었던 ‘흔적기관(vestigial organs)’이라는 주장과 비슷하다. 나의 추정은 비-암호화된 DNA의 전부는 아니더라도 대부분은 기능들이 있음이 발견될 것이라는 것이다. 한 가지 분명한 점은, 만약 그것들이 정말로 돌연변이가 일어난 쓰레기라면, 왜 생물체는 그것들을 계속 복제하고 유지했을까? 하는 것이다.
소위 흔적기관으로 말해졌던 것들에 대해 밝혀진 바와 같이, 폐어 유전체에서 DNA 반복 횟수가 많은 데에는, 기능적인 이유가 있을 수 있다. 샤르트 교수는 한 가지 가능한 이유를 언급했는데, 특히 전이인자들이 풍부하면 염색체 재배열을 용이하게 하여, 환경 적응에 도움이 될 수 있다는 것이다.[5]
그림 2. 또한 유효한 유전체 비교는 위의 도표에서 보여준 것과 같이, 특정한 유전적 요소들의 비교를 필요로 한다. 이 도표는 전이인자(transposable elements)가 폐어 유전체의 50%에 비해, 인간 유전체 내에는 단지 11%에 불과하다는 것을 보여준다. 이것은 이러한 추정치들 중 일부가 얼마나 빈약한 것인지를 보여준다. 이 도표는 국제 인간게놈 시퀀싱 컨소시엄(International Human Genome Sequencing Consortium)의 "인간 게놈의 초기 시퀀싱 및 분석(Nature 409:860-921, p.860, 2001)" 자료에 기초한 것이다.
그림 3. 전체 유전체 크기를 평가할 때와 비교하여, 특정 유전자를 평가할 때는 매우 다른 결과가 나오는데, 이 경우 나열된 영장류의 후각 수용체 유전자(olfactory receptor genes)는 그림의 하단에 있다. 문서화된 기능적 유전자를 비교하더라도, 대부분 또는 적어도 많은 위유전자(pseudogenes)들이 기능을 갖고 있다는 증거들이 있다. 코끼리는 개보다 2배, 사람보다 5배나 많은 후각 수용체 유전자를 갖고 있다. 도쿄대학(University of Tokyo) 농업생명과학대학원의 보고에 의하면, "코끼리는 개보다 2배 많은 후각 수용체 유전자들을 갖고 있다. 유전체 비교는 포유류의 다양성을 나타낸다"는 것이다.(2014. 8. 12).
그림 4. 진화계통나무의 아래에 있는 두 아주 "단순한" 생물인 물벼룩(Daphnia, water fleas)과 쌀(Oryza sativa, rice)은 인간보다 더 많은 유전자를 갖고 있다. 이것은 생물의 유전자 수가 생물학적 복잡성의 유효한 지표가 아니라는 사실을 보여준다.
샤르트 연구는 돌연변이가 유전적 악화를 일으킨다는 결론을 뒷받침한다.
샤르트 연구의 한 가지 발견은 일반적으로 돌연변이는 유전체를 쇠퇴시키는 방향으로 진행된다는 창조론자들의 결론을 뒷받침하고 있다는 것이다. 이것은 기생 세균인 마이코플라즈마 마이코이즈(Mycoplasma mycoides)에 대한 연구에서 잘 보고되었다.[6] 이 생물체는 알려진 것들 중에서 가장 작은 유전체 중 하나를 갖고 있다. 이 유전체는 1,211,703개의 염기쌍을 가진, 985개의 유전자만을 갖고 있는, 하나의 원형 염색체로 되어 있으며, 지금까지 염기서열이 분석된 모든 유전체들 중 가장 작은 것 중 하나의 G+C 함량으로 이루어져 있다. 기생충으로서 생존하며, 다른 생물체를 먹고 살아가므로, 스스로 생존하는 데 필요한 유전자들을 갖고 있지 않다.
마이코플라즈마 마이코이즈 유전체를 분석한 결과, 특정 유전자 코드 하나가 A나 T를 G나 C로 바꿀 확률이 반대로 일어날 경우보다 30배나 높았다. 가장 작은 세포(minimalist cell)에서 이 돌연변이가 일어날 확률은 100배나 높았다. 가장 작은 세포는 가장 기본적 유전자까지 제거되어도, 아직 살아있는 세포를 말한다. 즉 실험실에서 성장하고 분열할 수 있으면서 가장 작은 유전체를 가진 생명체를 말한다.[6]
이 돌연변이로 인해 A-T 염기는 점점 줄어들고, G-C 염기의 수는 급격하게 증가한다. 결국 기능적 코드는 상실되고, 비기능적인 돌연변이 된 코드가 생성되는 것이다. 보편적인 DNA 코드를 구성하고 있는 4개의 DNA 염기는 T(Thymine)와 A(Adenine) 쌍, G(Guanine)와 C(Cytosine) 쌍이다. 이 돌연변이는 "the top award was to a cute rabbit with a raccoon tail“라는 영어 문장이, 전혀 알아볼 수 없는 "heop twtrdwts to tgua rtbtia tgoon atil"가 되는 것으로, 이것은 전혀 말이 안 된다. 이 예는 이러한 돌연변이 유형은 본래의 의미를 완전히 상실한다는 것을 보여준다. DNA 코드의 경우도 마찬가지이다.
요약
유전체 크기에 있어서 많은 예외들은 "단순한" 생명체가 작은 단순한 유전체를 갖고 있으며, 복잡한 생명체는 크고 복잡한 유전체를 갖고 있을 것이라는 순진하고 단순한 진화론적 결론이 틀렸다는 사실을 보여준다. 많은 매우 "단순한" 생물체들은 진화론자들이 가장 진화된 생물체로 간주하는 사람보다 훨씬 큰 유전체를 갖고 있다. 왜 이러한 일이 일어나있는지는 알 수 없지만, 전이인자의 확장과 전이인자의 풍부함이 염색체 재배열을 용이하게 할 가능성과 같은 일부 가능성 있는 이론들이 제안되었다. 그럼에도 불구하고, 그러한 이유와는 관계없이, 유전체의 크기와 복잡성은 종종 전통적인 진화론의 예상과 부합되지 않는다. 이러한 일반적인 경향은 더 많은 생물 유전체들이 분석될 때까지 유지되는 것이다.
References
[1] Schart, M., et al., ”The genomes of all lungfish inform on genome expansion and tetrapod evolution,” Nature 3901(9684), https://doi.org/10.1038/s41586-024-07830-1, 2024.
[2] Schart, et al., 2024.
[3] Universitӓt Konstanz, “Decoding the world’s largest animal genome,” https://www.uni-onstanz.de/en/university/news-and-media/current-announcements/news-in-detail/das-groesste-genom-aller-tiere-entschluesselt/, 14 August 2024.
[4] Schart, et al., 2024.
[5] Schart, et al., 2024.
[6] Westberg, J.,“The genome sequence of Mycoplasma mycoides subsp. mycoides SC type strain PG1T, the causative agent of contagious bovine pleuropneumonia (CBPP),” Genome Research14(2):221–227, February 2024.
*참조 : ▶ 유전학, 유전체 분석
▶ 돌연변이
출처 : CEH, 2024. 8. 28.
주소 : https://crev.info/2024/08/do-genome-sizes-prove-evolution/
번역 : 미디어위원회
