세포가 산소를 처리하는 놀라운 방법과 2019년 노벨 생리의학상
(How the Cell Handles Oxygen: A Nobel Prize Discovery.
Another Amazing Body Function Discovered – Cellular Oxygen Regulation)
by Henry L. Richter, PhD.
2019년의 노벨 생리의학상은 3명의 연구자에게 수여되었다. 그들은 인체의 세포가 산소 농도를 자동적으로 조절하는 방법을 발견했다. 산소의 양은 항상 섬세한 균형이 유지되어야 한다. 너무 적으면 세포는 제대로 신진대사를 할 수 없고, 너무 많으면 과도하게 혹사되는 상태가 되기 때문이다. 최근 Chemical & Engineering News(C&EN, 2019. 10. 7)에 게재된 기사에서 그 수상에 대해서 다음과 같이 설명하고 있었다 :
.세포의 조절과 규제는 경이롭다. Credit: Illustra Media.
2019년 노벨 생리의학상은 세포생물학에서 패러다임 전환으로 묘사된, 산소의 역할에 관한 연구를 수행한 세 명의 연구자들에게 돌아갔다.
세포가 산소 부족을 감지하고 적응하는 방법을 발견한, 미국 하버드 대학 데이나-파버 암연구소의 윌리엄 케일린(William G. Kaelin Jr) 교수, 영국 옥스퍼드 대학과 프랜시스크릭 연구소의 피터 랫클리프(Peter J. Ratcliffe) 교수, 미국 존스홉킨스 의과대학의 그레그 서멘자(Gregg L. Semenza) 교수가 선정되었는데, 이들은 약 1백만 달러의 상금을 공동으로 받게 되었다.
지구상의 대부분의 생명체들은 생존하기 위해서 산소를 대사하도록 진화했지만, 세포 내에 산소가 너무 많거나 적으면 치명적일 수 있다. 케일린, 랫클리프, 서멘자는 세포 내에서 산소 감지에 관여하는 단백질들과 이들이 상호 작용하는 방식을 확인했다. 그들의 연구는 발달생물학 및 암 연구와 같은 분야에 대한 통찰력을 제공하고, 암 치료제와 빈혈 치료제의 개발로 이어질 수 있다.
여기에서 생명체에 절대적으로 필수적인, 고도로 복잡한 신체 기능의 또 다른 예가 언급되고 있는 것이다. 이 과정이 어느 시점까지는 존재하지 않았던 것처럼, “지구상의 생명체들이 진화시켰다...”라고 이 기사가 설명하는 것은 우스꽝스럽다. 진화의 무작위 과정을 통해서 생명체가 그 과정을 진화시켰다면, 그 이전에는 어떻게 살아남을 수 있었는가?
C&EN 기사는 그들이 이해한 것처럼 그 메커니즘을 이렇게 설명하고 있었다 :
세 연구자의 발견은 저산소증 유발인자(hypoxia-inducible factor, HIF)라고 불리는 한 전사인자(transcription factor)의 작용을 중심으로 이루어진다. 정상적인 산소 조건 하에서, 세포 효소는 HIF-1α 라 불리는 HIF의 성분을 하이드록실화하여, 또 다른 단백질인 VHL에 의해 인식될 수 있게 한다. VHL이 HIF-1α에 결합할 때, 그것은 전사인자를 단백질을 처리하는 세포기계에 의해서 파괴되도록 표시한다. 그러나 세포의 산소 농도가 낮거나, 일부 질병 상태에서는 HIF-1α가 파괴로 표시되지 않아, 저산소 반응에 관여하는 유전자의 스위치를 켤 수 있다.
산소 감지는 세포가 저산소 또는 고산소 조건에 적응하여 신진대사를 할 수 있도록 해주며, 이는 세포 건강에 매우 중요하다고 포시스(Forsyth)는 설명한다. 많은 생리 기능들이 이 과정을 통해 미세하게 조정되며, 산소 감지가 질병 치료의 핵심이다. 예를 들어, Torisel과 Zortress는 HIF를 표적으로 하여, 신체의 종양에 영양분을 공급하는 혈관의 수를 줄이려고 시도하고 있다.
세포가 건강할 수 있도록 해주는데 반드시 필요한 신체 기능들이 너무도 많다. 또 하나 염두에 두어야 할 것은 신체의 온도 조절이다. 우리는 건강을 의미하는 “37℃”에 익숙하다. 체온은 세포가 정확한 속도로 영양분을 대사하여 세포를 적절히 따뜻하고 건강하게 유지함으로써 생성된다. 세포에서 체온을 측정하는 것은 무엇이며, 정확한 방식으로 열 생성을 조절하는 것은 무엇인가? 그것은 정말로 매우 정확하게 일어나고 있다!
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사람의 몸은 심히 기묘하고 기이하게 만들어졌다. “내가 주께 감사하옴은 나를 지으심이 심히 기묘하심이라 주께서 하시는 일이 기이함을 내 영혼이 잘 아나이다”(시편 139:14). 이러한 경이롭도록 복잡하고 정교한 기능이 무작위인 과정으로 우연히 생겨났을 것이라는 주장은 관측 사실을 무시하는 강력한 편견에 의한 매우 불합리한 주장인 것이다.
*관련기사 : 노벨 생리의학상, 美케일린 등 3명…“세포의 산소이용 연구” (2019. 10. 7. 문화일보)
http://www.munhwa.com/news/view.html?no=20191007MW184050852279
노벨생리의학상 과학자들, 산소에 적응하는 세포 신비 밝혀 암치료 길 열다(2019. 10. 7. 동아사이언스)
http://dongascience.donga.com/news.php?idx=31606
출처 : CEH, 2019. 11. 2.
주소 : https://crev.info/2019/11/how-the-cell-handles-oxygen/
번역 : 미디어위원회
바이러스에 감염된 박테리아가 보여주는 창조의 복잡성.
(Virus-Infecting Bacteria Reveal Creation Sophistication)
by Frank Sherwin, M.A.
바이러스(virus)가 작은 감염원이라는 것은 잘 알려져 있다. 그들은 강제로 세포내로 들어가서 분자기계들을 정복한다. 감염된 세포는 바이러스 DNA로 인해, 정상적으로 세포의 부분들을 만드는 것을 멈추고, 대신에 전사 및 복제에 의해 더 많은 바이러스를 만들도록 지시받는다. 점점 더 많은 바이러스성 부품들이 제조됨에 따라, 세포는 분해라는 과정으로 세포벽이 파열된다. 그런 다음 새로 만들어진 바이러스들이 방출되어 다른 세포를 감염시킨다.
바이러스는 사람, 식물 및 동물을 감염시킨다. 그리고 작은 박테리아를 감염시키는 바이러스도 있다. 이것을 박테리오파지(bacteriophages) 또는 간단히 파지(phages)라고 불린다. 파지들은 박테리아의 세포벽을 통해 세포질 내로 유전물질(게놈)을 주입한 후, 박테리아 내에서 파지가 복제(복사)되게 한다. 박테리오파지는 24시간 바다에 있는 대부분의 박테리아를 주기적으로 용해시켜, 바다가 건강해지도록 만드는 데에 기여한다. 이러한 설계된 과정은 해양 먹이사슬에서 탄소 순환처럼, 박테리아 개체군의 폭발을 방지하는 데 도움이 된다.[1]
21세기에 들어와서 박테리아(핵이 없는 유기체)의 복잡성은 잘 알려지게 되었다.[2] 이제 2019년에 연구자들은 말했다 : “장시간 저속촬영 형광 현미경법(time-lapse fluorescence microscopy) 및 초저온 전자현미경 단층촬영(cryo-electron tomography)과 같은 새로운 기술을 통해, 박테리아 내부의 놀라운 구조들과 그들의 매우 정교하고 복잡한 조직 원리들을 모두 살펴볼 수 있게 되었다.“[3]
연구자들은 무엇을 발견했는가? 캘리포니아, 샌디에고 대학의 연구자들은 “우리의 세포 내에서 발생하는 것과 유사한 과정으로, 런닝머신(treadmill)과 같은 구조를 따라 박테리아 세포 내에서 화물이 이동되고 있는 최초의 사례를 제공했다.”[3] 박테리아와 인간 세포 사이에는 상당한 차이가 있지만, 놀랍게도 "파지는 감염된 (박테리아) 세포 중심부에, 복제된 파지 DNA를 둘러싸는 일종의 단백질 껍질로 형성된, 핵과 유사한 구조가 있는 포유류 유형의 세포로 전환시킨다."[3]
샌디에고 대학의 보라폰(Vorrapon Chaikeeratisak)은 말했다 : “박테리아 내에서 이 거대한 파지(슈도모나스 파지, Pseudomonas phage)가 복제되는 방식은 매우 흥미롭다.” "박테리아 숙주 세포를 접수하는데 사용되는 메커니즘에 대한 많은 질문들이 생겨난다." 모든 미생물 연구와 마찬가지로, 이 특별한 조사는 "박테리아 세포 내에서 수송 및 분포 메커니즘에 대한 새로운 질문을 불러일으킨다.”[3]
진화론자들은 말한다 : “이들 파지는 숙주 내에서 복제되기 위해서, 필라멘트를 사용하는 복잡하고 지시된 운송 메커니즘을 진화시켰다.”[3] 그러나 창조론자들은 말한다 : “이들 파지는 숙주 내에서 복제되기 위해서 필라멘트를 사용하는 복잡하고 지시된 운송 메커니즘을 갖도록 설계되었다”. 진화론자들은 오랜 시간과 우연이 그것을 만들었다는 것이고, 창조론자들은 창조주가 계획과 목적을 갖고 만드셨다는 것이다.
References
1. Suttle, C. A. 2005. Viruses in the sea. Nature. 437 (7057): 356–61.
2. Sherwin, F. 2001. Just How Simple Are Bacteria? Acts & Facts. 30 (2).
3. Viruses found to use intricate ‘treadmill’ to move cargo across bacterial cells. ScienceDaily. Posted on ScienceDaily.com June 13, 2019, accessed June 23, 2019; Sherwin, F. 2004. Molecular Motors vs. Evolutionism. Acts & Facts. 33 (4).
*Mr. Sherwin is Research Associate is at ICR. He earned his master’s in zoology from the University of Northern Colorado.
출처 : ICR, 2019. 7. 23.
주소 : https://www.icr.org/article/virus-infecting-bacteria-creation-sophistication/
번역 : 미디어위원회
광합성은 처음부터 설계되어 있었다.
(Photosynthesis: Clearly Designed from the Beginning)
Frank Sherwin
희귀한 박테리아의 독특한 구조는 경이로운 광합성(photosynthesis) 과정이 진화론자들이 생각하는 것보다 훨씬 “더 오래되었음”을 가리키고 있었다.
광합성은 햇빛, 물, 이산화탄소를 당(sugar)과 산소로 바꾸는 과정이다. 여기에는 두 가지 유형이 있다. 첫 번째는 물이 아닌 다른 분자를 사용하여, 부산물로 산소를 생성하지 않는 무산소성 광합성(anoxygenic photosynthesis)이다. 두 번째는 산소성 광합성(oxygenic photosynthesis)으로, 물을 수소와 산소로 분리하여 광합성을 유도하고, 부산물로 산소를 방출한다. 산소성 광합성은 가장 흔하며 조류, 식물, 일부 박테리아에서 발견되며, 사람과 동물의 삶을 유지하는 하나의 기본 과정이다.
수십 년 동안 진화론은 무산소성 광합성이 약 35억 년 전에 먼저 진화했으며, 약 10억 년 뒤에 산소성 광합성이 진화되었다고 주장해왔었다. 그러나 ScienceDaily(2019. 7. 25) 지의 보도에 의하면, 런던의 임페리얼 칼리지(Imperial College)의 타나이 카도나(Tanai Cardona) 박사와 연구자들은 소위 “고대” 박테리아(Heliobacterium modesticaldum)의 독특한 구조를 발견했는데, 산소 광합성이 전통적인 생각보다 10억 년 더 일찍 발생했다는 것이다.[1]
창조론자들은 광합성을 매우 정교한 생화학적 과정으로, 오랜 시간 동안에 우연히 저절로 생겨날 수 없다고 믿고 있다.[2, 3] ScienceDaily 지의 기사는 언급했다 : “그 발견은 전통적으로 생각하고 있던 광합성의 진화를 다시 생각할 필요가 있음을 의미한다.”[1] 특히 몇 달 전에 타나이가 한탄했던 것을 고려하면, 그 말은 사실이다.
20세기 전반에 시작된 광합성의 진화에 대한 추론적 논쟁은 끊임없이 계속되어 왔다. 이러한 추론적 아이디어 중 일부는 일반화되었고, 사실로 받아들여졌지만, 거의 지지를 받지 못했다.[4]
임페리얼 대학의 연구팀은 고대 박테리아인 헬리오박테리움 모데스티칼둠(H. modeticaldum)을 조사함으로써, 완전한 기능적인 광합성이 이미 존재했다는 것을 발견했다. 간단히 말해서, 한 종류의 광합성은 다른 것으로 진화되지 않았다는 것이다.
진화론자들은 빛에너지를 당으로 변환시키는 경이롭도록 복잡한 과정이 간단하게 진화되었다고 말한다. 그들은 이 생각을 다시 생각할 필요가 있다. 그리고 광합성에 관한 전통적인 진화론적 생각은 이제 잘못되었음이 밝혀졌다.
References
1.Strange bacteria hint at ancient origin of photosynthesis. ScienceDaily. Posted on ScienceDaily.com July 25, 2019, accessed August 2, 2019.
2. Sherwin, F. 2019. Photosynthesis Continues to Amaze. Creation Science Update. Posted on ICR.org March 14, 2019.
3. Thomas, B. 2012. Photosynthesis Uses Quantum Physics. Creation Science Update. Posted on ICR.org June 25, 2012.
4. Cardona, T. 2019. Thinking twice about the evolution of photosynthesis. Open Biology. Published on royalsocietypublishing.org March 20, 2019.
*Mr. Sherwin is Research Associate is at ICR and earned a master’s in zoology from the University of Northern Colorado.
출처 : ICR, 2019. 8. 13.
주소 : https://www.icr.org/article/photosynthesis-clearly-designed-from-beginning/
번역 : 미디어위원회
DNA 손상 연구는 놀라운 복잡성을 드러냈다.
(DNA Repair Research Reveals Astounding Complexity)
Frank Sherwin
당신은 수십조 개의 세포들로 설계되어있다. 각 세포의 핵 안에는(적혈구 제외) DNA라고 불리는 “생명의 분자”가 있다. 그것들은 수천 개의 유전자들로 이루어진 염색체(사람은 46 개) 내에 조직화되어 있다. 유전자는 T, G, C, A라고 불리는 수많은 뉴클레오티드 염기들로 구성된 유전적 단위이다. 각 세포는 복잡한 대사 과정, 또는 물질대사(metabolism)를 수행한다. 우리는 타락한 세상에서 살고 있기 때문에, 때때로 이러한 과정(예로 산소 대사)은 유해한 DNA 손상을 유발할 수 있는 반응성 화학물질을 생성할 수 있다. 또한 DNA는 환경적 독성물질들과 전리방사선에 의해서 손상될 수 있다.
온혈 포유동물의 각 세포에서 이러한 자연적 변경, 또는 손상은 하루에 약 10,000개의 염기를 잃어버리는 것으로 추정되고 있다! 이러한 손상들을 수선하지 못하면, DNA에서 영구적인 변경, 또는 돌연변이가 발생한다.[1]
어떤 의미에서 우리의 건강은 주로 세포의 DNA 손상에 대한 반응(DDR)에 달려 있다. 하나님께서는 우리 몸이 분자 수준에서 유전자 독성 스트레스라 불리는 환경 및 대사 손상에 반응하도록 설계하셨다. 과학자들은 DNA를 손상되지 않은 상태로 유지하는 다수의 수선(복구) 메커니즘들을 발견했다. 가장 일반적인 메커니즘 중 세 가지는 DSB(double-strand breakage repair, 양가닥절단 수선), MMR (mismatch repair, 불일치 복구), BER(base-excision repair, 염기 절단 복구)이다.
그러나 이처럼 복잡한 과정들에는 MRE11–RAD50–NBS1이라 불리는 일련의 작은 단백질들이 관여한다. 이들은 함께 모여서 MRN 복합체(MRN complex)라 불리는 다기능 DDR 분자기계를 구성한다.[3] 기본적으로 MRN은 DNA 나선 구조에 결합하도록 설계되어 있으며, DNA 손상의 감지기로 작동한다.[4] 연구자(Syed and Tainer)들은 이 MRN 복합체를 “흥미로운 화학-기계적 분자기계”라 부르고 있었다. 그리고 그것의 다중도메인 3 단백질(MRE11–RAD50–NBS1) 구성은 손상 반응에 대한 중앙 효소, 감지, 신호, 건설, 비계설치(scaffolding)를 가능하게 한다는 것이다.[3]
세속적 과학은 이러한 놀라운 수선 시스템(MRN 복합체와 같은)이 어떻게 우연히 저절로 생겨날 수 있었는지를 설명하기 어렵다. 아이러니하게도 DNA는 손상되기 쉬운 분자이다. 진화론자들은 수십억 년 전에 DNA(또는 RNA)가 무기물로부터 우연히 생겨났을 것으로 추정하고 있다. 그렇다면 다음과 같은 질문이 예상될 수 있다 : DNA 분자의 손상을 수선하고 안정적으로 유지시키는 복구시스템은 어떻게 생겨나게 되었는가? 그리고 그러한 분자기계들을 만들기 위한 암호들은 어떻게 생겨나게 되었는가? 이것도 우연히 같이 만들어졌는가? 논리적으로 암호는 스스로 만들어질 수 없다는 것이다. 이것은 특별히 고도로 복잡한 DNA 암호와 관련이 있다.[7]
마지막으로, MRN 촉매 서브복합체는 모든 생물들에서 보존되어 있다는 것이다.[3] 즉, 그것은 진화되지 않았다. 두 진화론자는 “DNA와 단백질 염기서열, 그리고 어떤 구조들은 장구한 지질학적 시간에 걸쳐 비교적 변하지 않은 채로 남아있다”고 말했다.[8]
변하지 않았다는 것에 창조과학자들은 동의한다. 경이롭고 복잡한 MRN 복합체는 수천 년 전에 처음부터 완벽하게 기능하도록 창조되었으며, 그때 이후로 DNA는 수선되어왔다.
References
1. Karp, G. 2013. Cell and Molecular Biology, 7th edition. New York: Wiley Publishers. 565.
2. Sherwin, F. 2018. DNA Paramedics Repair Chromosomes. Creation Science Update. Posted on ICR.org July 24, 2109, accessed August 14, 2019.
3. Syed, A. and J. A. Tainer. 2018. The MRE11–RAD50–NBS1 Complex Conducts the Orchestration of Damage Signaling and Outcomes to Stress in DNA Replication and Repair. Annual Review of Biochemistry. 87: 263-294.
4. Lavin, M. 2007. ATM and the Mre11 complex combine to recognize and signal DNA double-strand breaks. Oncogene. 26(56): 7749-58.
5. Bernhardt, H. S. 2012. The RNA world hypothesis: the worst theory of the early evolution of life (except for all the others). Biology Direct. 7:23.
6. Wills, P. R. and C. W. Carter. 2018. Insuperable problems of the genetic code initially emerging in an RNA world. Biosystems. 164: 155-66.
7. Tomkins, J. 2015. Three-Dimensional DNA Code Defies Evolution. Creation Science Update. Posted on ICR.org April 27, 2015, accessed August 14, 2019.
8. Thain, M. and M. Hickman. 2004. The Penguin Dictionary of Biology. London, UK: Penguin Books, 172. Article posted on August 15, 2019.
*Mr. Sherwin is Research Associate is at ICR. He earned his master’s in zoology from the University of Northern Colorado.
*참조 : DNA 수선은 팀웍을 필요로 한다 : DNA 사슬간 교차결합의 수선에 13개의 단백질들이 관여한다.
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4806
DNA 수선 기작의 놀라운 조화
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4011
2015년 노벨 화학상으로 부각된 세포의 DNA 손상 복구 메커니즘은 진화론을 거부한다.
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6274
DNA 복구 효소에서 발견된 극도의 정밀성
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=3275
출처 : ICR, 2019. 8. 15.
주소 : https://www.icr.org/article/dna-repair-research-astounding-complexity/
번역 : 미디어위원회
DNA의 이중 나선을 푸는 모터, 국소이성화효소
: ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(환원 불가능한 복잡성)’의 한 사례
(God’s DNA-detangling motors: The topoisomerase enzymes)
Jonathan Sarfati
모든 생명체들은 믿을 수 없을 만큼 놀라운 분자기계들과 그것을 만들 수 있는 ‘지침 설명서’를 갖고 있다. 안내 책자에는 기계를 작동하는 방법에 관한 정보가 문자로 쓰여 있다. 마찬가지로 생명체 내의 지침 설명서는 DNA 분자에 화학적 암호 ‘문자’(뉴클레오티드의 순서)로 쓰여져 있다.
더욱이, 이 지침 설명서는 다음 세대로 복사가 된다. 당신은 어머니의 눈과 아버지의 귀를 직접 받은 것이 아니다. DNA에 복사된, 어머니의 눈과 아버지의 귀를 제조하는 지침서를 물려받은 것이다.(아래의 부록 참조).
가장 단순한 생명체라도 기능을 하려면, DNA의 물리적 크기로 인해 해결되어야 할 많은 문제들을 갖고 있다. DNA의 이중 나선 구조는 그 폭이 약 2.5나노미터(1천만 분의 1인치)로, 너무 얇아서 어떤 광학현미경으로도 볼 수 없다. 그러나 전체 DNA 분자는 극도로 길다. 사람의 가장 큰 1번 염색체는 2억2천만 글자로 구성되어 있으며, 전부 펼치면 길이가 85mm(3.4인치)가 된다. 당신 세포 안에 있는 모든 DNA를 한 줄로 연결하면, 길이가 약 2m가 된다! 엄청나게 길고, 극도로 얇으며, 끈적끈적한 가닥이 미세한 세포 네에 채워져 있어야 하기 때문에, 엉키거나, 매듭이 생기지 않고, 유지되어야 한다. 세포는 이 모든 일을 수행하기 위해 복잡한 분자기계들이 필요하다. 이 기계들은 놀랍도록 복잡하며, 우리 창조주 하나님의 전지하심에 대한 증거가 되고 있다.
이중 나선을 풀기
DNA가 해독될 때(즉, 단백질 정보가 사용될 때), 이중 나선의 두 가닥이 분리되어야 한다. 그리고 재생산되는 동안, 각 가닥은 독립적으로 복사된다.
여기에는 DNA 헬리카제(DNA helicases)라 불리는 특수 모터가 필요하다. 그것들은 DNA가 통과할 수 있는 구멍이 있는 링 모양이다. 그러나 모터이기 때문에 역시 연료가 필요하다. 헬리카제는 ATP라고 불리는 ‘연료’에 의해 구동되는데, ATP는 또 다른 모터인 ATP 신타아제(ATP-synthase)에 의해 만들어진다.[1] 에너지원으로 ATP를 사용하면서, 모양은 주기적으로 변화하고, 약 10,000 rpm의 속도로 헬리카제 링 주위를 달리는데, 이 속도는 제트 엔진 터빈이 회전하는 속도이다. 헬리카제는 DNA를 따라 빠르게 달리며, 복제 갈래(replication fork)에서 두 가닥을 분리한다.[2] 그런 다음, 많은 다른 분자기계들이 DNA를 해독하고, 가닥을 다시 모으거나, 가닥을 복사한다. 이것은 DNA 복사 속도가 초당 1,000자이고 헬리카제가 복사기보다 앞서야하기 때문에, 매우 빠르게 실행되어야 한다.
과도한 꼬여짐
DNA의 나선형(뚤뚤 말린) 모양은 헬리카제가 그것을 풀어서 가닥을 분리할 때, 늘어나는 또 다른 문제를 일으킨다. 여러분은 여러 가닥으로 꼬여진 긴 밧줄로, 그 문제를 쉽게 시연해볼 수 있다. 가운데서부터 시작하여 가닥을 양쪽으로 당겨보라. 곧 분리점의 양쪽에 또 다른 비틀림 저항이 생겨서, 풀기가 매우 어려워질 것이다. 다시 놓으면, 밧줄은 원래 모양으로 다시 감기려고 할 것이다. 오래된 유선 전화기의 감겨진 전화줄을 생각해보라. 전화줄은 꼬인데 위에 또 꼬여지면서 쉽게 얽히는 것을 알 수 있다. 앞 방향으로 꼬임이 일어나는 것을 보완하려면, 풀리는 위치 뒤쪽의 DNA에 꼬임을 추가시키고, 또한 슈퍼 코일(많이 감김)이 되어야 한다. 세포에서 DNA의 풀림이 방해되면, 세포는 더 이상 단백질을 만들지 못하거나, 스스로를 복제할 수 없다.
(그림) DNA 복제 또는 DNA 합성은 이중 가닥의 DNA 분자를 복제하는 과정이다. 이 과정은 우리가 알고 있는 한 모든 생명체들에서 가장 중요하다. 이것은 매우 복잡한 기계류에 대한 간단한 도표이다(예를 들면, 헬리카제는 DNA 가닥이 통과하는 고리 구조를 갖고 있다).
DNA의 이중나선을 푸는 분자기계
창조주께서는 살아있는 생명체 내의 이러한 문제를 국소이성화효소(topoisomerases)라 불리는 특별한 단백질 기계(효소)를 가지고 해결하셨다.[3] 국소이성화효소는 DNA를 자르고, 다시 배열하고, 다시 붙인다. 국소이성화효소는 DNA가 과도하게 감겨지는 것을 방지하기 위하여, 복제 갈래(replication fork)의 앞에서 작동되고 있다.
국소이성화효소에는 몇 가지 부류가 있지만, 2개의 주요 유형으로 분류된다 :
•TypeⅠ 국소이성화효소는 DNA 가닥 중 하나를 절단하고, 일시적으로 절단된 양끝에 접착된다. 그런 다음 절단되지 않은 가닥은 갈라진 틈으로 자유롭게 통과된다. 어느 경우이든, 이것은 한 번에 하나의 꼬임씩 변형을 해제하거나 ‘이완’시킨다. 마지막으로 절단된 틈을 다시 연결하는데, 이것을 결찰(ligation)이라고 한다.
유형 1의 국소이성화효소는 ATP를 필요로 하지 않는다. DNA의 과다 감김에 의해 축적된 에너지는 감겨진 스프링을 내버려 둘 때 그러하듯이, 단순하게 방출된다.
•Type II 국소이성화효소는 더 복잡하다. 이 유형은 이중 나선의 두 가닥을 다 자르고 그것을 따로 붙들고 있다. 그런 다음 절단되지 않은 부분에서 이중 나선의 루프를 갈라진 틈을 통하여 당겨온다. 그 후, 두 가닥이 재연결되고, 통과된 DNA가 방출되며, 마지막으로 효소가 재연결된 DNA를 방출하므로서, 그 과정을 필요한 대로 반복할 수 있다. 이 여러 단계에서 ATP가 필요하다.
유형 II의 국소이성화효소는 또 다른 이유 때문에 중요하다 : DNA가 복제될 때, 간혹 두 개의 ‘딸’ DNA 분자가 사슬의 고리처럼 서로를 감쌀 수 있다. 즉, 사슬 꼴로 연결될(catenated) 수 있다(라틴어 catena = 사슬). 따라서 이러한 연결된 분자들을 분리하는 것을 decatenation(분리)라고 하며, 이것이 유형 II의 국소이성화효소의 중요한 역할이다.
완전히 기능하지 않으면 쓸모없다.
이들 효소는 세 가지 일을 해야 하는데, 그렇지 않으면 전혀 쓸모없거나, 심지어 해로울 것이다: (1)절단, (2)절단된 곳을 통하여 다른 가닥을 이동시키기, (3)다시 연결하기. 각 단계가 얼마나 중요한지는, 어떤 한 단계라도 무능하게 되면, 그 효소는 작동하지 않고, 그 세포는 죽는다는 것이다.
사실 일부 항균제와 항암제는 국소이성화효소를 표적으로 삼고 있다. 플루오로퀴놀론계(fluoroquinolones, 예로 시프로플록사신(ciprofloxacin), 레보플록사신(levofloxacin))라고 불리는 항생제들은 세균성 유형 II 국소이성화효소의 재연결 단계를 멈추게 하여, DNA 속에 갈라진 틈을 증가시켜 세포를 빠르게 죽인다. 일부 항암제(예를 들어, 캠토테신(camptothecin), 토포테칸(topotecan))들은 통제되지 않고 재생되는 암세포에서, 유형 I과 유형 II의 국소이성화효소에 동일한 작용을 가한다.
촉매 억제제(catalytic inhibitors)라고 부르는 다른 부류의 약물은 ATP 에너지 방출을 막아서, 첫 번째 단계인 절단을 중단시킴으로써 작용을 한다. DNA가 조각으로 찢어져서 세포가 죽는 대신에, DNA가 엉키게 해서, 세포가 단백질들을 만들지 못하게 하여 세포의 번식을 억제한다.
진화론이 갖게 되는 문제
분명히 생명체 이전의 조건에서, 작고 점진적인 단계의 무작위적 화학반응들에 의해서, 첫 번째 세포를 만들어낼 수 없었다. 각각의 단계는 이전의 단계보다 더 나은 점이 있어야 하고, 자연선택이 이것을 선호해야 하는데, 이 과정에서 효소가 첫 번째 단계인 절단을 실행했다고 가정해 보자. 그것을 다시 모으지 않는다면, 이것은 정보 분자를 조각으로 절단하여 세포에 해를 입힐 것이다!
그러나 그것은 심지어 진화에 더 나쁘게 작용한다. 자연선택은 정의에 의하면 차등 번식(differential reproduction)이다 : 즉, ‘A가 B보다 더 적합하다’라는 말의 의미는 ‘A가 B보다 생존하는 후손이 더 많음’을 의미한다. 따라서 자연선택에는 최소한 두 개의 복제된 개체가 필요하다. 그래야 선택을 할 것이 아닌가? 이것은 DNA를 복제하는 방법을 갖기 전까지는 번식할 수 없기 때문에, 복제의 기원을 설명할 수 없다는 것을 의미한다. 그리고 우리가 보았듯이 국소이성화효소 없이는 DNA가 너무 빨리 엉키게 될 것이기 때문에, DNA를 복제할 수 없다. 자연선택은 첫 번째 국소이성화효소의 기원을 설명할 수 없으므로, 다윈의 진화론은 시작조차 하지 못하는 것이다.[4]
여전히 존재하는 또 다른 문제는 ‘닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐’ 문제이다.[5] 즉, 국소이성화효소를 만드는 지침(정보)은 DNA에 들어있다. 그러나 DNA를 푸는 국소이성화효소가 없으면, 이들 지침을 읽을 수 없다. 심지어 가장 간단한 유형 II 국소이성화효소도 두 개의 분절 사이에 800개의 ‘아미노산 암호’가 들어있다. 하나의 단백질을 암호화하는 데에는 3개의 DNA ‘철자’가 필요하기 때문에, 이를 위한 유전자는 길이가 약 2,400개의 철자이므로, 너무 길어서, 풀지 않고는 읽을 수 없다.
그리고 이 모든 지침들은 딸 DNA 가닥을 분리하는 유형 II 국소이성화효소가 없으면, 다음 세대로 넘어갈 수 없다. 살아있는 모든 생명체 중 가장 작은 유전체를 갖고 있는 마이코플라즈마 제니탈리움(Mycoplasma genitalium, 바이러스와 세균의 중간 성질을 지닌 미생물)의 DNA조차도 너무 커서 스스로 분리될 수는 없다.
결론
가장 단순한 생명체조차도 단백질을 만들거나 그것들을 자손에게 전달해 주기 위해서는, DNA 지침서를 읽을 수 있기 이전에, 국소이성화효소가 필요하다. 이들은 복잡하고 잘 설계된 분자기계로서, DNA를 절단하고, 이동시키고, 다시 연결한다. 그것들 없이는 재생산이 불가능하기 때문에, 무작위 돌연변이와 자연선택의 결합이라는 다윈의 진화로는 최초의 국소이성화효소를 만들어 낼 수 없다.
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(부록) DNA : 최고의 정보저장 시스템
DNA는 이 우주에서 가장 발달된 정보의 저장/검색/전송 시스템이다. 살아있는 세포의 DNA 정보 밀도는 약 1,000 테라바이트/입방 밀리미터이다.[1] 따라서 살아있는 세포는 아주 작은 공간에 엄청난 양의 정보를 저장할 수 있다. 가장 단순한 생명체인 마이코플라즈마는 세포 내 기생체로 약 600킬로바이트의 DNA를 가지고 있는 반면, 인간 세포 하나에는 약 3기가바이트를 갖고 있다.[2]
각각의 인간 세포에 들어있는 모든 정보를 종이와 잉크로 쓴다면, 성경 약 1,000권에 해당하는 막대한 량이다.[3] 그러나 잉크의 화학 성분에는 책의 정보를 생성할 수 있는 것이 아무 것도 없다. 종이에 잉크를 쏟아 부을 때, 정보가 생산되지 않는다! 정보는 저자가 잉크로 문자를 배열함으로써 생성된다. 정확히 동일한 방식으로, DNA의 ‘문자’를 이루는 화학성분에는 생명체의 메시지를 쓰게 하는 어떠한 것도 들어 있지 않다.
1. More details and documentation in Sarfati, J., DNA: the best information storage system, 9 October 2015; creation.com/dna-best. See also Batten, D., DNA repair mechanisms ‘shout’ creation, Creation 38(2):56, 2016; creation.com/dna-repair.
2.For simplicity, I treat each DNA ‘letter’ as a ‘byte’ of information, which is ‘in the right ball park’. In reality, since there are four possibilities at each locus, we could use two bits to store each letter, which would reduce the overall memory requirement by 4-fold. But, using one letter per byte, we have 3.17 billion base pairs (bp), and two copies of the genome in each cell, so 6.34 billion bp, or 5.90 GB.
3. Erb, K.E., [American] Tax code hits nearly 4 million words, Taxpayer Advocate calls it too complicated, forbes.com, 10 January 2013. For comparison, the KJV has almost 800,000 words.
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References and notes
1. Thomas, B., ATP synthase: majestic molecular machine made by a mastermind, Creation 31(4):21–23, 2009; creation.com/atp-synthase.
2. A good description and video can be found in Unwinding the double helix: Meet DNA helicase, evolutionnews.org, 20 February 2013. Other fascinating videos can be found on DNA Learning Center, dnalc.org.
3. For more information, see DeWeese, J.E., DNA topoisomerases—the ‘relaxers’ and ‘unknotters’ of the genome, J. Creation 30(2):92–101, 2016. Dr Joe DeWeese of Lipscomb University, Nashville, Tennessee, has published many topoisomerase papers in leading secular science journals. See also the video Topoisomerase 1 and 2, youtube.com.
4. The proposed origin of life from non-living chemicals is commonly called chemical evolution.
5. The answer’s actually easy according to Scripture: God created the chicken on Day 5, which then laid the egg. Actually, to be precise, God made the galliform created kind that comprises heavy ground-living birds, which after the Ark diversified into chickens, partridges, pheasants, quail, turkeys, etc. Lightner, J., An initial estimate of avian ark kinds, Answers Research Journal 6:409–466, 2013.
*참조 : 4차원으로 작동되고 있는 사람 유전체 : 유전체의 슈퍼-초고도 복잡성은 자연주의적 설명을 거부한다.
https://creation.kr/Topic101/?idx=13855394&bmode=view
번역 : 이종헌
주소 : https://creation.com/dna-detangling-motors-topoisomerase
출처 : Creation Magazine Vol. 40(2018), No. 1 pp. 24-26
암호는 저절로 우연히 생겨날 수 없다
: 생명체에 들어있는 유전정보는 진화론을 부정한다.
(Codes Cannot Create Themselves)
David F. Coppedge
암호(code)를 작성하려면, 먼저 마음(mind)으로부터 시작해야 한다. 그런 다음 암호를 알고 있는 발신자와 수신자를 설계해야 한다.
과학자들도 생물학적 암호가 실제적이고, 어디에나 보편적으로 존재하고 있다는 것을 인정하고 있다. 시생대의 가장 단순한 미생물에서부터, 가장 복잡한 포유동물에 이르기까지, 생물들은 발신자와 수신자간에 전달되는 암호로 된 유전정보들로 가득하다. 와일더 스미스(A.E. Wilder-Smith) 박사는 암호는 그 자체만으로는 의미가 없다는 점을 강조했었다. 발신자와 수신자가 모두 암호에 대한 언어 규칙을 이해할 때만 의미가 있는 것이다.
Biosystems 지의 특별 주제로 다룬 암호생물학(Code Biology) 논문들에서, 유물론적 진화론자들은 생명체의 시작 이전에 암호의 기원을 어떻게든 설명해보려고 시도하고 있었다. 기억해야할 것은, "자연선택(natural selection)"은 유전자 시스템에서 정확한 복제가 이루어지기 전까지는 작동될 수 없다는 것이다. 왜냐하면 자연선택은 자손에게 어떤 유익한 특성을 암호로 전달할 수 없다면, 작동되지 않을 것이기 때문이다. 자연선택을 말하면서, 생명체에 들어있는 암호가 저절로 우연히 만들어졌을 것이라는 믿음은 기적을 믿는 것과 같은 것이다.
RNA 세계(RNA world)에서 초기에 나타나야하는 극복하기 어려운 유전암호 문제.(Wills & Carter, Biosystems). 이것은 아마도 ‘생물학적 정보의 기원’에 있어서 가장 대중적인 이론인 진화론에 대한 최고의 명연설(show-stopper)일 것이다. 윌스와 크레이터(Wills & Carter)는 오류의 재앙이 RNA World와 같은 상향식(bottom-up) 이론을 망칠 것이라는 것을 잘 알고 있었다. 그들은 다윈의 자연선택을 초월하는 원리가 요구된다는 것을 깨닫고 있었다. 그러므로 하나님이 그것에 대한 논리적 결론일 것이다. 그러나 대신에 그들은 어떻게든 "자기조직화(self-organization)"가 신속하게, 견고한, 일치된 암호 시스템을 만들어낼 수 있었다는 믿음의 도약을 하고 있었다. 이것은 기적을 믿는 것과 다름이 없다.
암호화된 단백질 합성의 출현을 설명하기 위해서, 자기촉매 이론(theory of autocatalysis) 내에서 오류가 발생하기 쉬운 정보 전달(복제, 전사, 또는 번역)을 위한 미분방정식이 개발되었다. 여러 방정식들은 궁극적으로는 효소들에 의한 특정 tRNA 아미노산화 출현에 대한 시나리오들의 타당성을 비교해볼 수 있는, 그리고 센트럴 도그마(Central Dogma, 유전정보의 흐름을 나타내는 분자생물학의 기본 원리) 내에 들어있는 분자생물학적 정보를 처리하는 보편적 시스템의 기원과 이 과정의 관계를 비교해볼 수 있는, 하나의 기초를 제공하고 있다. 가설적인 RNA 세계는 이 시스템이 어떻게 생겨났는지 설명할 수 있는 적절한 근거를 제공하지는 못하지만, 다윈의 자연선택을 초월하는 자기조직화 원리는 펩타이드-RNA 세계의 유전자 암호의 신속하고 일치된 전환을 위한 예상치 못했던 견고한 기초를 제공하고 있다.
원인, 생성자, 그리고 암호.(Hofmeyr, Biosystems). "형상인(formal cause)"은 청사진이나 무언가를 위한 계획이다. "작용인(efficient cause)"은 그것을 초래하는 것이다. "보편적 생성자(universal constructor)"는 끝없이 스스로 재생성 되는, 그러한 기계에 대한 요구사항에 주의를 환기시키는, 폰 노이만(Bon Neumann)의 이론적 실체이다.
관계 생물학(relational biology)은 아리스토텔레스의 4 원인론(Aristotle’s four causes)에 대한 로버트 로젠(Robert Rosen)의 공식화를 가능하게 만들었던, 인과관계의 함의에 대한 풍부한 이해에 크게 의존하고 있다. 현재까지 작용인과 목적인(final cause)의 회복이 주요 초점이었다. 형상인은 별로 중요하게 여겨지지 않았다. 그러나 이 논문이 보여주듯이, 생물학적 과정은 아니지만, 여러 유형의 과정들을 이해하는데 있어서 그것은 중요하다. 매핑(mapping)의 그래프 이론적 관계 다이어그램은 관계생물학에서 중요한 역할을 해왔으며, 이 논문의 첫 번째 부분은 다이어그램에서 형상인을 명시적으로 표현하는 방법의 발달에 기여하고 있었고, 그것이 매핑을 형성하기 위해서 작용인과 어떻게 함께 작용하는지를 설명하고 있다.
언어의 진화적 동력학.(Luc Steels, Szathmáry Eörs, Biosystems). 이 논문은 자기 비판을 하고 있다. 진실과 연결되어 있지 않는다면, 언어는 의미가 없다.
진화론적 동력학의 잘 확립된 틀은 인간의 뇌가 언어(language)를 습득하고 적응할 수 있는 방법과, 언어가 집단 내에서 어떻게 변하는 지에 대한 매혹적인 문제에 적용될 수 있다. 문법적 구조를 다루는 틀은 복제되고 있는 단위이다. 언어는 개인의 두뇌 변화에 따라 출현하고 증식하며, 필요한 표현력, 성공적 의사소통, 적은 인지 노력 등에 대한 기여도를 토대로 선택된다. 이 관점을 채택하는 데에는 두 가지 큰 이점이 있다. (i)진화론적 동력학의 관점에서 적응된 뇌의 신경생물학 모델과 연결된다. 따라서 인간의 뇌가 언어를 구사하는 현저하게 복잡한 능력을 어떻게 얻었는지에 대한 새로운 지평을 열게 된다. 그리고 (ii)진화적 동력학적 과정으로서, 문화적 언어 변화를 연구하기위한 새로운 토대를 제시한다. 이 논문은 이러한 새로운 시각을 소개하고, 경험적 데이터와 계산된 실험에 대한 레퍼런스를 제공하며, 공개된 문제들을 지적하고 있다.
유기촉매 바이트에서 정보의 운반 : 반-생성(Semiopoiesis): 생명의 기원에 대한 새로운 이론. (Dos Santos, Biosystems). 이 과학자들은 암호 정보와 분자 정보를 비교하고 있었다. 이것은 카테고리 분류의 실수이다. 분자에서 그들의 순서는 특성을 나타내는 것이지, 정보를 운반하지 않는다. 유전학에서 염기서열은 중요한 부분이다. 그것은 기호학적(기호에 기초한) 유전정보를 전달하고 있다. 도스 산토스(Dos Santos)는 "유기촉매(organocatalysts)"가 분자들을 정보를 전달하는 유전적 생체고분자로 바꾸어줄 수도 있었을 것으로 추정하고 있었다. 그러나 그러한 일은 일어나지 않을 것이다. 자석에 의해 끌어당겨진 철자들의 무작위적 수집으로 의미가 통하는 문장이 만들어질 수 있을까? 산토스는 또한 "자연선택에 의해 진화할 수 있는" 시스템과 생명체를 혼동하고 있었다. 생명체는 우연히 발생할 수 없어 보인다!
살아있는 생명체는 반복적으로 구성요소들을 생성하며, 경계가 유지될 수 있는 화학적 시스템이며, 자동 복제되는 기계로서 고전적으로 묘사되어 왔다. 반면에, 매우 간단한 자기생산적 미셀(autopoietic micelles)이 실험실에서 생산되었다. 그것들은 자신의 계면활성제의 생산을 촉매할 수 있는 미셀(micelles, 작은 분자의 응집에 의해서 형성된 교질입자)로 구성되어있다. 그러나 이러한 자가생성 시스템이 진화할 수 없다는 것은 매우 분명하다. 이런 방식으로 이들 자기생산 미셀들이 항상 진화적 관계로 연결되어 있는, 살아있는 생명체와 관련될 수 없다. 여기서 나는 살아있는 생명체는 분자 정보를 보존할 수 있는, 자기생산적 시스템의 한 종류라고 주장한다. 그 특성은 반-생성(semiopoiesis)이라는 용어로 표현될 수 있다. 그들의 생성물에 대한 분자적 정보를 정의함으로써, 반-생성 시스템은 미디움(medium)과의 상호작용을 제어하고, 조직 유지에 유익한 분자 정보를 자손에게 전달할 수 있기 때문에, 반-생성 시스템은 자연선택에 의해서 진화할 수 있었다. 정보는 일련의 상태 또는 명령들을 갖고 있는 특별한 모양 또는 순서로 말해질 수 있다. 따라서 핵산의 뉴클레오타이드 서열과 같은, 또는 단백질의 아미노산 서열과 같은 분자 정보(molecular information)는 구성 요소들의 배열을 지시하고 있는 특별한 명령이다. 그러나 분자 정보는 뉴클레오타이드 서열에만 국한되지 않는다. 작은 유기화합물의 원자들 또한 다양한 순서를 나타낼 수 있어서, 여러 이성질체(isomers)들이 만들어진다. 서로 다른 이성질체는 매우 다른 화학적 및 물리적 특성을 나타낼 수 있어서, 유기화합물의 생화학적 생물리적 특성은 그것의 조성 및 분자 정보에 의해서, 즉 이들의 원자가 배치되는 특정한 위치에 의해서 결정된다. 이 분자 정보는 선택적 유기촉매(organocatalysts)에 의해서 촉진되는 반응 동안에 보존될 수 있었다. 이러한 방식으로, 생체고분자를 기반으로 한 시스템이 출현하기 이전까지, 유기촉매는 유전정보를 전달하는 원시 매개체의 설득력 있는 후보자가 될 수 있다. 추정되는 유기촉매에 기반한 기초적인 진화가 논의되었다. 마지막으로 필자는 유기촉매 미셀이 관련 산업에 영향을 미치는 프로그램 가능 물질, 인공 광합성, 자가-건설 물질, 인공생명체와 같은 것들을 만들어내기 위해서 설계될 수 있다고 주장한다.
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유물론자들이여, 당신들은 무작위적 과정으로 여기에 있는 것이 아니다. 지성이 없는 분자들은 암호를 만들지 않는다. 그것은 프로그래밍을 필요로 한다. 분자와 생물체 모두 이해할 수 있는 지성과 목표를 가진 누군가가 있어야 한다. 지성이 없는 기호는 무의미하다. 지성을 가진 한 창조자만이 임의의 기호를 선택하여, 의미를 부여할 수 있으며, 그 기호를 해석하고 반응할 수 있는 기계들을 만들 수 있다. 기호 자체, 또는 기호 집합은 아무 것도 할 수 없다. 다른 분자들과 충돌하여 "ATG"라는 뉴클레오타이드가 결합될 수는 있겠지만, 그것이 메티오닌을 만들어낼 수는 없다. 그리고 또 다른 뉴클레오타이드와 결합하여 다른 아미노산 분자들을 만들어내고, 정확한 순서대로 결합시킬 수는 없다. 그것도 모두 L-형 아미노산들로 말이다. 하나의 단백질을 만드는데 필요한 수백 개의 코돈(codon)들이 우연히 만들어질 가능성은 없어 보인다.
박사 학위가 있는 사람이라 하더라도, 지성 없이 생명의 기원을 설명하려는 시도는 우스꽝스러운 것이다. 지성 없이 암호가 만들어질 수 있는 방법은 없다. 모든 유전정보들이 모두 우연히 생겨났다는 주장은 정말로 어리석은 주장이다. 지적설계를 배제하고 생명의 기원을 설명할 수 있는 방법은 없어 보인다. 생물들은 막대한 량의 암호화된 정보로 가득하다. 그 문제를 살펴보고 있는 Biosystems 지의 이번 특별 호를 보게 되어 기쁘다. 그러나 진화과학자들이 살아있는 생명체에서 관측되는 명백한 의미를 무시하고 있다는 것은 실망스러운 일이다.
출처 : CEH, 2019. 3. 13.
주소 : https://crev.info/2019/03/codes-cannot-create-themselves/
번역 : 미디어위원회
춤을 추고 있는 세포의 소기관들
: 세포의 초고도 복잡성이 계속 밝혀지고 있다.
(Dances with Cells)
by Brian Thomas, Ph.D.
세포생물학자들은 오랫동안 가장 작은 상호작용(interactions)들에 대해서, 즉 분자들 사이에서 일어나는 상호작용들에 대해 집중해왔다. 최근에 일부 연구자들은 새로운 기술을 사용하여, 세포소기관(organelles)이라고 불리는, 세포의 구획(compartments)에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 일부 들여다볼 수 있었다. 그들의 발견은 질병에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 있으며, 표준 교과서에 그려져 있는 모든 세포 그림들을 다시 그리도록 만들고 있었고, 세포(cells)를 원형질의 단순한 덩어리(simple blobs of protoplasm)라고 생각하는 사람들에게 커다란 도전이 되고 있었다.
Nature 지는 새로운 연구 결과에 대한 특집 기사를 실었다.[1] 이 기사는 새로운 수업인 것처럼 보인다. 기사에 의하면, 세포소기관(organelles)들은 정교한 방식으로 상호 연결되어 있다는 것이다. 그들은 격리된 구획으로 작동하는 것이 아니라, 둘레가 포장되어 있고, 서로가 서로에 대해 고정되어 있었다. 그리고 그들의 근접은 우연이 아니다.
세포소기관들의 복잡한 배열에 의한 상호연결은 소포체(endoplasmic reticulum)가 미토콘드리아 주위에 역동적으로 접혀져있는 방식을 포함하고 있다. 이렇게 하면(오직 이 방식만), 칼슘, 지질, 당류와 같은 생성물을 잘 교환할 수 있으며, 충분히 빨라서, 세포를 건강하게 유지시킬 수 있는 것이다.
추가 연구에 따르면, 소수의 세포소기관들 사이에 슈퍼-접촉 영역(super-contact zones)이 있음이 밝혀졌다. 이 영역에는 특별한 테더(밧줄, 사슬) 단백질(tether proteins)들이 사용된다.[1] 노스웨스턴 대학의 세포생물학자인 로라 랙크너(Laura Lackner)는 Nature 지에서 다음과 같이 말했다. ”그것은 완전히 다른 차원의 공간적 조직체를 만들어낸다.”[1]
세포는 이미 그들의 DNA 염기서열에서, 이 세상에서 가장 높은 밀도로 압축된 암호화된 언어를 갖고 있으며, 유전적 암호와 후성유전학적 암호들의 배열에 있어서 최고 수준이며, 심지어 염색체 구조의 배열에 있어서도 최고를 자랑한다.[3] 이제 여기에 이러한 복잡성도 추가되게 된 것이다.
일부 세포소기관들은 이들 과학자들의 눈에 마치 춤을 추는 것처럼 운동을 하며, 접촉하고, 분리되고, 다시 만나고 있었다. 병에 걸린 세포는 불균형한 접촉 패턴을 보여주고 있었다. 하버드 대학의 Gökhan Hotamıȿlıgil은 Nature 지에서 ”그것은 매우 우아해 보이지는 않는다”고 말했다. 그러나 콜로라도 대학의 세포생물학자인 기아 볼츠(Gia Voeltz) 교수는, 건강한 세포소기관들이 동료들과 춤을 추고 있는 현미경 영상을 보여주었다. 그녀는 말했다. ”나는 모든 것들이 그렇게 상호 연결되어 있다는 것을 몰랐다. 그것은 너무도 아름답다.”[1]
2017년으로 돌아가서, 미국에 기반을 둔 한 팀의 세포생물학자들은 6개의 개별적으로 색깔을 띤 세포소기관들에 대한 영상을 소개했다.[4] 여기에서 역동적으로 움직이고 있는 이들의 춤을 엿볼 수 있었다.(아래 References 5번 링크 클릭).[5] 이러한 것들은 어디에서 왔을까?
바이츠만 연구소(Wiezmann Institute)의 생물학자인 마야 슐디너(Maya Schuldiner)는 의도하지 않게 그것에 대한 한 대답을 하고 있었다. 그녀는 Nature 지에서 말했다. ”세포소기관들은 고립되어서는 기능을 할 수 없다.”[1]. 이는 필요한 세포소기관들(아마도 모든 세포소기관들)이 그들을 묶고 있는 테더 단백질(tether proteins)들과 동시에 발생했음을 의미한다.
자동차 엔진이 그러한 상황에 대한 적절한 설명이 될 수 있을 것이다. 피스톤, 점화 플러그, 라디에이터와 같은, 필요한 엔진 부품들이 모두 있어야하고, 그들이 올바른 위치에 배치되어 있어야할 뿐만 아니라, 모든 부품들이 단단히 고정되어 있지 않다면, 그것은 고철더미에 불과할 것이다. 그래서 생명체인 세포가 작동되기 위해서는, 세포소기관들이 모두 함께 작동되어야 하는 것이다. 그러나 이들 세포의 엔진 부품들은 서로 붙어있지 않다. 그들은 안무 리듬에 따라 함께 미끄러지며, 접촉과 분리를 진행하는 것이다.
이러한 새로운 ”전부 아니면 무(all-or-nothing)”인 기관의 발견은 그 기원이 창조임을 가리킨다. 이러한 기관은 부품들이 하나씩 하나씩 생겨나는 점진적인 과정을 통해 만들어질 수 없다. 캘리포니아 데이비스 대학의 생물학자인 조디 눈나리(Jodi Nunnari)는 Nature 지에서 말했다. ”이와 같은 종류의 기능적 허브(functional hub)는 세포가 창조된 것처럼 보이게 만든다”고 말했다. 세포가 자동차 엔진 보다 복잡한 이러한 자신의 부품들을 만들어내는 것을 본 사람은 아무도 없다. 세포 안에서 일어나고 있는 이러한 함께 추는 춤은 초자연적 기원을 가리키는 것이다.
References
1. Dolgin, E. 2019. How secret conversations inside cells are transforming biology. Nature. 567(7747): 162-164.
2. Tomkins, J. Epigenetic Code More Complicated Than Previously Thought. Creation Science Update. Posted on ICR.org January 28, 2016, accessed March 29, 2019.
3. Thomas, B. Genomes Have Remarkable 3-D Organization. Creation Science Update. Posted on ICR.org November 15, 2010, accessed March 29, 2019.
4. Valm, A. M. et al. 2017. Applying systems-level spectral imaging and analysis to reveal the organelle interactome. Nature. 546 (7656): 162-167.
5. Valm, A. M. et al. 2017. Supplementary information. Video 1: Point-scanning confocal, 6-colour time-lapse images. Nature. 546 (7656): 162-167.
*Dr. Thomas is Science Writer at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in paleobiochemistry from the University of Liverpool.
출처 : ICR, 2019. 4. 9.
URL : https://www.icr.org/article/11268/
번역자 : 미디어위원회
놀랍고, 독특하고, 진정 기괴한 옐로스톤의 미생물
(Incredible, Unique, and Truly Weird' Yellowstone Microbes)
Frank Sherwin
수십 년 동안 옐로스톤 국립공원(Yellowstone National Park)의 뜨거운 온천에는 고균(Archaea)이라 불리는 특별하고 견고한 원핵미생물 유형이 살고 있는 것으로 알려져 왔다. 고세균(archaebacteria)으로 알려진 이들 미생물에는 메탄생성균(methanogens), 극도의 호열균(thermophiles, 열에 잘 견디는 유기체), 극도의 호염균(halophiles, 성장에 소금을 필요로 하는 유기체) 등이 포함된다. 고온성 고세균의 한 종은 유황이 풍부하고, 끓는 물에서도 살아갈 수 있는 술포로부스(Sulfolobus) 균이다. 그들은 극한의 환경에서도 고도로 저항할 수 있도록 설계되었는데, 진화론자들은 그들이 지구의 첫 번째 생명체 형태가 됐을 수도 있다고 제안하고 있다.
창조과학자들은 이 '진정 기괴한' 미생물의 발견을 축하하지만, 그 발견은 진화론과는 아무런 관련이 없다.
최근에 ”믿을 수 없도록 놀랍고, 독특한, 그리고 진정 기괴한” 미생물 집단이 옐로스톤의 높은 고도에서 발견되었다. 창조과학자들은 이 ”진정 기괴한” 미생물의 발견을 축하하지만, 그 발견은 진화론과는 아무런 관련이 없는 것이다. 그러한 극도의 열악한 환경에서도 견디며 살아갈 수 있는 놀라운 미생물 집단의 발견은 창조주의 경이로운 설계를 보여주는 것이다. 이러한 고도의 설계로 인해, 그 미생물들은 서식하기 어려운 열악한 환경도 채울 수 있는 능력을 갖고 있는 것이다. 실제로 고세균은 그들의 세포막에 지방산이 없다는 점에서 전형적인 '박테리아'와 다르다. 대신, 그들은 크렌아케올(crenarchaeol)이라 불리는 독특한 지질을 갖고 있다. 또한 RNA 중합효소(RNA polymerase)라 불리는 단일 유형의 효소를 가진 박테리아와는 달리, 고세균에는 더 복잡한 여러 종류의 효소들을 갖고 있다.
그 기사는 ”어떤 것들은 고대 미생물의 현대적 친척이 될 수도 있으며, 초기 지구의 생명체와 다른 행성에서의 생명체에 대한 잠재적 교훈을 제공할 수도 있다”고 말했다.[1] 여기 지구의 과거와 현재에 내열성 박테리아(호열균)가 존재한다는 것이 화성과 같은 가혹한 환경의 다른 행성에서도 비생명체로부터 생명체가 진화했을 수도 있다는 결론과는 거리가 먼 것이다. 화성의 환경은 너무도 가혹하기 때문에, 화성에서 고온에 견디는 호열성 세균이 진화했을 수도 있다는 주장은 설득력이 있는 것일까?
그 기사는 더 나아가 이렇게 쓰고 있었다 :
그러한 시스템과 그 안에 살아가는 흥미로운 유기체에 대한 추가적인 연구는 미생물 생태계에 대한 중요한 추가적인 통찰력을 제공하고, 생화학적 과정의 진화에 있어서 그들의 역할에 대해 새로운 빛을 비춰줄 것으로 보인다.[1, 2]
창조과학자들은 이 독특한 미생물에 대한 연구가 미생물 생태계 분야를 더 잘 이해할 수 있게 도와줄 것이라는 것에는 동의한다. 그러나 세속적 생물학자들에게 이들 흥미로운 미생물의 생화학적 과정에 대한 진화 연구는 새로운 빛이 아니라, 해로운 광선이 될 것이다.
... 핵심 물질대사와 심지어 중간 물질대사를 포함하는 그들의 경로(과정)의 출현은 특히 수수께끼이다.[3]
옐로스톤(Yellowstone)에 있는 이들 ”믿을 수 없도록 놀랍고, 독특하며, 진정 기괴한” 미생물 집단에 관해 앞으로 많은 사실들이 밝혀질 것이다. 그들은 수천 년 전에 다른 모든 박테리아들과 함께 유사한 형태로 창조된 것이다.
References
1. 'Incredibly' diverse microbial community high in Yellowstone. Sciencedaily. Posted on sciencedaily.com February 27, 2019, accessed March 5, 2019.
2. Colman, D. R., M. R. Lindsay, E. S. Boyd. 2019. Mixing of meteoric and geothermal fluids supports hyperdiverse chemosynthetic hydrothermal communities. Nature Communications. 10:681.
3. Noda-Garcia, et al. 2018. Metabolite-enzyme coevolution. Annual Review of Biochemistry. 189.
*Mr. Sherwin is Research Associate at ICR. He has a master’s in zoology from the University of Northern Colorado.
출처 : ICR, 2019. 3. 26.
URL : https://www.icr.org/article/truly-weird-yellowstone-microbes/
번역자 : 미디어위원회