사람은 왜 비타민 C를 만들지 못할까?

미디어위원회
2024-06-06

사람은 왜 비타민 C를 만들지 못할까?

(Why Don’t Humans Make Their Own Vitamin C?)

by Jerry Bergman, PhD


비타민 C의 문제점들이 진화의 증거로서 주장되고 있다 

그것은 처음 알려진 것보다 더 복잡하다.


   영장류에서 비타민 C(L-ascorbic acid, 아스코르브산) 생산 능력의 상실과 진화적 관계에 대한 많은 글들이 쓰여져왔다. 사실은 무엇일까?

일반적 진화 이론 중 하나는 인류의 고대 조상이 비타민 C 생산 능력을 상실했다는 것이다. 이 고대 조상의 진화적 후손으로 추정되는 고등 영장류(주로 침팬지와 오랑우탄)와 인간은 이 돌연변이 유전자를 물려받았다는 것이다. 따라서 진화론자들은 이 사실이 인간과 고등 영장류의 공통조상이 있다는 것을 증명한다고 가정하고 있다. 진화론자들은 이것을 인간이 고등 유인원으로부터 진화했다는 증거로 사용하고 있는 것이다. 아래에서 검토하겠지만 이 설명에는 많은 문제점들이 있다. 논란의 여지가 없는 것은 비타민 C가 매우 중요한 분자라는 것이다. 보베리오(Boverio) 등은 Nature Communications(2024. 5. 16) 지에 게재된 논문에서 다음과 같이 말한다.

비타민 C는 자연계에서 중요한 역할을 한다. 비타민 C는 콜라겐, 카르니틴, 신경전달물질의 생합성, 염색질 변경에 이르기까지 다양한 과정에 관여하는 강력한 항산화제이자, 많은 산화환원 효소들의 공동 기질로 작용하는, 수용성이 높은 탄수화물 유사 화합물이다[1].

비타민 C 생산 능력의 상실에 대한 유전 이야기는 이 논문에서도 반복되었다. 2011년으로 거슬러 올라가, 진화 생화학자인 호눙과 비살스키(Hornung and Biesalski)가 2011년 Evolutionary Medicine and Public Health 지에 발표한 논문에서도 진화에 대한 일반적인 논점을 밝히고 있었다 :

진화 과정에서 인간, 원숭이(monkeys), 과일박쥐(fruit bats) 등 일부 종들은 GULO(l-gulono-lactone oxidase) 효소의 비활성화로 인해 아스코르브산의 합성 능력을 상실했고, 이후 음식으로 섭취되는 비타민 C에 의존하게 되었다.[2]

대부분의 척추동물, 무척추동물, 심지어 식물과 효모 등도 아스코르브산을 생산할 수 있다. 인간은 생존을 위해 아스코르브산이 필요하지만, 이들과 다르게 아스코르브산을 생산할 수 없다. 하지만 인간만 생산할 수 없는 것은 아니다. 비타민 C를 합성할 수 없는 동물에는 진골어류(teleost fish), 진원류(anthropoid primates), 기니피그(guinea pigs), 일부 박쥐(bat), 참새목(passerine bird)이 포함된다.[3] 진화론적 설명에 따르면, 이러한 동물들은 돌연변이로 인해 비타민 C 생산 능력을 잃어버렸다는 것이다.[4] 이 목록에는 일부 영장류뿐만 아니라, 일부 어류, 박쥐, 조류도 포함되고 있는 것이다. 이는 진화론적 설명에 문제를 야기시킨다.


*일화 : 비타민 C가 부족하면 괴혈병(scurvy)이 발생한다. 이 병은 원양 항해 중 과일과 채소가 부족한 식사를 하던 선원들에서 발견된 질환이다. 예방을 위해 선원들에게 레몬(lemons)과 같은 과일이 제공되었고, 항해 중인 배는 정기적으로 레몬을 실어 나르게 되었다. 그후 영국 선원들은 미국인들로부터 “라이미(limeys)”이라는 별명을 얻게 되었다.


진화론적 설명의 문제점

진화론적 주장의 가장 큰 약점은 살아있는 동물들의 유전자를 비교한다는 것이다. 살아있는 동물에서 비타민 C를 제조하기 위해 필요한 알도노락톤 산화환원 효소(aldonolactone oxidoreductases)를 합성하려면, 플라보효소(flavoenzymes)가 필요하다. 진화론자들은 현존하는 유전자들에서 거꾸로 추적하여, 공통조상에 대해 추론한다. 다음은 역추론의 논리적 오류를 보여주는 간단한 예시이다 :

동물 A와 B는 동일한 산화환원효소를 생산한다. 식물 A와 B는 매우 다른 산화환원효소를 생산한다. 따라서 동물 A와 B는 식물 A와 B와는 계통이 매우 다르다고 가정하는 것이 합리적이다. 하지만 동물 A(유인원, ape)와 식물 A(참나무, oak)가 동일한 산화환원효소를 갖고 있다면 어떨까? 그렇다면 동물 A와 식물 A가 역사적으로 훨씬 더 거슬러 올라가, 동일한 계통을 갖고 있다고 가정할 수 있을까? 진화론에 따르면 동물과 식물은 진화 역사 대부분에서 매우 다른 계통을 가졌기 때문에, 당연히 그렇게 가정할 수 없다.

이 오류는 아스코르브산 생산 능력, 또는 능력 상실과 같은 하나의 유전자 또는 하나의 형질에 기초하여 계통을 구성할 때 발생한다. 다양한 식물에서 예상되는 생화학적 유사성과 동물에서 다른 생화학은 매우 다른 계통 발생에서 비롯된다.

그러나 창조론적 관점에서 보면(아래 참조), 설계상의 차이, 또는 유전적 핫스팟의 돌연변이로 인한 결과일 수도 있다. 비타민 C의 경우 후자를 뒷받침하는 증거가 있다 :

지금까지 연구된 모든 사례에서 비타민 C를 합성하지 못하는 것은 비타민 C 생합성의 마지막 단계를 촉매하는 효소를 코딩하는 L-굴로노-γ-락톤 산화효소(GULO, L-gulono-γ-lactone oxidase) 유전자의 돌연변이로 인한 것이다.[5]

이 특정 유전자의 돌연변이는 비타민 C 생산에만 영향을 미치기 때문에, 발달된 문명에서 살아가는 대부분의 사람들은 식단을 통해 충분한 비타민 C를 섭취할 수 있어서 치명적이지 않다.

그림 1. “척추동물의 비타민 C 소실 유전학”에서 발췌한 그림. <Illustration from Drouin, G., et al. Current Genomics 12(5):371–378, August 2011.>


진화론적 설명의 더 많은 문제점과 복잡성 

진화론적 가정을 좀 더 자세히 살펴보자.

계통발생 : 비타민 C의 생산 불능이 진화 역사 초기의 돌연변이에 의한 것이라고 가정한다면, 우리는 특정한 결과를 예상할 수 있다. 하나는 아스코르브산을 합성할 수 없는 동물의 전부 또는 대부분이 이 능력을 처음 상실한 조상의 후손이라는 것이다. 영장류의 공통조상으로 추정되는 조상이 이 능력을 상실했다면, 이 가정된 공통조상의 후손인 모든 영장류가 돌연변이를 갖게 될 것이다. 그러나 그림으로 표시된 계통발생도를 보면, 비타민 C 합성에 관여하는 유전자의 비활성화는 종종 무작위적으로 발생해 있으며, 항상 계통발생학적 예측을 따르는 것은 아닌 것으로 보인다.

음식(diet) : 동물이 식단을 통해 충분한 양의 비타민 C를 섭취할 수 있다면, 생존에 큰 영향을 받지 않고, 자연선택은 둔화되었을 것이다.

핫스팟 돌연변이 : 도표에서 볼 수 있듯이, 소실은 돌연변이 핫스팟(mutational hotspot)에서 일어나 있기 때문에, 돌연변이가 발생하기 쉬운 유전체의 특정 영역에서 유전적 돌연변이가 발생한 것으로 보인다(그림 1에서 영장류 부분 참조). 돌연변이 핫스팟은 다른 곳보다 돌연변이가 발생하기 쉬운 유전적 위치를 말한다.

선택된 증거 : 진화계통도는 진화에 대한 증거를 보여주는 것처럼 보이지만, 그렇지 않다. 왜냐하면 이 일련의 비교는 모든 영장류를 보여주지 않고 있기 때문이다. 더 많은 영장류를 비교 대상에 포함시키면, 많은 동물의 세포 라인에서 돌연변이가 나타나지 않기 때문에, 진화론적 주장의 증거가 대부분 사라진다.

이상(anomalies) : 이 그림은 올빼미원숭이(owl monkey), 마모셋원숭이(marmoset), 마카크원숭이(macaque), 긴팔원숭이(gibbon), 오랑우탄(orangutan), 고릴라(gorilla), 인간(humans) 등 7종의 영장류가 비타민 C를 합성할 수 없음을 보여준다. 이는 공통조상으로부터 돌연변이를 물려받았다는 증거처럼 보이지만, 박쥐와 기니피그는 이 패턴에 위배된다. 또한, 나열된 영장류의 패턴은 어떤 이유로 영장류의 유전 설계가 돌연변이 핫스팟에서 GULO 돌연변이가 발생하기 더 쉬운 경향이 있다는 것을 보여줄 수 있다.

더 완전한 차트는 더 많은 이상(anomalies)들을 보여준다. 아래 드루인(Drouin)의 2011년 표는 남아있는 15종의 영장류를 대조해보면 비타민 C를 생산할 수 없는 영장류는 단 두 종 뿐임을 보여준다. 게다가, 어떤 이유에서인지 도표나 차트 모두 또 다른 놀라운 사실을 보여주지 않는다. 진화론자들은 인간의 가장 가까운 친척이 침팬지라고 주장하지만, 침팬지는 비타민 C를 합성할 수 있으며, 다른 연구자들은 침팬지가 GULO 돌연변이를 갖고 있다고 주장한다.[6]

재활성화 : 또 다른 문제는 어류(fish), 유인원(anthropoid primates), 기니피그(guinea pigs)의 GULO 돌연변이는 되돌릴 수 없다는 것이다. 이와는 대조적으로 박쥐(bats)와 일부 참새목 조류(passerine bird) 종의 GULO 유전자 중 일부는 이전 유전자 서열로 되돌아가, 유전자를 “복구”하는 핫스팟의 역변이에 의해 재활성화될 수 있다. 이러한 이유로 공통조상에 대한 계통학적 증거로서 비타민 C의 합성 유무는 인간이 유인원 같은 조상으로부터 진화했음을 보여주는 데 문제가 있다.

.“척추동물의 비타민 C 소실 유전학”. <Table from Drouin, G., et al. Current Genomics 12(5):371–378, doi: 10.2174/138920211796429736, August 2011.>


창조론적 관점에서 비타민 C 생산 능력의 차이

비타민 C 생산 능력의 상실은 핫스팟 돌연변이 때문인 것으로 보인다. 이는 아담과 하와, 그리고 아마도 노아도 비타민 C 합성을 할 수 있었지만, 인류 역사상 한 번 이상(또는 대홍수 당시 유전적 병목현상으로 한 번) 돌연변이에 의해 그 기능이 상실되었음을 시사한다. 아담이 처음 시작할 때에는 돌연변이가 전혀 없었다고 가정한다면, 인간에서의 비타민 C 생산 능력 소실은 창세기 3장에 기술된 타락 초기에 발생했거나, 창세기 6~9장에 묘사된 홍수 이전 어떤 시기에 일어났을 수 있다. 그렇다면 노아의 가족 중 누군가가 홍수 직전이나 직후, 바벨탑의 분산 전에 유전자를 물려받았을 수 있다.

인간의 비타민 C 생산 능력 소실이 보편적인 것인지에 대한 질문에 답하려면, 호주 원주민과 같이 고립된 소규모 집단에서 돌연변이를 조사해보는 것이 도움이 될 것이다. 고립된 일부 인간 집단에서 돌연변이가 없거나, 매우 다른 돌연변이를 갖고 있다면, 이는 홍수 이후에 그리고 빠른 분산에 의하여, 분산이 완료되기 전 어떤 시기에 돌연변이가 발생했음을 나타낼 수 있다.


돌연변이 패턴을 보여주는 차트

다음 그림은(그리고 위의 그림들) 드루인(Drouin) 등의 논문에서 가져온 것이다.[7] 비타민 C 생산 능력의 소실(회색 막대)은 진화적 조상으로부터 유전된 것이 아니라, 무작위적으로 발생한 것으로 보인다.


요약

이 논문은 추가적 연구가 필요한 몇 가지 의문들을 제시하고 있다. 비타민 C 생산 능력의 상실이 인간 진화에 대한 제한적 증거를 제공한다는 주장에 대해서는, 여러 방법으로 답할 수 있으며, 이는 인간 진화를 지지한다는 주장을 대부분 무효화시킨다. 비타민 C 생산 능력의 상실은 창조론적 모델에서도 효과적으로 설명될 수 있다.


References

[1] Boverio, A., et al. “Structure, mechanism, and evolution of the last step in vitamin C biosynthesis.” Nature Communications 15: 4158. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48410-1, 2024.

[2] Hornung, T.C., and H.-K, Biesalski. “Glut-1 explains the evolutionary advantage of the loss of endogenous vitamin C-synthesis.” Evolutionary Medicine and Public Health  2019(1):221–231, 2019..

[3] Boverio, et al., 2024.

[4] Drouin, G., et al. “The genetics of vitamin C loss in vertebrates.” Current Genomics 12(5):371–378, doi: 10.2174/138920211796429736, August 2011.

[5] Drouin, et al., 2011.

[6] Zhang, Q., “Using pseudogene database to identify lineage- specific genes and pseudogenes in humans and chimpanzees”, Journal of Heredity, 105(3). 436-443. 2014.

[7] The genetics of vitamin C loss in vertebrates. Current Genomics 12(5):371–378, August 2011. doi: 10.2174/138920211796429736.


*참조 : ▶ 유전학, 유전체 분석

https://creation.kr/Topic102/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6487983&t=board

▶ 돌연변이

https://creation.kr/Topic401/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6777162&t=board

▶ 진화계통나무

https://creation.kr/Topic401/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6762072&t=board




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