돌연변이와 상충되는 ‘살아있는 화석’ : 화석-살아있는 화석 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2024-05-01

돌연변이와 상충되는 ‘살아있는 화석’

(Mutations Battle Living Fossils)

by Jerry Bergman, PhD

‘살아있는 화석’ 연구와 돌연변이 연구를 조화시키려는 시도는 실패했다.

‘살아있는 화석(living fossils)’이란 투구게(horseshoe crabs)나 은행나무(ginkgo trees)와 같이 진화론적 시간 틀로 수억 수천만 년 전의 고대 지질시대부터 형태학적 모습이 변하지 않은 채로 오늘날 살아있는 생물을 말한다. 이 개념은 1859년 찰스 다윈(Charles Darwin)에 의해 도입되었다. 다윈은 화석기록에서 발견되는 조상과 거의 차이가 없는 모습으로 오늘날에 살아있는 생물들을 설명하기 위해서 "살아있는 화석"이라는 용어를 만들어냈다.[1]

조기어류(ray-finned fishes)에 속하는 엘리게이터 가아(alligator gar, 원시 조기어류), 긴코 가아(longnose gar)에 대한 새로운 유전학적 분석 연구는, 살아있는 화석의 핵심 가정에 도전하고 있었다. 진화론자들은 이 두 가아(gar) 물고기가 적어도 1억 년 전에 한 공통조상을 공유했다고 가정하고 있다. 그러나 현대의 후손들이 교배하여 잡종(생존 가능하고 번식력이 있는)을 생산한다는 사실에서 그들의 유전적 유사성은 입증되었다.[2] 살아있는 화석의 정의에 맞는 두 가아 물고기 사례를 사용한 유전자 분석 결과, 이들은 모든 유악 척추동물 중에서 분자 변화(돌연변이) 속도가 가장 느린 것으로 밝혀졌다.

분석된 데이터 세트는 471종의 유악류(jawed vertebrate) 종들에서 추출한 1,105개의 엑손(exons)을 포함한 DNA 코딩 영역 샘플이었다.[3] 연구자들은 가아 물고기의 DNA가 다른 주요 척추동물 그룹보다 최대 3배 정도 느리게 진화했다는 결론을 내렸다. 다른 두 살아있는 화석인 철갑상어(sturgeon)와 주걱철갑상어(paddlefish)에서도 비슷한 매우 느린 속도가 확인되었다. 따라서 이들의 유전체도 다른 동물보다 더 느리게 변화했을 것으로 예상할 수 있다.

가아(gar) 물고기의 DNA가 더 느리게 변화한 이유로

연구자들은 가아 물고기는 다른 척추동물들보다 체세포 및 생식세포 돌연변이(임신 전후에 발생하는 DNA의 변화)를 더 효율적으로 교정할 수 있는 강력한 DNA 복구(repair, 수선) 메커니즘을 갖고 있기 때문일 것으로 추측하고 있다.[4]

즉, 적어도 이 경우에서는 자연선택이 복구 메커니즘의 손상을 일으키는 돌연변이에 저항하는 선택을 하여, 진화의 속도를 늦추었기 때문이라고 가정할 수 있다. 복구 메커니즘이 손상되지 않는다면, 발생된 돌연변이들은 정상적으로 복구되기 때문에, 유전되는 더 많은 돌연변이들에 의한 변화(진화)가 발생할 수 없다. 전통적 진화론에 따르면, 많은 돌연변이들이 일어나야 환경에 대한 적응력과 적합성을 향상시키는 진화가 가능하게 된다. 진화의 기본은 자연선택에 의해 선택되는 유전적 다양성이다. 따라서 유전적 다양성이 적을수록, 진화의 진전에 불리하게 작용할 것이다.

돌연변이를 유발하는 방사선은 우리를 둘러싸고 있다.

이 논문에서 검토하고 있는 브라운스타인(Brownstein) 등의 연구에 따르면, '살아있는 화석'은 진화론자들이 적어도 1억 년 동안 형태학적으로 변하지 않았다고 판단한 생물체로, 진화론의 가장 큰 문제가 되고 있다. 그러나 돌연변이를 유발하는 배경방사선(background radiation, 자연방사선)은 우리 주변의 자연환경에 항상 존재하고 있다. 평균적으로, 배경방사선은 연간 방사선 노출의 절반 이상을 차지한다. 산업화 이전에 이온화된 방사선의 주요 공급원은 지각에 존재하는 방사성 핵종(radionuclides, 방사성 동위원소)으로, 결국 토양, 물, 공기 중으로 유입된다.

방사성 핵종의 또 다른 주요 공급원은 우주방사선이 지구 대기권의 원자에 부딪칠 때 생성된다. 태양과 우리 은하계의 다른 별들은 정기적으로 지구에 부딪히는 우주방사선(cosmic radiation)을 꾸준히 방출한다. 우주방사선이 원자와 충돌하면, 원자는 방사성을 갖게 된다. 이러한 방사성 원자를 우주기원 방사성 핵종(cosmogenic radionuclides)이라고 한다. 이러한 방사성 핵종 중 일부는 지구 표면에 도달하여 토양 및 물과 혼합된다.[5] 이 이온화된 방사선은 생식선의 생식세포에 영향을 미쳐, 유전물질에 손상을 입히고, 돌연변이를 일으킨다. 유전적으로 유도된 변화는 방사선 노출로 인해 발생하며, 다른 환경적 요인으로 인해 발생하기도 한다. 또한 일부 돌연변이는 자연적으로 발생하기도 한다. 방사선은 지금까지 연구된 모든 생물들에서 돌연변이를 일으키는 것으로 입증되었다. 이러한 돌연변이들은 질병의 원인이 된다.

진화를 일으키는 돌연변이적 변화를 평가하기 위한 '살아있는 화석' 연구는 살아있는 화석에서 훨씬 적은 수의 돌연변이가 발생했다고 가정하고 있다. 이것은 브라운스타인 등의 연구 결과에서 진화적 변화가 거의 발견되지 않았다는 사실을 설명하고 있다. 1억 년 전이라는 연대를 고려할 때, 이 긴 시간 동안 수많은 돌연변이들이 축적되었을 것이다. 10년마다 소수의 몇 개 정도의 돌연변이가 발생했다 하더라도, 가아 물고기는 오래 전에 멸종했을 것이다.

살아있는 화석은 우리 주변에 너무 많다.

또 다른 문제는 1860년부터 현재까지, 가장 단순한 생물부터 가장 복잡한 생물까지 생물계에서 800종 이상의 식물과 동물들이 살아있는 화석으로 확인되었다는 것이다.[6] 많은 수의 생물들이 1억 년 동안 거의 변화가 없었다면, 가장 하등한 생물에서도 현재 알려진 돌연변이 복구 시스템보다 훨씬 더 효율적인 돌연변이 복구 시스템이 있어야 했을 것이다. 마이젠버그와 시몬스(Meisenberg and Simmons) 교수는 모든 생물들에서 발생하는 수많은 돌연변이들에 대한 DNA 분석 증거가 존재하며, 이는 돌연변이 부하가 너무 커서,

자연선택에 의해서 저지되어야 한다고 지적한다. 대부분의 전통적 사회에서 거의 절반에 가까운 아이들이 번식할 기회를 갖기도 전에 사망했다. 연구자들은 사망한 사람들은 평균적으로 살아남은 사람들보다 "약간 해로운" 돌연변이를 더 많이 갖고 있었다고 추정할 수 있을 뿐이다.[7]

돌연변이는 암과 심장병을 비롯한 많은 질병의 주요 원인이 될 정도로 흔한 것으로 널리 알려져 있다. 전체 돌연변이의 99.9%는 장기적으로 해로운 것으로 추정된다. 찰스워스(Charlesworth)는 유전적 퇴화를 일으키는 메커니즘에 대한 검토에서, "관찰 가능한 표현형 효과가 있는 대부분의 돌연변이는 해롭다"고 말했다.[8] 추정치는 매우 다양하지만, 일반적으로 "DNA 복구 시스템이 손상되지 않은 세포에서, 외부 돌연변이원이 없이도, 한 번의 세포분열 마다 약 하나의 새로운 돌연변이가 발생한다"[9] 라고 결론을 내리고 있다.[9]

그 결과 생식선 돌연변이의 경우 "모든 자녀는 부모에게 없던 약 100~200개의 새로운 돌연변이를 갖고 태어난다"는 것이다.[10] 전 코넬대학 교수인 존 샌포드(John Sanford)는 매 세대마다 새로운 점돌연변이(point mutations)의 수를 약 200개로 보고 있으며, 모든 새로운 돌연변이 유형의 경우는 그 수가 1,000개에 가깝다고 말한다.[11]

이것들 중 "약 1~2개의 새로운 돌연변이는 '약간 해로운' 것으로 추정되며, 이는 질병을 유발하지는 않지만, 다인성 질환(multifactorial disease)에 기여하는 생리적 기능을 손상시킬 수 있다."[12] 그 결과 평균적으로 모든 자녀는 "부모로부터 물려받은 돌연변이 외에 새로운 돌연변이"를 갖게 되며, 이는 각 세대에서 돌연변이 부하를 증가시켜, 결국 유전자 붕괴와 일부 경우 멸종을 초래한다.[13] 체세포 돌연변이(somatic mutations)는 노화, 암, 기타 질병, 그리고 결국 사망의 원인이 된다.

인간에서 유전적 돌연변이 부하가 증가하고 있다는 간접적인 증거로는 ‘사람의 멘델유전(Mendelian Inheritance in Man)’이라는 제목의 표준 유전병 목록에 기록된 데이터를 보아도 알 수 있다. 초판에는 1,487개의 유전질환(genetic diseases)이 나열되어 있었다. 현재 버전에는 17,000개가 넘는다.[14] 유전자 돌연변이로 인한 대부분의 질병은 두 가지 이상의 돌연변이를 수반한다. 예를 들어, 제2형 당뇨병과 관련된 유전적 돌연변이는 최소 40가지가 있다. 이러한 유전자들 중 다수는 당, 지방, 단백질 등 세 가지 세포 연료 유형의 증가에 반응하여 인슐린을 분비하는 췌장 베타세포 기능에 관여한다. 이러한 잘 문서화된 유전질환에 대한 사실은 생물들의 연대가 1억 년보다 훨씬 짧다는 주장을 뒷받침한다. 실제로는 6천 년 정도의 젊은 연대일 수도 있다.

진화론의 또 다른 문제는 호미니드(hominids)는 약 600만 년 전에 처음 등장했고[15], 영장류(primates)는 1억 년 전에는 존재하지도 않았다는 것이다. 진화론자들은 우리의 조상은 아마도 4500만~6000만 년 전에 설치류와 비슷한 모습이었을 것이라고 말한다. 이러한 연대의 한 가지 문제점은 "아프리카에서 호모 사피엔스의 진화를 재구성할 수 있는 화석기록은 여전히 드물고, 연대측정이 제대로 이루어지지 않았다는 점"이다. 그럼에도 불구하고, 호모 사피엔스(Homo sapiens) 계통의 시작에 대한 추정치는 55만 년에서 75만 년 전으로 다양하다.[16] 현생인류가 60만 년 만에 비-현생인류에서 진화했다면, 1억 년 동안 가아 물고기의 진화가 거의 일어나지 않았다는 주장은 비합리적인 주장인 것이다. 이를 고려할 때, DNA 복구 시스템이 아무리 효과적이라고 해도, 1억 년 동안 엘리게이터 가아와 긴코 가아에 소수의 돌연변이만 발생했다는 주장은 믿기 어렵다.

요약

엘리게이터 가아와 긴코 가아의 유전체에 대해 브라운스타인 등의 연구 결과는 여러 주요한 문제들이 존재한다. 가장 큰 문제는 인간 진화론에서 주장되는 수억 수천만 년의 오랜 연대에 대한 증거들이 희박하다는 것이다. 문헌에 제시된 다른 모든 연대들도 상대적으로 희박한 증거에 근거한 것으로 보인다. 이 논문에서 밝혀진 문제점에 대한 실행 가능한 한 해결책은 살아있는 화석들에 할당된 장구한 연대를 포기하는 것이다.

References

[1] Cummings, M. “Study of slowly evolving ‘living fossils’ reveals key genetic insights.” https://news.yale.edu/2024/03/04/study-slowly-evolving-living-fossils-reveals-key-genetic-insights, 2024.

[2] Brownstein, C., et al. “The genomic signatures of evolutionary stasis” Evolution; https://academic.oup.com/evolut/advance-article/doi/10.1093/evolut/qpae028/7615529.

[3] Brownstein, et al., 2024.

[4] Cummings, 2024.

[5] U.S. Environmental Protection Agency. “Background Radiation.” https://www.epa.gov/radtown/background-radiation, 2024.

[6] Lidgard, S., and E. Kitchen. “Revealing the rise of a living fossil menagerie.” Frontiers in Ecology and Evolution. Section on Paleontology. Volume 11. https://doi.org/10.3389/fevo.2023.1112764, 21 April 2023.

[7] Meisenberg, G., and W.H. Simmons. Principles of Medical Biochemistry, 2nd edition. Mosby/Elsevier, Linn, MO, 2006.

[8] Charlesworth, Brian and Deborah Charlesworth. Some evolutionary consequences of deleterious mutations.” Genetica, 102/103:3-19.1998, p. 3.

[9] Meisenberg and Simmons, 2006, p. 153.

[10] Meisenberg and Simmons, 2006, p. 153.

[11]Sanford, J. Genetic Entropy and the Mystery of the Genome,3rd edition. Waterloo, NY: FMS Publications, 2008.

[12] Meisenberg and Simmons, 2006, p. 153.

[13] Meisenberg and Simmons, 2006, p. 153.

[14] McKusick, Victor (Editor) 1966. Mendelian Inheritance in Man: A Catalog of Human Genes and Genetic Disorders. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press; 1998. Mendelian Inheritance in Man: A Catalog of Human Genes and Genetic Disorders. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press.

[15] Hall, D.H. “The Age of Humans: Evolutionary Perspectives on the Anthropocene.” Smithsonian https://humanorigins.si.edu/research/age-humans-evolutionary-perspectives-anthropocene, 2024.

[16] Stringer, C. “The Origin and Evolution of Homo sapiens.” Philosophical Transactions of the Royal . Society B371: 20150237, 2016.

*관련기사 : 주둥이가 악어 빼닮은 거대 민물고기… 2억년 전부터 살았대요 (2024. 4. 24. 조선일보)

https://www.chosun.com/national/nie/2024/04/24/H25TBGVXHRHT5NMVS67PP6JRBQ/

"이런 물고기 처음 본다"…저수지서 발견된 괴물의 정체 (2021. 2. 20. 한국경제)

https://www.hankyung.com/article/2021022014047

美 사람 잡아먹는 ‘괴물 물고기’ 등장에 생태계 파괴 우려 (2021. 10. 17. 세계일보)

https://www.segye.com/newsView/20211017508226

중국, 포식자 ‘엘리게이터 가아’의 공포 (2022. 9. 1. KBS 뉴스)

https://news.kbs.co.kr/news/pc/view/view.do?ncd=5546651

싱가포르 놀라게 한 길이 2m짜리 '괴물 물고기' 정체는 (2021. 2. 18. 한국일보)

https://www.hankookilbo.com/News/Read/A2021021810110005086

강원도 홍천에 괴물물고기, 엘리게이터 가아 나타나? (2009. 7. 11. 투데이코리아)