식물의 후성유전체 연구는 진화론을 부정한다.
: 유전암호의 변경 없이 환경에 적응하는 식물
(Plant Epigenome Research Negates Evolution)
by Jeffrey P. Tomkins Ph.D.
서로 다른 환경에 적응하는 능력을 부여하는 내재적 생물학적 과정에 대한 연구에 있어서, 식물(plants)은 이상적인 시스템을 제공한다. 새로운 몇몇 연구들은 식물이 유전체의 DNA에 태깅(tagging, 화학적 꼬리표 부착)과 변경(modification)과 같은 '후성유전학(epigenetics)'으로 알려진 과정을 통해, 그들의 유전암호의 변경 없이 어떻게 그 일을 수행하는지를 보여주고 있었다.[1] 이러한 결과는 다윈의 패러다임인 점진적 진화를 부정한다는 점에서 중요한 의미를 지닌다.
식물은 환경에 적응하는 수단으로서 자신의 뿌리를 스스로 뽑아서 다른 곳으로 이동할 수 없다. 그들은 근본적으로 그들이 심겨진 환경에 반응해야만 한다. 따라서 식물들은 적응(adaptation)에 관한 내재되어 있는 메커니즘의 연구에 이상적인 생물학적 시스템이 되어 왔다.
최근 발표된 연구에서, 전 세계의 여러 지역에서 수집한 애기장대(Arabidopsis) 식물의 DNA가 조사되었다[1]. 애기장대는 겨자와 같은 잡초 식물로서 식물의 유전학적 연구에 중요한 모델 시스템이 되어 왔다. 과학자들은 DNA 염기서열의 유전적 변이 차이와, 메틸화(methylation)로 불리는 DNA의 화학적 태깅과 관련된 후성적 변경을 조사했다.
바꾸어 말하면, 그 식물은 그들의 유전적 암호에서 서로 매우 유사했다. 왜냐하면 그들은 모두 같은 종(species)이었기 때문이다. 그러나 그들의 후성유전체(epigenomes)는 그 식물이 발견된 다양한 세계의 환경에 따라 매우 달랐다. 이러한 후성적 메틸화에 기초한 유전자 꼬리표(tags)는 유전체 전체에 대해 어떤 유전자의 스위치가 켜지고 꺼졌는가와 직접적인 관련이 있었다.
그 연구를 수행한 솔크 연구소(Salk Institute)의 선임과학자인 조셉 엑커(Joseph Ecker)는 보도 인터뷰에서 ”우리는 세계 각국에서 수집한 식물들을 조사했고, 그들의 후성유전체가 매우 다르다는 것을 발견했다”고 말했다. 그리고 ”이러한 부가적인 다양성은 매우 긴 시간을 요하겠지만, DNA의 어떤 유전적 변화 없이 식물이 다양한 환경에 빠르게 적응하는 길을 만든 것 같다”고 말했다.[2]
이러한 연구는 이전에는 숨겨져 있던 DNA 기초 정보의 층이 어떻게 환경과 조화되어 직접적으로 관여되는지를 보여주는 것이다. 이러한 전체 시나리오는 다윈의 진화론에 매우 심각한 문제가 있음을 보여주는 것이다.
첫째, DNA의 메틸화는 무작위적인 사건이 아니었다. 그것은 유전체 전체를 통해 특정 DNA에 배치된 환경신호에 따라, 메틸 태그(methyl tags)를 부착시키는 분자기계(단백질과 RNAs)들의 복잡한 정렬을 포함하고 있었다.
둘째, 복잡한 세포기계와 인프라 구조가 DNA 태그들을 (환경뿐만 아니라, 그 태그가 부착된 식물세포의 형태에 따라) 해석하기 위해서 필요했다. 놀랍게도 연구자들은 그 태깅(tagging, 꼬리표 부착)이 잎, 화분세포, 씨앗에 따라 다양한 것을 발견했다. 즉, 그 후성적 태깅은 환경신호에 따라 달라질 뿐만 아니라, 또한 세포유형에 따라서도 달라진다는 것이다.
셋째, 식물이 성장하고 씨앗을 만드는 모든 일들을 수행하기 위해서, 새로운 세포를 만들기 위해 복제될 때, 그 화학적 DNA 태그는 DNA와 더불어 정확히 복제되도록 보장되는 시스템상의 또 다른 수준의 복잡성이 필요하다는 것이다. 이것은 특히 생식세포에서 중요한데, 그 결과 다음 세대의 식물이 동일한 적응 시스템을 갖게 되는 것이다.
넷째, 이 매우 복잡한 '전부 아니면 무(all or nothing)' 시스템이 DNA의 돌연변이들을 통해 점진적으로 진화될 확률은 0일 뿐만 아니라, 또한 그것에 작용됐다는 자연선택 아이디어도 심각한 문제점을 가지고 있는 것이다. 만약 식물이 넓은 범위의 적응시스템을 가지고 있다면, 소위 양성의(유익한) DNA 염기서열 돌연변이(예외적으로 거의 나타나지 않음)에 의한 직접적인 선택은 차단되는 것이다. 그렇다면 어떻게 진화가 진행될 수 있었을까?
이 연구를 지지하는 최근의 또 다른 연구는, 어떻게 애기장대 식물이 (넓은 다양성의 DNA 분자에 의해 부분적으로 지시된 복잡한) 유전체의 후성유전학적 변경(modification)에 의해서 열 스트레스(heat stress)에 반응하는지를 보여주었다[3]. 분명히, 환경에 반응하는 유전자 네트워크의 정교하고 시의적절한 조절은 다윈의 진화론으로는 도저히 설명할 수 없는 생물복잡성의 또 다른 면을 보여주는 것이다.
현대 과학의 발전을 통해 밝혀지고 있는 생명체의 놀라운 생명공학 시스템은 이미 수천 년 전의 성경 속에 정확하게 예견되어 있었다. ”창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그가 만드신 모든 만물에 분명히 보여 알려졌나니 그러므로 그들이 핑계치 못할지니라” (로마서 1:20).
References
1. Schmitz, R.J. et al. 2013. Patterns of population epigenomic diversity. Nature. 495 (7440): 193-198.
2. Hidden Layer of Genome Unveils How Plants May Adapt to Environments Throughout the World. Salk Institute for Biological Studies - News Release
3. Popova, O.V. et al. 2013. The RdDM Pathway Is Required for Basal Heat Tolerance in Arabidopsis. Molecular Plant. 6 (2): 396-410.
*Dr. Tomkins is Research Associate at the Institute for Creation Research and received his Ph.D. in Genetics from Clemson University.
번역 - 문흥규
링크 - http://www.icr.org/article/7410/
출처 - ICR News, 2013. 4. 24.
말하는 식물들과 비밀 네트워크
(Talking Plants and Secret Networks)
David F. Coppedge
식물이 말한다는 것은 신화라고 했던 때가 있었다. 그러나 이제 그것이 과학이다.
식물들의 신비로운 의사소통 방법
분명히 식물은 말을 할 수 없다. 어찌되었든, 식물은 이제 과학자들이 겨우 이해하기 시작한 채널을 통해 소통을 하고 있다. 미국에서 가장 유명한 저널인 Science 지(2013. 5. 6)는 다음과 같이 보도하고 있었다 : ”쉿, 식물이 말하고 있는 중이다”. Science Shot 에 실린 글에서, 앤드류 포터(Andrew Porterfield) 기자는 호주에서 실시된 한 제어된 실험을 설명하면서, 고추(chilis)는 나득풀(basil)이 곁에 있을 때 더 잘 자란다는 것을 보여주었다. 어찌되었든, 그 나득풀은 숨겨진 메커니즘을 통해 고추를 잘 자라도록 부추기고 있었다 :
빛, 접촉, 화학적 '냄새'가 배제되었기 때문에, 그 발견은 식물간의 새로운 의사소통 형태를 가리킨다고 연구팀은 제안했다. 아마도 자라나는 씨앗에 대해 격려하는 '말”을 지닌, 먼지를 통해 전달되는 나노 크기의 음파(nanoscale sound waves)일 가능성을 포함하고 있다. 이러한 진기한 의사소통을 이해한다면, 재배자는 식량 생산을 촉진시키고, 세계적인 식량공급을 증가시키는데 도움이 될 것이다. 이 얼마나 우정 어린 일인가 !
Live Science 지(2013. 5. 7)는 그것을 이렇게 설명했다 : ”새로운 연구에 따르면, 어린 식물들은 곁에서 떠들어 대는 친절한 이웃 없이는 번창하지 못한다”. 우리는 말하는 식물에 대해 농담하고 있는 것이 아니다. 베키 올슨(Becky Olson) 기자는 그녀의 기사 제목을 이렇게 붙이고 있었다 : ”식물은 이야기를 한다 : 묘목은 격려하는 '말'과 더불어 번창한다”.
지하의 곰팡이 철도
식물은 토양속의 곰팡이 균사(fungal threads) 네트워크를 통해서 생태학적 사회(집단)와 의사소통을 하고 있다는 보다 많은 증거들이 밝혀지고 있다. 곰팡이는 식물과의 공생관계 속에서, 메시지를 전달해주고 영양분을 공유하는 보상을 받는다는 것이다. PhysOrg(2013. 5. 10) 지와 마찬가지로, BBC News(2013. 5. 10)는 땅 속의 네트워크에 대한 더 많은 발견들을 대서특필 하고 있었다. BBC 기사는 영국에서의 연구 결과는 식물이 곰팡이 철도를 통해 의사소통을 하고 있음을 보여주는 첫 사례라고 주장했다.
그 연구는 진딧물에 의해 공격을 받는 콩 식물이 지하의 통신 채널을 통해 이웃들에게 경고신호를 보낼 수 있다는 것을 보여주고 있었다. 신호를 받은 식물들은 방어책을 강구하지만, 곰팡이 네트워크가 없는 식물은 그 일을 할 수 없다는 것이다. 연구자중 한 사람은, 이것은 ”너무도 강력한, 정말로 환상적인 신호 시스템으로 깜짝 놀랄만한 것”이라고 기뻐했다.
BBC는 이것을 곰팡이에 대한 ”진화적 역할”로 불렀다. 그러나 어떻게 소경이고, 방향이 없으며, 목적이 없는, 무작위적 진화 과정이 어떻게 복잡한 통신 시스템을 발견할 수 있었는지에 대한 그 어떠한 설명도 하지 않고 있었다.
언젠가 곧 우리는 식물의 언어를 해독하게 될 것이다. 여기에 몇 가지 예측이 있다. 어떤 사람들은 이러한 지하 철도가 진화되었을 것이라고 생각할 것이다. 이러한 사실은 진화론자들에게는 매운 고추가 될 것이다. 지적으로 설계된 신호를 보내는 일이 우연히 발생할 수 있었을까? 진화론은 과학을 격려하고 발전시키는데 아무런 도움이 되지 않는다. 이러한 식물의 의사소통은 초월적 지혜의 설계자를 가리키고 있는 것이다.
*관련기사 : ”敵 출현…방어하라” 식물들만의 유·무선 통신망 있다. (조선닷컴. 2013. 5. 21)
http://inside.chosun.com/site/data/html_dir/2013/05/21/2013052100570.html?bridge_info
칭찬은 고래, 아니 '식물'도 춤추게 한다 (2013. 7. 25. 동아사이언스)
http://www.dongascience.com/news/view/1701/news
새에게도 '도와줘요', 식물은 소통의 '달인' (2013. 7. 30. 한겨레)
http://ecotopia.hani.co.kr/171198
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/05/talking-plants-and-secret-networks/
출처 - CEH, 2013. 5. 13.
과학에서 영감을 - 자신을 방어하는 식물
식물들은 자신들을 어떻게 방어할까? 우리는 간혹 아무런 생각 없이 식물들은 그저 살아간다고 생각할 수도 있다. 때론 식물은 공격도 방어도 제대로 하지 못할 것이라고 생각하는 사람들이 많다. 하지만 하나님께서는 식물들에게도 자신을 방어할 수 있는 뛰어난 능력을 주셨다. 아미노산과 단백질의 합성을 이용하여 자신을 보호하는 식물의 놀라운 능력을 알게 되면 그 능력에 감탄하지 않을 수 없다. 그리고 그 식물을 창조하신 하나님의 능력에 경배할 수밖에 없다.
생명체는 세포로 되어있고, 세포를 이루는 구성성분 중 하나는 단백질이며, 단백질은 아미노산의 결합으로 이루어져 있다. 단백질은 사람의 경우 만 가지 이상을 가지고 있는데, 각각 독특한 구조를 갖고 있으며, 세포와 생명체의 구조에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 그리고 아미노산은 바로 이러한 단백질을 만드는데 절대적으로 필요한 물질이다. 아미노산은 자연에서 대략 100개 이상 존재하지만, 이중 대략 20여개의 아미노산이 생명체에서 단백질을 만드는데(합성) 사용되고 있다. 그리고 그 중에 인체에서 합성이 불가능한 아미노산들, 즉 페닐알라닌, 트립토판, 발린, 루이신, 아이소루이신, 메티오닌, 트레오닌, 라이신, 아르기닌, 히스티딘 등을 필수아미노산이라고 한다.(학자들에 따라 이 숫자는 다소 차이가 난다.) 이 필수아미노산들은 체내에서 합성되지 않기 때문에 반드시 외부(식사 등)로부터 공급되어야만 한다. 나머지 아미노산은 인체에서 만들어(합성) 낼 수 있기 때문에 비필수아미노산이라고 한다.(오해하지 말아야 할 것은 비필수아미노산이라고 해서 중요하지 않다는 뜻이 절대 아니다. 체내에서 스스로 만들 수 있기 때문에 그런 명칭이 붙은 것뿐이다.) 이 아미노산들은 자신만의 구조를 갖고 있긴 하지만, 동시에 다른 아미노산들과 매우 비슷한 구조를 갖고 있다. 아래의 그림 1, 2를 보면 어느 부분이 같고 다른지를 비교해 볼 수 있다.
그림1. 아미노산의 일반적 구조 (R부분에 따라 20가지 아미노산의 성질이 결정된다.)
그림2. 아미노산 중 루신, 세린, 시스틴의 구조
생명체에 아미노산이 부족하면 체내의 단백질이 전체적으로 손실되어 체중감소, 빈혈, 근소모성 질환을 일으키게 되고, 특정한 아미노산이 결핍될 경우에는 특수한 질병을 유발할 수도 있다.
그림3. 카나바닌(위)과 아르기닌(아래)의 구조
아미노산은 이처럼 단백질 합성에 참여함으로 생명체에서 중요한 역할을 담당하고 있지만, 모든 아미노산이 단백질 합성에 참여하는 것은 아니다. 오히려 생명체에 해로운 작용을 하는 것들도 있다. 그 중에 하나로, 카나바닌(L-canavanine (non-protein amino acid toxin))을 예로 들 수 있다. 이것은 아미노산의 일종이지만, 단백질 합성에 참여할 수 없는 아미노산인데, 초식동물에게는 매우 해롭게 작용한다.(죽음을 유발하기도 한다.) 그 예를 열대지역에 사는 딱정벌레로부터 찾을 수 있었는데, 이 딱정벌레들이 콩과식물(D. megacarpa)을 섭취하게 되면 성장하지 못하고 죽는 것을 관찰하였던 것이다. 연구자들이 이 콩과식물을 화학적으로 분석해본 결과, 말린 씨앗 속에서 카나바닌(L-canavanine)이 다량으로 들어있는 것을 확인하였다. 그 양이 씨앗 무게의 13%나 되는 많은 양이었다. 그런데 이 카나바닌이 많이 들어있다는 것이 딱정벌레의 죽음과 어떤 관계가 있는 것일까? 여기에 우리가 놀랄 수밖에 없는 신비함이 존재한다. 그 이유를 이렇게 설명할 수 있다. 카나바닌(L-canavanine)은 필수아미노산인 아르기닌( L-arginine)과 구조가 거의 비슷하다. 그렇기 때문에 딱정벌레의 체내에서 단백질이 합성 될 때 아르기닌(arginine)이 결합되어야 할 부분에 카나바닌(canavanine)이 들어가서 단백질 합성을 방해하게 된다. 아르기닌(L-arginine)은 단백질 합성에 필요한 아미노산이고, 성장하는 애벌레는 여러 종류의 단백질이 필요한데, 아르기닌과 비슷한 구조의 카나바닌을 섭취함으로 단백질 합성을 못하게 되어서 죽게 되는 것이다. 이 얼마나 놀라운 능력인가? (그림 3을 보면 카나바닌과 아르기닌의 차이를 구별할 수 있다.)
‘비슷한 것’과 ‘같은 것’은 과학에서 매우 큰 차이점을 보여준다. 문학에서야 비슷한 것이 정답으로 인정될 수도 있지만, 과학에서는 비슷한 것이 생명을 빼앗아갈 수도 있다. 필수아미노산인 아르기닌과 단백질 합성에 참여할 수 없는 카나바닌은 앞에서 보았듯이 비슷한 구조를 하고 있지만, 아르기닌이 카나바닌으로 대체되었을 때 딱정벌레는 생명을 잃었다. 결국 비슷한 것 같지만 실상은 돌이킬 수 없는 결과를 만들어 내는 것이다.
우리의 신앙생활에도 이와 같은 일들이 있다. 예를 들면 음악이 그렇다. 우리에게 음악이란 하나님을 찬양하는데 사용되는 도구라고 할 수 있다. 실제로 음악의 시작은 하나님께 영광을 돌리는 것이었는데, 언제부터인지 음악의 목적이 달라졌다. 인간을 찬양하고, 세상을 찬양하고, 온갖 불만을 토해내는 도구로 사용되고 있는 것이다. 모든 음악이 악보를 사용하고 화성을 사용하고 화음을 만들어내는 것은 비슷하지만, 하나님을 찬양하는 음악과 휴머니즘이란 틀 속에서 인간을 찬양하는 음악은 너무나 다른 결과를 만들어낸다. 하나는 영생으로 가는 음악이고 다른 하나는 심판으로 가는 음악인 것이다.
하나만 더 예를 들어보면, ‘사랑’이다. 사랑은 처음부터 창조주 하나님의 것이었다. 무조건적이고 생명까지 내어주는 예수님의 십자가 사건이 사랑의 본질이다. 그런데 교회 속에 언제 부터인지 조건적인 사랑이 들어왔다. 아가페가 아니라 에로스가 들어온 것이다. 많은 사람들은 예수님의 사랑과 인간의 사랑을 구분하지 못하고 있다. 심지어 교회에서나 예수님을 믿는 성도들 사이에서도 그 사랑의 구분을 하지 못하고 혼동하고 있다. 그 증거중의 하나가 서로 상처를 주는 것이다. 그리고 상대방이 나를 인정하지 않으면 자신도 상대방을 인정하지 않는 것이다. ”저 사람이 저렇게 하는데 내가 왜 저 사람에게 잘해주어야 하지?” 누가 이렇게 바꾸어놓았을까? 누가 하나님이 사랑 대신에 인간의 사랑을 심어놓았을까? 바로 사탄이다. 사랑의 내용은 동일하지만 사랑의 대상만 살짝 바꾸어 놓았던 것이다. 그리고 많은 사람들은 바꿔진 사랑을 하게 되었고 결국은 하나님을 떠나게 되었던 것이다. 사탄은 비슷한 것으로 성도들을 유혹하고 있다. 우리가 이걸 모르면 불쌍한 딱정벌레처럼 되지 않을까?
구분 - 3
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식목일의 유래와 의미
오늘은 4월 5일 식목일이다. 예전 같으면 식목일이 공휴일로 제정되어 우리나라 사람이면 누구나 나무를 심는 날로 기억을 하겠지만 이제는 그러한 기대를 할 수 없게 되었다. 필자가 초등학교를 다닌 1960년대만 하더라도 식목일에는 많은 사람들이 들로 산으로 나가 나무를 심었던 기억이 새롭다.
우리나라의 식목일은 국민식수에 의한 나무사랑의 의식을 높이고, 산지의 자원화를 위해 나무를 국민 모두 심자는 뜻으로 제정한 기념일이다. 1949년 4월 5일을 법정공휴일로 지정해 제정되었지만, 2006년부터는 주 5일 근무제의 확산으로 공휴일에서 제외되었다. 산림청에서는 식목일 전후 한 달 가량을 국민식수기간으로 정하여 봄이 빨리 시작되는 남쪽부터 시차를 두고 시행하고 있다. 지역별 식목 기간은 △남부 지역(제주·광주·부산·울산·전남·경남) 3월 1일부터 4월 10일 △중부 지역(대전·충남·충북·전북·경북·대구) 3월 10일부터 4월 20일 △북부 지역(서울·인천·경기·강원·북한) 3월 20일부터 4월 말까지이다. "기후 온난화”의 영향으로 2∼3월 평균 기온이 예년보다 2∼3도 높아 나무 심는 시기를 앞당기게 된 것이다.
몇 십년 전만해도 우리나라의 산은 거의 나무가 없거나 적은 민둥산이었다. 산림청에서는 제 1차 치산치수 녹화사업이 진행된 1973년부터 대대적인 나무심기 운동을 전개하여 1982년까지 100만ha에 21억 3,000만 그루의 나무를 심었고, 제 2차 치산녹화 기간(1979~1988)에는 107만ha에 30억 그루의 나무를 심어 1987년에 조기에 완료하였다. 척박한 토양에 잘 자라는 오리나무, 아까시나무, 그리고 외국에서 도입한 리기다소나무 등이 많이 심겨졌는데, 그것은 우선적으로 토양을 안정화 시키고 지력을 회복시킬 필요가 있었기 때문이다.
나무마다 잘 자라는 기후와 조건이 있다. 그것은 나무를 심기에 앞서 그 나무가 잘 자랄 수 있는 조건을 고려해서 심어야 한다는 뜻이다. 식목일에 어떤 나무를 심어야할까? 우리나라 사람들이 가장 좋아한다는 소나무를 심어야할까? 아니면 감나무나 밤나무 등 열매를 이용하는 유실수를 심어야 할까?
필자는 식목일이면 언제나 기억이 되는 한 분이 있다. 그분은 고 현신규 박사님 이시다. 현박사님은 우리나라에서 잘 자라는 나무의 연구개발에 평생을 바치신 분으로 포플러류인 은백양과 수원사시나무를 교배시켜 은수원사시나무(흔히 현사시로 불리움. 고 박정희 대통령께서 그렇게 부르도록 지시하셨다)를 개발한 것과, 미국에서 도입한 리기다소나무와 테다소나무를 교배시켜 척박한 토양조건에서 잘 자라는 리기테다소나무를 개발하신 것이다. 현박사님은 독실한 크리스찬으로 수원장로교회의 장로님이셨으며, 1956년 임목육종연구소를 설립하셨다. 현박사님은 특히 좋은 나무를 개발하여 산림을 녹화하는 것이 애국자임을 늘 강조하셨으며, 우리나라의 토양과 기후조건에서 잘 자라는 나무를 개량하기 위해 평생을 바치셨다. 나무를 심을 때 적지적수(適地適樹)의 원칙이 있는데 현박사님은 이러한 원칙을 지키시며 우리나라의 척박한 산야에 잘 자라는 나무의 개발에 평생을 바치셨던 것이다.
적지적수(適地適樹)의 개념은 성경에서도 언급이 될 만큼 고전적인 의미가 있다. 필자는 성경을 읽다가 깜짝 놀란 적이 있다. 욥기서 8장 11절에 보면, ”왕골이 진펄 아닌 데서 크게 자라겠으며 갈대가 물 없는 데서 크게 자라겠느냐”의 내용이 나오는데 정확하게 적지적수를 가르키는 내용이 아닌가? 성경은 과학책은 아니지만 가끔씩 놀라운 과학적 사실들을 증거해 준다. 다름 아닌 말씀이 하나님의 영감으로 이루어진 놀라운 사실 때문이리라.
나무는 목재 자원은 물론 푸르름의 쉼터가 되고, 여러 가지 다양한 먹거리와 귀중한 의약품의 소재가 된다. 환경적인 측면에서도 공기정화, 홍수방지, 깨끗한 물의 제공 등 나무가 주는 가치는 이루 말할 수 없이 크다. 오늘 식목일에 나무 한 그루를 심어보자. 하나님이 우리를 위해 주신 소중한 생명의 땅 지구에 한 그루의 나무를 심어보자. 하나님이 기뻐하시는 일이 될 것이다 !
구분 - 3
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빛과 어두움의 창조 리듬과 생체시계
진화론자들은 우연히 지구라는 행성이 만들어져서 인간과 생명체들이 진화되어 생겨서 살고 있다고 주장한다. 그러나 지구와 우주가 얼마나 놀랍도록 정밀하게 조정되어 있는지, 그렇지 않으면 지구에서 생명체가 살 수 없다는 것을 과학자가 아니어도 금방 알 수 있다. 태양이 조금만 크거나 가깝더라도, 공기의 조성이 조금만 달라지더라도 인간과 생명체는 생존할 수 없다. 하나님의 창조가 아니라면 이렇게 사람과 생명체를 위해 정밀하게 조절되어 있는 환경을 설명할 수 없다.
하나님의 정밀한 설계 중에 하나가 지구의 자전이다. 지구의 자전은 낮과 밤을 가져오고, 지나치게 덥지도, 춥지도 않는 환경을 조성하고 있다. 또한 지구의 자전은 낮과 밤, 즉 빛과 어둠을 통해 하루라는 시간이 지나감을 가르쳐주고 있다. 시간은 지구의 자전과 상관없이 흘러가고 있지만, 우리는 지구의 자전을 통해 하루라는 시간을 느끼며 살고 있는 것이다. 일주일 중 하루를 안식일로 정하셔서 쉼과 예배가 있게 하신 것처럼, 하나님께서는 하루를 낮과 밤으로 나누셔서 밤을 휴식과 잠의 시간이 되도록 하셨다.
하나님의 설계를 따라서 사는 것은 의로운 삶이 될 뿐 아니라, 건강한 삶이 될 수밖에 없다. 사랑하고 절제하고 인내하며 기쁘고 감사하며 살 수 있다면 정말 복된 삶이 될 뿐 아니라 건강에도 좋은 삶이다. 빛과 어둠의 사이클을 따라 사는 것도 창조의 질서를 지키는 삶이다. 어두워지면 휴식하고 잠을 자고, 태양이 떠오르면서 빛이 비춰지면 잠에서 일어나 열심히 일을 하며 사는 것이 밤과 낮의 질서이다.
과학자들은 인간을 비롯한 생명체들이 생체리듬을 갖고 있다는 것을 발견하였다. 생체리듬은 밤과 낮의 질서에 따라 움직인다. 밤이 되면 잘 준비를 할 수 있도록 하고, 아침이 되면 일을 할 수 있도록 몸이 준비된다. 보통 아침 6시 30분이 지나면서 혈압이 급격히 증가하면서 몸이 일을 할 준비를 하고, 8시가 지나면 위 장운동이 활발해진다. 오전 10시 경이 가장 높은 각성 상태가 되고, 오후 2시 30분이 가장 높은 수준의 조절능력을 보여준다. 오후 3시 30분은 가장 높은 수준의 반응능력을 보여주며, 오후 5시는 근육의 힘과 심혈관 효율이 가장 좋을 때가 된다. 이때 운동을 하는 것이 가장 좋은 시간이 될 것이다. 오후 7시는 몸의 온도가 가장 높은 때이고 10시가 되면 멜라토닌이라는 호르몬이 본격적으로 나와 잠 잘 준비를 하게된다. 오후 11시 30분이 되면 장운동이 멈추게 되기 때문에 늦은 밤에 식사를 하게 되면 장운동이 떨어져 있기 때문에 몸에 부담을 줄 수밖에 없는 것이다. 생체리듬에서 가장 중요한 것이 잠자는 시간이다. 통상 새벽 2시가 가장 깊은 잠에 빠지는 시간이 되는데, 이렇게 하기 위해서는 11시 경에는 잠에 들어야 한다. 새벽 4시 30분은 체온이 가장 낮은 상태로 내려가서 새벽에 춥다고 느끼는 경우가 많게 된다. 그리고 다시 아침이 되면 새로운 생체리듬이 시작되는 것이다.
자신의 몸의 생체리듬을 잘 알고 살면 그만큼 몸에 부담을 주지 않고 건강한 삶을 살 수 있는데, 많은 사람들이 자신의 생체리듬이 망가진 경우가 많다. 생체리듬은 환경에 의해 저절로 조절되는 것이 아니다. 세포 자체에서 생체시계를 갖고 있기 때문에 빛과 어두움의 창조질서를 생명체가 지키고 따르도록 되어 있는 것이다. 따라서 생체시계가 일정한 리듬을 유지할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 빛과 어둠의 리듬, 식사 시간, 잠자는 시간 등이 가장 중요한 역할을 한다. 특히 눈으로 감지되는 빛에 따라서 호르몬과 유전자들이 활동하기 때문에 빛과 어둠의 리듬이 특히 중요하다.
그러나 이런 창조의 리듬에 거슬려 살게 되면 생체시계에 심각한 문제가 생기게 된다. 생체시계가 망가지면 질병에 걸릴 수밖에 없다. 수면장애, 인지장애를 비롯하여 암, 노화 등과도 연관되어 있다. 생체리듬과는 반대로 일하는 극단적인 경우가 교대근무를 하는 사람들이다. 밤에 일하고 낮에 쉬어야 하는 직업을 가진 경우 어쩔 수 없이 낮과 밤을 바꿔서 살게 되는데, 낮에 잘 자고 쉬면 될 것 같지만 실제로는 그렇지 않다. 몸의 생체시계는 빛이 있는 낮에 깨어있고, 빛이 없는 밤에 자야 하는데 억지로 밤 시간에 빛을 보면 일을 하기 때문에 생체시계가 리듬을 잃어버리는 것이다. 교대근무는 국제암연구소에서 암을 일으킬 가능성이 있는 직업으로 공식적으로 인정하였고, 교대근무를 하는 간호사들의 경우 유방암 등 여러 가지 암 발생이 높은 것으로 보고되고 있다. 따라서 가능한 위험을 낮출 수 있는 교대근무 제도가 선진국에서 개발되고 있다.
빛은 좋은 것이지만, 어두움이 있어야 할 때 빛을 주는 것은 창조질서를 어지럽히는 행위이다. 선진 외국의 경우 밤 시간에 어두움이 더 심하다는 것이 느껴진다. 가로등의 경우도 최소한으로만 길에 집중에서 비춰지도록 되어 있고 야간에 식물이나 동물 생태계에 비춰지지 않도록 인공조명을 조절하고 있다. 도시 지역과 같이 인공조명이 많은 곳은 밤에도 별이 잘 보이지 않는다. 이런 인공조명 때문에 매미는 밤과 낮을 구분하지 못해 밤에도 매미 소리를 시끄럽게 내기도 하는 것이다. 인공조명이 하늘로 올라가지 않도록 조절하고, 지나친 인공조명을 하지 않도록 선진국들은 노력하고 있다. 우리나라도 금년 2월부터 ‘빛공해 방지법’이 발효되어 선진국 형의 인공조명 관리를 시작하였지만, 선진국 수준의 규제는 아직 하지 못하고 있다.
지나친 인공조명이 밤하늘의 별을 가리고, 생태계와 인간의 건강에 악영향을 끼치는 것은 이미 잘 알려져 있다. 특히 잠을 잘 때 빛에 노출되면 잠잘 때 높은 농도가 유지되어야 하는 멜라토닌 분비가 억제되어 생체리듬이 망가지게 된다. 사람의 눈꺼풀은 빛이 있는지 쉽게 감지할 수 있기 때문에 잠을 자는 동안에 빛에 노출되면 수면이 방해될 수밖에 없다. 그렇기 때문에 잠자는 동안에는 침실의 조명은 가능한 없어야 한다. 밖에서 들어오는 조명도 커튼 등을 이용하여 차단하는 것이 좋다. 그러나 암막 커튼이나 이중 커튼 등으로 외부 빛을 완전히 차단하는 것은 좋지 않다. 아침에 일어날 때 태양이 뜨면서 빛이 차츰 밝아지는 것을 몸이 느끼도록 하는 것이 좋기 때문이다. 그래야 몸이 잠에 일어날 준비를 하면서 상쾌한 기상을 할 수 있게 된다. 물론 백야 현상을 경험하는 나라들은 밤에 잠을 자기 위해 이중 커튼을 반드시 쳐서 빛을 차단할 수밖에 없다. 이런 나라들을 가보면 창에 반드시 이중 커튼이 쳐져있다.
야간 수면 중에 빛에 노출되는 것은 수면 장애와 직결되는 문제를 일으키지만, 수면 전에 노출되는 강렬한 빛도 건강장애를 일으키게 된다. 대형마트 및 쇼핑센터 등은 화려하고 밝은 조명으로 사람들의 시선을 유혹한다. 이런 곳의 조도는 매우 높아서 밤 시간에 잠을 잘 수 있도록 몸이 준비되는 것을 방해한다. 즉 멜라토닌 분비가 어두어지고 나서 시작되어 잠자는 시간에 최고 농도로 올라가야 하는데, 빛에 의해 억제되기 때문에 생체리듬이 교란되는 것이다.
하나님께서 해와 달을 창조하시고 낮과 밤을 주관하도록 하셨다. 그런데 사람들은 인공조명을 발달시켜 밤을 낮처럼 사용하고 있다. 야간에 인공조명이 켜진 사무실의 조도는 약 500 Lux 수준이다. 낮시간 사무실의 조도도 500 Lux가 되지 않는다. 낮은 환하기 때문에 사무실이 밝게 느껴지는 것뿐이지 실제 조도는 밤에 인공조명을 킨 경우보다 낮다. 보름달이 뜨면 굉장히 밝게 느끼지만 조도는 3 Lux 정도밖에 되지 않는다. 인공조명을 사용할 수 있게 됨에 따라 인간은 야간에 활동하는 수준을 높일 수 있게 되었고 많은 일을 이룰 수 있게 되었지만 이제는 도리어 인공조명에 의한 지나친 빛 때문에 생체리듬이 교란되는 일들이 시작되었다. 해가 뜨면서 함께 일어나고 해가 지면 쉼과 잠을 충분히 누리는 삶은 생각만 해도 행복한 삶이지만 실천하는 것은 쉽지 않다. 그러나 빛과 어두움의 리듬이 하나님의 창조질서이고, 이런 질서에 순응하는 삶이 창조주 하나님을 경외하는 삶이라고 생각하면 좀더 적극적으로 생체리듬을 창조질서에 맞춰 사는 삶을 살 수 있을 것이다.
구분 - 3
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5604
참고 : 2558|2577|5526|5391|5356|5109|4454|4433|1099
나무와 함께 사는 것이 장수의 비결?
(Do People Live Longer among Trees?)
by Brian Thomas, Ph.D.
나무 근처에서 사는 것이 사람의 건강에 영향을 미칠 수 있을까? 증가되고 있는 관련 연구들에 의하면, 나무는 사람 건강을 증진시킬 수 있다는 것이다. 이것은 진화론에서 예측하지 못했던 것이다. 그러나 성경에 의하면 나무와 사람은 긴밀한 관계에 있다.
새로운 연구는 나무 사이에서 사는 것이 수명을 연장하는 것과 관계가 없음을 입증하기 위한 단계를 포함했었다. 그러나 대신에 소득수준, 인종, 교육수준과 같은 민감한 요소들보다 더 관련성이 큼이 밝혀졌다고, 포틀랜드에 있는 미국 산림청(U.S. Forest Service)의 태평양북서부 연구소의 연구자들은 말했다.[1] 연구자들은 인종, 수입, 교육 등이 다른 사람들이 나무가 없는 환경에서 살아갈 때 심장혈관계가 나빠지는 것을 발견했다.
그들의 연구는 미국 예방의학회지(American Journal of Preventative Medicine)에 게재되었고, 미국 산림청의 도노반(Geoffrey Donovan)은 선임 저자이다.[2] 그 연구는 18년 동안 15개 주로부터 얻어진 자료를 포함하고 있다.
예를 들어, 지난 십 년 동안 물푸레나무호리비단벌레(emerald ash borer beetle)가 기생하여 미국 동부와 중서부를 가로질러 북미대륙의 물푸레나무(ash trees) 22종을 고사시켰다. 그 일이 발생한 후, 그 지역의 추가적으로 15,000여 명의 사람들이 심장질환으로 사망했다.
이러한 현상의 진정한 원인은 무엇일까? 연구자들은 알지 못했다. 그러나 그 데이터는 나무들의 고사가 심장질환을 유발할 수 있다는 이상한 개념과 적합했다.
진화론적 개념으로, 사람은 나무를 단지 보는 것만으로 생존에 어떠한 이득을 취하는 것일까? 그리고 나무들이 시들었을 때 사람의 건강이 쇠약해지는 것을 진화론은 어떻게 설명할 수 있을까?
진화론적 신화와 대조적으로, 나무들은 인류 역사에 있어서 사실 놀랄 만큼 중요한 역할을 하고 있다. 예를 들어, 창세기에서 ‘나무(tree)‘라는 단어가 28번이나 사용되었다. 그 네 번째 사례는 창세기 2:9절에 나타난다. ”여호와 하나님이 그 땅에서 보기에 아름답고 먹기에 좋은 나무가 나게 하시니...” 그래서 태초부터 나무는 먹을거리와 아름다움의 근원으로써 그 정체성이 확인되고 있다.[3]
또한 성경은 다음과 같이 말씀하고 있다. ”그의 가지는 퍼지며 그의 아름다움은 감람나무와 같고 그의 향기는 레바논 백향목 같으리니”(호세아 14:6). 분명히 하나님은 사람들에게 기쁨을 줄 목적으로 나무들을 창조하셨다.[5] 연구자들은 사람과 나무 사이에 하나님이 만드신 관련성에 대한 증거를 발견하고 있는 중인가?
References
1. Tree and human health may be linked. Pacific Northwest Research Station of the U.S. Forest Service press release, January 16, 2013.
2. Donovan, G. et al. 2013. The Relationship Between Trees and Human Health. Journal of Preventative Medicine. 44 (2):139-145.
3. This biblical link deepens when one considers that the resurrection of the Lord Jesus, 'whom they slew and hanged on a tree' (Acts 10:39), is mankind's only hope of eternal pleasure. 'In thy presence is fulness of joy; at thy right hand there are pleasures for evermore' (Psalm 16:11).
4. Hosea 14:6.
5. Of course, the right response to this provision of pleasure is to praise God.
*Tree and human health may be linked. ScienceDaily, 2013. 1. 16.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/7250/
출처 - ICR News, 2013. 1. 28.
식물 공변세포의 고도로 복잡한 생합성 과정
(Wilt Thou? Not with Guards in the Chem Lab)
David F. Coppedge
식물은 쌍으로 된 공변세포(guard cells)로 화학적 마술을 수행하며 시들음을 피하고 있었다.
잎은 기공(stomata)이라 불리는 타원형의 구멍으로 기체를 교환한다. 이들 구멍을 둘러싸고 있는 것은 수분 탈출과 이산화탄소의 흡입 속도를 조절하는 공변세포들이다. 건조한 조건에서 공변세포는 느슨해져 모공을 닫고, 습기가 많을 때는 단단해져서 모공을 연다. 하지만 어떻게 그들은 그 일을 수행하는 것일까? 어떻게 건조한 것을 ‘알고’, 어떤 원인으로 기공을 여는 것일까?
Current Biology(2012. 12. 6) 지에 실린 최근의 한 논문은 흥미로운 무엇인가를 전하고 있었다 : 공변세포는 처음부터 앱시식산(abscisic acid, ABA, 아브시스산)을 만드는 방법을 알고 있다는 것이다. 앱시식산은 기공을 닫기 위해 필요하다. 특히 프랜시스 다윈(Francis Darwin, 찰스 다윈의 아들)이 1898년 상대습도가 떨어질 때 기공이 닫힌다는 것을 관찰한 이래, 지금까지 누구도 이것을 진정 이해하지 못했다는 것은 놀라운 일이다. 그 관측은 비교적 간단한 것이었다 : ”그러나, 상대습도 하에서 기공 구멍의 변경을 위해 화학결합 변화를 책임지는 신호경로에 대한 우리의 이해는 단편적인 것이었다”. 바우어(Bauer) 등 대부분 독일인으로 구성된 14명의 연구팀은 건조 공기로 스트레스 처리한 식물에서 반응하는 유전자들을 관찰하여 새로운 사실을 발견해냈다 :
건조 공기에 대한 기공 반응에 있어서 앱시식산은 중요한 것으로 나타났다. 공변세포는 전체 앱시식산 생합성 경로를 가지고 있으며, 앱시식산에 의한 포지티브 피드백에 의해서 상승 조절되는 것으로 나타났다. 야생형 애기장대(Arabidopsis)와 앱시식산이 결핍된 돌연변이체 aba3-1을 감소된 상대습도에 노출시키면, aba3-1 돌연변이체는 시들은 반면에, 야생형은 그대로 있었다. 그러나 공변세포에서 앱시식산 합성이 특별히 구조된(파괴되지 않은) aba3-1 식물을 건조공기에 놓아두었을 때, 그들은 시들지 않았다. 이러한 데이터는 공변세포-자율 앱시식산 합성(guard cell-autonomous ABA synthesis)은 필요한 것이고, 저습도에 반응하여 기공을 폐쇄하는 것으로 나타났다. 공변세포–자율 앱시식산 합성은 식물이 주변 환경 조건에 적합하도록 잎의 가스교환을 정교하게 조절하는 것이다.
연구팀은 건조한 공기에 노출되었을 때 유전자 발현이 변화되는 588개의 유전자들을 발견했다. 그 중에서 ”131개는 공변세포에 풍부한 유전자 부류에 속한다”고 그들은 말했다. 하지만 그것이 모두가 아니다: ”공변세포에서 발현된 유전자 풀 내에는 1550개 유전자가 앱시식산에 민감한 것으로 나타났고, 1080개는 상승 조절하고, 470개는 하향 조절하는 것으로 나타났다.” 앱시식산 유도 유전자들 그룹 내에서, 그들은 습기에 반응하는 후보 유전자들을 발견했다.
그들의 관찰 가운데 ”가장 놀라운 모습 중 하나는” 공변세포가 앱시식산을 합성하는데 필요한 모든 유전자들을 가지고 있다는 것이었다. 그것은 보이는 것처럼 쉬운 것이 아니다. 그림 2A에서, 그들은 베타-카로틴(Beta-carotene)에서 앱시식산에 도달되는 데에 필요한 8개의 중간 단계를 나열했다. 처음 5단계는 공변세포의 색소체(plastids)에서 일어나고, 나머지 3단계는 시토졸(cytosol, 세포질의 액상 부분)에서 일어난다.
우리의 결과는 공변세포가 앱시식산 생합성 유전자의 전체 레퍼토리를 발현하고 있으며, 앱시식산에 노출된 이후에는 그들의 사본(transcripts)이 대량 증가함을 가리키고 있다. 후자의 결과는 포지티브 피드백 고리(positive feedback loop)의 존재를 시사한다.
더욱이 그들은 앱시식산이 기공폐쇄에 필수적임을 발견했다. 그것 없이는 잎이 시들었다. 그 잎은 앱시식산 발현 유전자를 켬으로써 회복될 수 있었다. 그들의 최종 고찰에서 그들이 이러한 정교한 시스템을 설명하는데 얼마나 흥분되었는지를 느낄 수 있다:
대기의 습도 변화에 기공이 어떻게 반응하는가에 대한 이해는 그 현상이 프랜시스 다윈에 의해 처음 설명된 이래, 주요한 도전이 되어왔다. 우리의 연구와 오카모토(Okamoto) 등의 자료는 상대습도의 감소와 증가에 대한 기공의 반응에서 앱시식산의 중요한 역할을 보여주었다. 우리 역시 기공이 세포-자율 방식(cell-autonomous way)으로 습도의 감소에 반응할 수 있음을 보여주었다. 그리고 이것은 매우 국소적인 앱시식산 생산을 통해 조정되고 있었다.....
공변세포-자율 앱시식산 합성은 개개의 기공이 잎의 함수 변화에 반응하도록 할 뿐만아니라, 대기습도의 변화와 하나의 신호로써 앱시식산을 사용하는 다른 스트레스들에 반응하도록 해준다. 이것은 결국 그 식물이 고도로 국소적인 환경에서 잎의 가스교환을 정교하게 조절하는 가능성을 제시하는 것이다. 더욱이 우리의 유전자전사 데이터는 앱시식산 생산에 대한 포지티브 앱시식산-조절 피드백을 암시하기 때문에, 가스교환에 대한 고도 국소적 수준에서의 빈틈없이 조절된 자가-조절 가능성이 명백하다. 우리의 데이터는 식물이 그들의 환경에서 어떻게 광합성과 수분손실을 결합하는지에 대한 전반적인 이해에 있어서 새로운 복잡성을 더해주고 있다.
저자들은 이러한 '새로운 수준의 복잡성'이 어떻게 자연선택에 의해 발생했는지 어떠한 언급도 하지 않고 있었다.
* 식물 호르몬인 앱시식산은 또한 '(2Z,4E)-5-[(1S)-1-hydroxy-2,6,6-trimethyl-4-oxocyclohex-2-en-1-yl]-3-methylpenta-2,4-dienoic acid.” 로 알려져 있다. 그것은 15개의 탄소와 3개의 고리를 가지고 있다. 그것의 구조식은 C15H20O4이다. 위키백과에 의하면, ”앱시식산의 C15 중추는 MEP에서 C40 carotenoids의 절단 후에 형성된다. 제아잔틴(Zeaxanthin)은 첫 번째로 관계된 앱시식산 전구체이다; violaxanthin을 통해 효소 촉매된 일련의 epoxidations 및 isomerizations, 그리고 dioxygenation 반응에 의해 C40 카로티노이드의 최종 절단은 말초 앱시식산 전구체, xanthoxin을 만든다. 그 다음 더 산화되어 앱시식산이 된다”. 앱시식산은 식물 전체에서 생산되며, 종자의 성숙, 과일 숙성, 잎의 탈리, 광합성률, 그리고 염(salt) 스트레스에 관련이 있다. 이것은 목부 도관으로 식물 전체로 빠르게 이동할 수 있다.
놀라운 발견이다. 독일 연구팀이 좋은 연구를 했다. 당신이 알기를 원한다면, 여기에 공변세포가 앱시식산을 만들기 위해 따라야만 하는 비법이 있다(이것들은 순서대로 합성되어야만 한다). 우선 색소체에서 1)beta-carotene, 2)zeazanthin, 3)antheraxanthin, 4) violaxanthin, 5)neoxanthin, 6)9-cis violaxanthin. 다음에는 시토졸에서 7)xanthoxin, 8)abscisic aldehyde, 마지막으로 9)앱시식산((abscisic acid)이 만들어진다. 이러한 과정이 적어도 29개의 유전자들이 관여하는 ”앱시식산 생합성 경로” 인 것이다. 목적도 없고 방향도 없는 무작위적인 돌연변이들이 이러한 고도로 정교하고 복잡한 생합성 과정을 만들어낼 수 있었을까?
만약 프랜시스 다윈이 좀 더 일찍 이것을 알았더라면, 찰스 다윈에게 이렇게 말했을지도 모른다. ”아버지, 우리에게 문제가 있는 것 같습니다. 자연선택은 공변세포를 만들어낼 수 없을 것 같습니다. 그것은 우리가 생각했던 것보다 아주 훨씬 더 복잡합니다. 아마도 진화계통나무(phylogenetic tree)나 잎을 배열하는 일은 그만두어야만 할 것 같습니다”.
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/01/leaf-guards-in-the-chem-lab/
출처 - CEH, 2013. 1. 7.
예기치 않은 숲 도우미 : 겨우살이
(An Unexpected Forest Helper : Mistletoe)
David F. Coppedge
오랫동안 나무를 죽이는 독이라고 생각해왔던 기생식물 겨우살이(mistletoe)가 산림생태계에 해를 주기보다는 훨씬 더 좋은 일을 하고 있는 것으로 밝혀지고 있다.
웨일즈의 찰스 스터트 대학(Charles Sturt University) 연구자인 데이비드 왓슨(David Watson)은 수년 동안 겨울살이를 연구해오고 있다. New Scientist (2012. 12. 18) 지에서 스테파니 페인(Stephanie Pain)은 ”놀라운 겨우살이 : 숲에 생명의 키스를 한다”고 적었다. 여기에 왓슨의 연구에서 얻은 결론을 소개한다 :
”겨우살이는 건강하고 풍부한 숲을 이루는 열쇠이다. 그들은 숲의 바닥으로부터 덮개에 이르기까지 다양성을 이끄는 엔진이다”.
겨우살이는 숙주나무(host tree)에서 물을 얻는다. 그러나 광합성을 통하여 그 자신의 탄수화물을 제조할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 겨우살이는 ”반기생 생물”(hemiparastic)이라 불려진다. 왓슨은 겨울살이가 나무를 거의 죽이지 않는다는 사실을 발견했다. 가장 흥미로운 것은 겨우살이가 숲에 제공하고 있는 혜택들이다 :
언제나 물을 확보하고 있는 상록의 겨우살이는 숲의 많은 거주생물에게 영양분 많은 잎사귀, 설탕 넥타, 쥬스, 지방이 풍부한 열매 등을 제공하는 연중 유용한 식량자원이다. 울밀한 군생을 이루며 튼튼한 줄기로 얽혀있어 작은 새들의 비밀 은신처와, 큰 새들이 집을 지을 수 있는 견고한 토대 및 멋진 휴식 공간을 제공한다.
왓슨은 호주의 유칼리나무 숲의 한 구획에서 모든 겨우살이를 제거하는 실험을 통해 이러한 혜택이 있음을 증명했다. 새들과 나무에 기어오르는 동물뿐만 아니라, 심지어 숲 바닥(forest floor)에 이르기까지, 겨우살이를 제거한 숲에서 생물 다양성은 극적으로 감소했다. 그것은 바로 신선한 잎이 땅에 떨어질 때 영양가 있는 식량급원을 제공하기 때문이다. 겨우살이의 잎을 사람이 다량으로 섭취했을 때 독성을 나타내지만, ”이 잎들은 특별한 음식덩어리”라고 왓슨은 말했다. 겨우살이가 없는 토양에서 유익한 박테리아, 곤충, 무척추동물들은 빈곤에 빠진다. 겨우살이가 없는 나무는 새의 둥지나 은신처로서의 좋은 장소가 될 수 없다.
겨우살이는 단일 종이 아니라 여러 종이 있다 : ”이들 식물은 공통된 조상의 연결 고리를 가지고 있지 않다. 왜냐하면 겨우살이는 생활양식에 따라 서로 다른 식물 집단에서 최소 5회 이상 진화되어 왔기 때문이다.” 겨우살이는 약 1,300여 종이 있다. 그들은 남극을 제외한 모든 대륙에 살고 있다. 어떤 생태학자는 겨우살이를 ”식물 종들 중에서 중추 종(keystone species)이며, 식물 집단에 대해 어울리지 않게 깊은 영향을 끼치는 생물체”(위키 백과사전)로 간주하고 있다.
스테파니 페인(Stephanie Pain)은 겨우살이 덤불에서 동면을 하는 고슴도치와 다람쥐를 포함한 겨우살이를 이용하는 동물들을 나열하고 있었다. 벌새(hummingbirds)와 매(hawks)를 포함하여 각종 크기의 새들은 겨우살이의 영양가 있는 잎과 열매로부터 도움을 받는다. 심지어 고릴라와 코뿔소도 겨우살이를 먹는다.
어떤 겨우살이 종의 씨앗은 새들에 의해서 전파된다. 그들은 새의 소화관에서 살아남을 수 있다. 그리고 씨 주변에는 접착제가 코팅되어 있어서 작은 가지에 들러붙는다. 다른 종들 중에서 특히 Arceuthobium 속의 것들은 가지에서 가지로 마치 로켓처럼 씨를 발사시킬 수 있다. 그 열매 주머니(pods)는 그것이 성숙해서 주머니가 터질 때까지 정수압을 유지한 다음, 끈적끈적한 씨앗을 88km/h의 속도로 15m 밖으로 날려 보낸다.
자연에 있는 것들은 언제나 외견상 보이는 것뿐만 아니라, 좀 더 자세히 관찰하면 할수록 놀라운 것들로 가득 차 있음을 당신은 알 수 있을 것이다. 대부분 사람들은 겨우살이를 단지 키스를 훔치기 위한 식물로만 생각한다. 이것은 시작에 불과한 것이고, 훨씬 더 많은 이야기들이 있다. 당신의 친구들에게 식물의 경이로움을 이야기해주라.
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2012/12/an-unexpected-forest-helper-mistletoe/
출처 - CEH, 2012. 12. 31.
벌레잡이 식물인 파리지옥은 여전히 신비이다.
(Venus Flytrap Still Mystifies, Inspires)
David F. Coppedge
벌레잡이 식물인 파리지옥(Venus flytrap)은 세상에서 가장 흥미로운 식물 중 하나이다. 무엇이 그것을 0.1초 만에 닫히도록 만드는 것일까? 근육이나 전선, 혹은 배터리 없이도, 우리가 이러한 작동을 모방할 수 있을까?
미국 물리학회의 유체역학(Fluid Dynamics) 분과에서 배포한 보도자료는 그 질문에 대해 다음과 같이 전하고 있었다 :
육식 식물인 파리지옥은 근육은 없지만, 단 0.1초 만에 곤충을 잡기위해 유체역학적으로 잎을 접어 낚아챈다. 이러한 놀랍도록 빠른 식물의 운동은 오랫동안 생물학자들을 매료시켜왔다. 상업적으로 이러한 파리지옥 잎의 낚아채기 메커니즘을 이해함으로, 미래의 언젠가는 명령 시에 방출되는 코팅, 접착제, 전기회로, 광학렌즈, 약물 전달 등의 제품을 개량하는데 도움이 될 수 있을 것이다.
Science Daily 지와 Live Science 지는 어떻게 식물 조직이 그토록 빠르게 반응할 수 있는지를 연구하고 있는 프랑스 팀의 연구 결과를 보도했다. 한 가지(물이 세포 내부로부터 외부로 이동한다는) 이론은 배제되게 되었다. 매튜 콜롬바니(Mathieu Colombani)가 이끄는 연구팀은 세포의 유체 압력을 측정함으로써(이것은 복잡한 실험이다), 물의 이동은 너무 느려서 파리지옥의 빠른 동작을 설명할 수 없음을 발견했다. 그들은 2012년 11월 18일 샌디에이고(San Diego)의 APU 모임에서 그 결과를 발표했다.
Live Science 지는 파리지옥을 ”세상에서 가장 경이로운 식물 중 하나”로 불렀던 찰스 다윈의 말을 인용하고 있었다. 파리지옥은 노스캐롤라이나 해안의 소택지에서 자라고 있는데, 그곳은 토양의 양분이 희박하다. 따라서 덫에 걸린 곤충들이 질소의 일부를 제공하고 있다. 악명 높은 이 식물의 명성에도 불구하고, 덫의 폐쇄 메커니즘은 그것이 발견된 이후 250년이나 미스터리로 남아있다. 콜롬바니 팀은 처음으로 세포 수준에서의 메커니즘을 시험했다. ”연구자들은 또 다른 인기 있는 설명을 실험 중에 있는데, 그것은 식물 세포벽의 탄력성(elasticity) 변화로, 잎이 불안정하게 되고 급격히 움직이는 원인이 된다”고 Live Science 지는 말했다. ”그 놀라운 식물의 빠른 닫힘을 일으키는 배후 메커니즘이 무엇이든지 간에, 그것은 의학 혹은 다른 분야에 잠재적인 응용성을 가지고 있다”고 콜롬바니는 말했다.
아이들에게 가르칠 수 있는 기회 : 부모와 아이들은 파리지옥에 매료되어 있다. 당신은 지역의 화훼단지에서 이 작은 식물을 살 수 있을 것이다. 가족을 위해 집에서 작은 파리지옥을 키워보라. 그리고 애완동물과 마찬가지로, 어떻게 먹이를 주고 보살펴야하는지를 아이들에게 가르쳐보라. 그 덫이 계속해서 낚아채기를 원하는 만큼, 아이들은 그 섬세한 식물을 보호하고 부드럽게 다룰 필요가 있음을 빠르게 배울 것이다. 바로 여기에 과학자의 눈으로 쉽게 관찰하고 실험할 수 있는 무엇인가가 있다고 그들에게 말해주라. 그러나 과학은 250년을 노력한 후에도 그것이 얼마나 우아하고 효과적으로 작동되는 지에 대해서 설명할 수 없음을 말해주라. 이 덫의 경이로운 설계에 초점을 맞추어 설명해주라. 그리고 이것을 응용하면 배터리 없이도 작동되는 멋진 장난감이나 물건을 만들 수 있음을 설명해주라. 어린이들은 과학에서 해결해야하는 매력적인 질문들이 여전히 많이 남아있다는 것을 알 필요가 있다. 그리고 이러한 수수께끼를 해결하는 것이 더 나은 세상을 만들 것이다. 과학은 추론이나 추측이 아닌, 실험적 증거로 설명할 필요가 있음을 보여주라. 어릴 때 자연의 경이로움에 호기심을 가지고 연구를 시작했던 패러데이, 주울, 그리고 다른 위대한 창조과학자들처럼, 과학은 모든 사람을 위한 것이다.
*관련기사 : 벌레는 껌? 생쥐 잡아먹는 육식식물 - 동영상 (2012. 4. 4. 경향신문)
http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=201204041527151&code=970100
2.5m 육식 식물 '새까지 집어삼킨 육식 충격' - 동영상 (2011. 12. 31. 뉴스한국)
http://www.newshankuk.com/news/content.asp?fs=1&ss=7&news_idx=201112312143071316
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2012/11/venus-flytrap-still-mystifies-inspires/
출처 - CEH, 2012. 11. 21.
식물의 경이로움이 계속해서 밝혀지고 있다.
: 식물의 명령, 통제, 정보, 통신, 오염 조절 기능들
(Olympic Plants Perform in Place)
David F. Coppedge
식물들은 땅에 뿌리를 내리고 있지만, 그들 자신의 올림픽 조직위원회를 운영하고 있었다.
명령 및 통제 센터 : 어떤 큰 조직을 운영하려면 명령과 통제가 필요하다. 식물은 한 두 가지 그러한 시스템을 가지고 있는데, 하나는 호르몬의 작용이다. 명령과 통제 센터는 응급상황에 대응하기 위해 필요하다. 식물 역시 그것을 수행할 수 있다. 식물이 이러한 기능을 얼마나 잘 수행하는지 알아보기 위해서는, PhysOrg (2012. 7. 22) 지에 게재된 ”밝혀지고 있는 식물 호르몬의 명령 시스템”을 읽어보라. 그 논문은 카네기 연구소의 왕(Zhiyong Wang)의 말로 이렇게 끝나고 있었다 :
”이 명령 시스템은 다양한 입력 신호들을 수용할 뿐만 아니라, 여러 가지들로 출력 신호들을 내보낸다. 왜냐하면 각 구성요소가 공유된 목표에 대하여 상호의존적으로 작용할 뿐만 아니라, 고유의 목표 유전자 세트에 대해 독립적으로 작용하고 있기 때문이다”. ”이러한 복잡한 네트워크는 여러 개의 층들을 포함하고 있고, 식물의 주요한 생장과 발달 과정을 조절한다. 우리는 이러한 네트워크가 고생산성 작물을 개량하기 위한 주요 타켓이 될 것이라고 믿는다” 라고 왕은 말했다.
정보 센터 : 다음과 같은 흥미로운 제목의 또 다른 논문이 PhysOrg (2012. 7. 30) 지에 게재됐다 : ”식물은 보고, 느끼고, 맛을 볼 수 있다고, 텔아비브 대학의 연구원들은 말한다”. 첫 번째 문단은 놀라움을 더하고 있었다 :
과학자들에 의해서, 인간과 다른 생물 간의 놀라운 생물학적 연결성이 점점 더 많이 밝혀지고 있는 중이다. 이제 텔아비브 대학의 연구자들은 이전에 이해했던 것보다 식물과 인간의 생물학이 훨씬 더 가깝다는 것을 밝혀내고 있다. 그리고 이와 유사한 연구는 다른 '동물'의 행동은 물론 암과 같은 질병의 생물학적 기초를 밝힐 수 있다는 것이다.
이스라엘 텔 아비브 대학의 식물학자인 다니엘 샤모비츠(Daniel Chamovitz) 교수의 새로운 책 ‘식물이 알고 있는 것(What a Plant Knows)’은 ”과학자들로 하여금 그들이 생물학에 관하여 알고 있는 것을 다시 생각하게 만들었다”고 그 논문은 말하고 있었다. ”궁극적으로 우리의 유전적 구성이 식물과 많은 점에서 공유되어 있다면, 인간으로서 우리를 특징짓는 것이 무엇인지를 다시 생각해야만 한다”고 그는 말했다. ”우리는 빛에 대한 인간의 일주기성 생체 리듬이 식물의 그것과 유사하게 반응하는 것과 같은 사실에 주목했다. 식물은 하나의 행동 신호로써 빛을 이용함으로써, 필요한 양분을 모으는 때와, 잎을 내는 시기를 알고 있다”. 그들은 또한 '냄새'를 맡고, '기억'을 할 수 있다는 것이다.
그리고 그것만으로 식물의 '감각'이 제한되는 것이 아니다. 또한 식물은 느끼고, 맛을 보는 능력을 가지고 있을 뿐만 아니라, 냄새를 발산한다. 익은 과일은 대기 중으로 '숙성 페로몬(ripening pheromone)'을 발산하는데, 이것은 덜 익은 과일에 의해 탐지되어 그들을 따르도록 신호하는 것이다. 또한 식물은 정보를 암호화하고, 저장하고, 회수할 수 있기 때문에, 다른 형태이긴 하지만 어느 정도 '기억”할 수 있는 것이다.
더욱 흥미로운 것은, 사람의 유방암과 낭포성 섬유증과 관련된 동일한 유전자의 일부를 식물이 가지고 있다는 것이다. ”식물은 이러한 질병으로 몸져눕지는 않을지 모르지만, 생물학적 기초는 동일하다고 샤모비츠 교수는 말했다”. 이 놀라운 사실은 진화론과 조화되기 매우 어렵다. 왜냐하면, 진화론에 의하면 식물과 인간의 공통조상은 미생물 시기로까지 아득하게 내려가기 때문이다.
첼시 엘러(Chelsie Eller)는 샤모비츠의 책에 대한 리뷰 글을 Science 지에 게재했다(20 July 2012: Vol. 337 no. 6092 pp. 295–296, DOI: 10.1126/science.1224876). ”그는 어떤 논쟁적인 주장을 하지는 않았지만, 우리가 알아야 될 것이 무엇인지를 다시 생각하게 만들었다”고 그녀는 결론짓고 있었다. 만약 식물이 보고, 냄새 맡고, 느끼고, 어디에 있는지를 알고, 기억할 수 있다면, 아마도 식물은 어떤 종류의 지성(intelligence)을 소유하고 있는 것이다. 과거에 당신이 무심코 지나쳤던 식물에 대해서, 다음에는 곰곰이 생각해 보는 것도 가치 있을 것이다.
통신 센터 : 들판의 야생화들이 동시에 꽃을 피우는 광경은 아름다운 것이지만, 몇 가지 질문이 생겨나게 만든다. 어떻게 야생화들은 꽃을 피우는 시기를 알고 있는 것일까? PhysOrg (2012. 7. 30) 지는 바로 그러한 질문을 연구하는 캐롤린 딘(Carolyn Dean) 교수에 대해 보도했다. 짧은 대답은 식물의 개화 유전자들은 억제제(repressors)를 가지고 있고, 이 억제제는 환경적 요소들에 의해서 제거될 때까지 꽃의 개화를 막고 있다는 것이다. ”이 기억이 작동되는 방식은 매우 잘 보존되어 있고, 그것은 인간을 포함한 많은 생물에서 작동되는 방식과 유사하게 작동된다”는 것이다.
환경 책임 : 식물은 확실히 '녹색' 에너지 사용과 오염을 조절하는 역할을 한다. 그러나 이제는 ”녹색식물이 이전에 생각했던 것보다 8배나 더 많이 도시의 거리 오염을 감소시킨다”고 미국화학회(American Chemical Society)가 말했다. 도시 설계자들은 오염제거를 위해 '도심의 골짜기'에 더 많은 담쟁이, 산울타리(hedges), 식물들을 포함시키는 것이 좋을 것이라고 PhysOrg (2012. 7. 18) 지는 보도하고 있었다.
늘 그랬던 것처럼, 이들 논문에서 진화라는 말을 거의 또는 전혀 사용되지 않고 있었다. 왜냐하면 이러한 발견들 중 어느 것도 진화론에 도움이 될 만한 것이 없었기 때문이다. 그들은 진화론에 반대되는, 즉 어떤 미생물 같은 아득히 먼 공통 조상에서 설명할 수 없는 복잡성이 나타났다는 것을 보여주고 있었으며, 암호화, 정보의 저장, 정보의 회수 등과 같은 지적설계의 명확한 증거를 보여주고 있었다. 우리의 경험으로부터 내릴 수 있는 자연스러운 추론은, 복잡성의 공통된 특징은 일반적으로 설계(design)를 의미한다는 것이다. 이러한 증거들에 대한 논리적인 결론은 분명하다. 그러면 당신은 틀림없이 당신의 주변에 있는 식물들을 더 즐길 수 있을 것이다.
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2012/07/olympic-plants-perform-in-place/
출처 - CEH, 2012. 7. 30.
