체르노빌은 유전적 엔트로피를 반증하는가? : 선충은 방사능 피폭에 살아남도록 진화했는가? : 진화론-돌연변이 [한국창조과학회 자료실]

체르노빌은 유전적 엔트로피를 반증하는가? : 선충은 방사능 피폭에 살아남도록 진화했는가?

미디어위원회

진화론-돌연변이

2024-04-06

체르노빌은 유전적 엔트로피를 반증하는가?

: 선충은 방사능 피폭에 살아남도록 진화했는가?

(Does Chernobyl Disprove Genetic Entropy?)

by Jerry Bergman, PhD

출입금지 구역에서 번성하고 있는 선충류에 대한 한 연구는 돌연변이의 유전적 엔트로피 효과를 부정하지 못한다.

새로운 연구에 따르면, 선충류(nematodes, 선형동물)는 1986년 우크라이나의 체르노빌 핵발전소(Chernobyl nuclear plant) 폭발사고에 장기간 노출되어도 검출 가능한 중대한 유전적 손상을 입지 않았다는 결론을 내리고 있었다. 이 연구는 돌연변이(mutation)가 생물체에 서서히 축적되어, 결국에는 유전적 재앙, 즉 멸종을 초래한다는 창조론자들의 주장을 반증하거나 적어도 반박하는 것일까?

만약 생물체가 돌연변이에 의한 유전적 손상으로부터 생명을 보호할 수 있다면, 생물체는 장구한 기간 동안 존재할 수 있고, 유전적 재앙을 피할 수 있을 것이다. 반대로 생물체가 돌연변이 변화에 강하게 저항할 수 있다면, 생명체는 진화할 수 없을 것이다. 진화론자들은 진화를 일으키는 유전적 변화의 원천은 유전적 변화를 일으키는 돌연변이라고 주장한다. 만약 유전적 변화가 생존 가능성을 향상시킨다면, 그것은 후손에게 전달될 것이다. 결국 돌연변이 유전자(mutant gene)를 가진 생물체가 개체군에서 지배적인 상태가 된다.

뉴욕대학(New York University) 연구자들은 체르노빌 핵발전소 폭발로 인해 발생한 방사능에 장기간 노출됐어도, 오늘날 그곳에 살고있는 선충류라 불리는 작은 벌레의 유전체가 손상되지 않았다는 사실을 발견했다.[1] 이 발견은 선충이 돌연변이 DNA 손상에 매우 탄력적이라는 것을 나타낸다. 선충은 유전체가 간단하고, 번식이 빠르기 때문에, 많은 생물학적 기본 현상을 이해하는 데 매우 유용하다. 이러한 이유로 선충은 뉴욕대학교의 연구 대상으로 선정되었다.

연구 설계

분석에 사용할 선충은 체르노빌 폭발과 가까운 곳에서 채집되었다. 방사능 수준은 뉴욕시의 방사능 수준(무시할 수 있을 정도의 방사능)에 가까운 낮은 수준부터, 지구 자기장에 의해 보호되지 않는 우주 공간에 존재하는 것과 같은 고방사능 수준까지 다양하게 채집되었다. 이 수준의 방사선은 인간에게 매우 위험하다. 선충의 유전체 염기서열을 분석하여 얻은 유전자들을 비교한 결과, 방사선 피폭의 차이가 유전적 변화에 영향을 미치지 않는다는 결론을 내렸다. 즉, DNA 비교 결과 피폭 방사선량이 높다고 해서 돌연변이가 증가하지 않는다는 사실이 밝혀진 것이다. 이 사례는 방사선에 대한 민감도가 생물체마다 엄청나게 다르다는 사실을 보여주고 있었다.

완보동물의 설계

지구에서 경험할 수 있는 것보다 훨씬 더 적대적인 환경에서도 살아남을 수 있는 생물체의 한 예로 완보동물(tardigrade)을 들 수 있다.[2] 이 놀라운 생물체는 지구상에서 가장 회복력이 강한 동물 중 하나이다.[3] 알려진 다른 모든 생물들을 빠르게 죽일 수 있는 극한의 조건에서도 생존할 수 있다. 완보동물의 방사선 저항성에 대한 상세한 연구에 의하면, 과학자들에게 알려진 생물체 중 가장 저항력이 강한 것으로 확인되었다.[4] 자외선에 노출되면 파란색으로 빛나는 한 완보동물 종은 형광의 힘을 방패로 사용하여, 박테리아와 바이러스를 포함한 다른 미생물을 효과적으로 죽이는 것으로 알려진 수준의 자외선으로부터 자신을 보호한다.

완보동물은 일반 사람을 죽일 수 있는 것보다 250배 더 강한 X-선을 쪼여도 견딜 수 있었다. 한 완보동물 그룹은 단 몇 분 만에 박테리아와 선충을 죽이는 X-선에 노출되고도 30일 동안 생존하는 데 성공했다. 후속 연구에서 에스와라파(Eswarappa) 교수와 그의 동료들은 선량을 4킬로줄(kilojoules per square meter)까지 높여 1시간 동안 조사했다. 이렇게 강력한 노출 30일 후에도 완보동물의 60%가 완전히 생존했다.[5]

체르노빌 재앙 연구

체르노빌 폭발로 인한 암 희생자들은 인간이 왜 방사선 노출에 취약한지 이해하는 데 도움을 주었다. 현장 근로자 600명 중 134명이 급성 방사선 질환을 앓았고, 첫 3개월 이내에 28명이 사망했다. 근로자와 대중은 요오드-131, 세슘-134, 세슘-137의 세 가지 주요 유형의 방사성 핵종에 노출되었다. 요오드-131이 환경으로 방출되면 갑상선에 흡수된다. 그러나 요오드-131은 빠르게 비방사성 형태인 요오드-127로 분해된다. 반감기는 8일로 짧다. 체내 요오드의 대부분은 갑상선에 집중되어 있으며, 갑상선 호르몬인 티록신(thyroxine, T4)과 삼요오드티로닌(tri-iodothyronine, T3)을 생성하는데 사용된다. 숫자 3과 4는 호르몬에 포함된 요오드 원자의 수를 나타낸다.

체르노빌 사고 이후 갑상선에 고농도의 방사성 요오드가 유입되면서, 갑상선암(thyroid cancer)이 유행했다.[6] 1991~2015년에 18세 미만의 갑상선암 발병 건수는 총 2만 건에 육박했다. 사고 당시 어린이와 청소년의 방사성요오드(iodine-131) 노출로 인한 갑상선암 사례는 약 5,000건으로 추정되고 있다.[7] 이 특정 원소는 농축되지 않기 때문에, 다른 인체 장기에는 거의 암을 일으키지 않는다. 그렇기 때문에 방사선 피폭으로 인한 고형암, 백혈병 및 비암성 질환의 발병률은 증가하지 않았다.

선충류는 갑상선이 없기 때문에, 요오드-131가 흡수되지 않으며, 세슘은 토양에 미량만 존재한다. 과도한 양은 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에, 선충은 세슘 금속을 적극적으로 흡수하지 않는다. 선충은 호흡기가 없으며, 반투과성 막을 통해 산소를 확산시켜 산소를 얻는다. 따라서 토양 환경에서 소량만 흡수된다. 선충은 산소에 비해 분자가 큰 세슘 금속을 상당량 흡수하지 못하는 또 다른 이유도 있다. 세슘의 원자량은 132로 16인 산소에 비해 8배 이상 크다.

요약

방사성 핵종이 생물들에 미치는 영향은 여러 복잡한 상호 관련 요인들에 따라 달라진다. 일부 동물, 대부분 비교적 단순한 작은 생물체는 돌연변이 손상에 저항력이 있다. 반대로 포유류와 같은 대부분의 고등동물은 다른 동물보다 방사선에 더 많이 영향을 받는 경향이 있다. 따라서 몇 가지 예외가 있다고 해서, 일반적인 사실을 부정할 수는 없다. 또한 체르노빌 방사선으로 인한 돌연변이가 선충의 유전체에 어떤 개선을 가져왔다는 주장도 발견되지 못했다. 만약 어떤 이점이 있었다면, 아마도 언급되었을 것이다.

References

[1]Tintor, Sophia C., et al. “Environmental radiation exposure at Chornobyl has not systematically affected the genomes or chemical mutagen tolerance phenotypes of local worms;” https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2314793121, 30 May 2023.

[2] Catchpoole, David. “Tardigrades too tough for evolution.” Creation 40(1):27, January 2017.

[3] Sloan, David, Rafael Alves Batista, and Abraham Loeb. “The resilience of life to astrophysical events.” Scientific Reports 7(1):5419, 2017.

[4] Bittel, Jason. “Tardigrade protein helps human DNA withstand radiation.” Nature; |https://www.nature.com/articles/nature. 2016.20648, 2016.

[5] Harikumar, Suma. et al., Naturally occurring fluorescence protects the eutardigrade Paramacrobiotus sp. from ultraviolet radiation. Biology Letters 16(10):20200391, October. 2020

[6] “Health Effects of the Chernobyl Accident.” March 2022.

[7] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR). Report titled “Health effects due to radiation from the Chernobyl accident and the UNSCEAR,” 2008; White Paper titled “Evaluation of data on thyroid cancer in regions affected by the Chernobyl accident,” 2018.

*관련기사 : '인류 최악의 참사' 체르노빌서도 멀쩡한 벌레…이미 수십세대 진화 (2024. 3. 12. 아시아경제)

https://www.asiae.co.kr/article/2024031209221331434

"30년 넘게 진화"...체르노빌서 '방사능' 영향 안 받는 선충 발견 (2024. 3. 12. YTN)

https://www.ytn.co.kr/_ln/0104_202403121508011024