초고도 복잡성의 식물 통신 시스템은 창조를 가리킨다.
(High-Tech Plant Communication Glorifies the Creator)
by Jeffrey P. Tomkins Ph.D.
현대 사회는 최첨단 무선 및 유선 네트워크를 갖춘 하이테크 통신시스템을 통해서 중요한 정보들을 교환한다. 사람은 최근에 와서야 이 위업을 성취했지만, 하등하다고 말해지는 식물계(plant kingdom)는 창조 이후부터 이 일을 수행해왔다. 놀랍게도, 식물계는 사람이 만든 컴퓨터 네트워크에 필적하는, 유무선 통신 시스템이 모두 갖고 있었다. 식물의 통신 시스템은 전능하신 창조주만이 설계하실 수 있는 놀라운 창의력을 사용하고 있었다.
이러한 모두-아니면–무(all-or-nothing)의 복잡한 시스템은 하나씩 하나씩 점진적인 진화 과정을 통해서 생겨날 수 없다.
최근 애기장대(Arabidopsis)라 불리는 잡초 식물에서 발견된 사실은 당신이 잔디를 깎거나 관목을 다듬을 때, 식물에 대해 다시 생각하게 만들고 있었다.[1] 이 식물은 곤충에 의해서 상처를 입었을 때, 이웃 식물에게 위험을 경고하기 위해서 화학 신호를 공기 중으로 방출한다. 식물들은 신호가 수신되면, 믿을 수 없는 반응을 시발한다. 경고를 받은 식물은 방어력을 강화하기 위해서 즉각적으로 뿌리 성장을 현저히 증가시켜서, 더 많은 토양 영양분을 흡수한다. 또한 식물은 사과산(malate, 말산)이라고 불리는 화학물질을 더 많이 생산하는데, 이것은 뿌리와 결합되어있는 유익한 토양미생물을 끌어당겨 식물의 방어벽을 증가시킨다.
과학자들은 식물의 지상 부분에서 발견된 무선 통신시스템으로 인해 놀랐고, 또한 지하 부분에서 곰팡이를 데이터 도관으로 사용하고 있는, 더욱 견고한 유선 네트워크를 발견하고 더욱 놀랐다.[2, 3] 이 고효율의 시스템은 전체 식물 공동체가 하나의 그룹처럼, 쉽고 효과적으로 의사소통을 할 수 있게 해주는, 일종의 자연적 생물학적 인터넷이었다.
과학자들은 식물의 뿌리 주변 토양에 서식하는 특정 유형의 곰팡이와 식물 사이에, 상호 유익한 관계가 존재한다는 것을 어느 정도 알고 있었다. 균근곰팡이(mycorrhizal fungi)로 알려진 이러한 유익한 토양미생물은 식물의 전반적인 건강과 성장을 촉진시킨다. 또한 균근곰팡이는 곤충의 공격, 병원체, 가뭄 스트레스 등에 대처하는 식물의 능력을 향상시킨다.
그러나 이들 곰팡이는 또 다른 역할을 하고 있었다. 식물과 식물 사이의 의사소통이 균근곰팡이 연결망을 통해 토양을 가로지르며, 작은 분자들의 방출과 탐지를 통해 일어나고 있었다. 이것은 지역사회의 각 식물들을 연결하는 정보 고속도로의 역할을 하고 있었던 것이다. 식물에는 다양한 화학물질들의 조합 또는 농도의 의미를 해독하기 위한, 암호 및 해독 프로그램에 대한 정보가 내장되어 있다. 이 놀라운 기능은 빌딩 내의 컴퓨터들을 서로 연결하는 광섬유 네트워크처럼, 지하에서 자라나는 실 모양의 곰팡이들에 의해서 수행되고 있었다. 식물이 자신의 잎을 갉아먹거나 수액을 빠는 진딧물(aphids) 같은 곤충을 감지하면, 진딧물을 격퇴시키는데 도움이 되는 화학물질의 분비를 촉발할 뿐만 아니라, 진딧물을 잡아먹는 말벌과 같은, 특정 유형의 곤충을 끌어들이기 위한 특수한 화학물질의 배출을 촉진시킨다. 놀랍게도 손상을 받은 식물은 곰팡이 네트워크를 통해 연결된 다른 식물들에게도 동일한 방어 반응을 일으키도록 신호를 보낼 수 있었다.
이러한 복합적인 통신 시스템은 사람이 만든 컴퓨터 시스템이 사용하는 것과 동일한 종류의 메커니즘을 필요로 한다. 전문화된 세포 기계들과 논리회로들이 정보 기반 메시지로 이루어지질 뿐만 아니라, 대기 중으로 그리고 지하 곰팡이 네트워크를 통해 전송되는 데에 사용된다. 이러한 메시지를 전송하기 위해, 고도로 특수화 된 대기 중 분자들이 무선 통신을 위해 사용되며, 반면에 최첨단 곰팡이 도관을 따라 전달되는 특정 유형의 정보를 가진 화학물질들이 지하에서 데이터를 전송하기 위해서 사용되고 있었다. 수신하는 말단 부위에서는 고도로 특화된 센서, 인터페이스, 제어시스템, 논리회로 등이 작동하여, 특별한 방어를 위한 전체 시스템이 작동되고 있는 것이었다.
식물의 통신 시스템은 피조물에 드러나 있는 하나님의 경이로운 창조에 대한 하나의 예가 되고 있다.
이러한 모두-아니면–무(all-or-nothing)의 복잡한 시스템은 하나씩 하나씩 점진적인 진화 과정을 통해서 생겨날 수 없다. 식물의 통신 시스템은 피조물에 드러나 있는 하나님의 경이로운 창조에 대한 하나의 예가 되고 있는 것이다.
References
1. Sweeney, C., V. Lakshmanan, and H. P. Bais. 2017. Interplant Aboveground Signaling Prompts Upregulation of Auxin Promoter and Malate Transporter as Part of Defensive Response in the Neighboring Plants. Frontiers in Plant Science. 8: 595.
2. Babikova, Z. et al. 2013. Underground signals carried through common mycelial networks warn neighbouring plants of aphid attack. Ecology Letters.16 (7): 835-843.
3. Tomkins, J. P. Plants Use Underground ‘Fungal Internet’ to Communicate. Creation Science Update. Posted on ICR.org August 5, 2013, accessed October 1, 2018.
* Dr. Tomkins is Director of Life Sciences at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in genetics from Clemson University.
Cite this article: Jeffrey P. Tomkins, Ph.D. 2018. High-Tech Plant Communication Glorifies the Creator. Acts & Facts. 47 (12).
*관련기사 : 식물도 위험할 땐 소통한다? (2018. 10. 30. 아시아경제)
http://view.asiae.co.kr/news/view.htm?idxno=2018102915052087532
애벌레 공격에 '위험해!'… 식물, 통증 신호 만들어 잎에서 잎으로 전달 (2018. 9. 20. 한겨레)
https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2018/09/20/2018092000159.html
토마토, 벌레 먹자 사람처럼 ‘대화’하기 시작했다 (2021. 7. 22. 한겨레)
https://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/ecology_evolution/1004654.html
번역 - 미디어위원회
링크 - https://www.icr.org/article/10984
출처 - ICR, 2018. 11. 30.
식물 뿌리의 기원은 창조를 가리킨다.
(Secular Root Origins Appear Groundless)
Frank Sherwin
성경적 기원 모델에 의하면, 최초 육상식물(land plants)은 창조주간 셋째 날에 뿌리 시스템(root systems)을 완전히 갖춘 채로 하나님에 의해서 창조되었다. 최초의 생명체는 알 수 없는 시기에, 알 수 없는 원시대양의 어떤 곳에서, 무기물로부터 진화한 것이 아니다. 육상식물은 완전한 형태와 기능을 가진 채로, 즉 잎, 줄기, 꽃, 씨앗, 뿌리 등을 갖고 있는 완벽한 상태로 창조되었다.
놀라운 일도 아니지만, Nature 지에 실린 최근 기사는 ”육상식물 사이에서 뿌리의 기원은 단계적이고 독립적으로 생겨났다”고 기술하고 있었다.[1] 저자들은 ”4억7천만 년 전의 라이니 처트층(Rhynie chert)”에서 발굴된 아스테록실론 마키에이(Asteroxylon mackiei)라 불리는 한 석송류(clubmoss, lycopsid or lycopod)를 기술하고 있었다. 석송류 잔해들은 스코틀랜드 글라스고우의 사암층을 포함하여 다른 많은 화석 퇴적층에서도 발견된다. 연구자들은 아스테록실론 마키에이가 진화 단계에 있었고, 그것으로부터 ”근관(root cap, 뿌리의 맨끝), 근모(root hairs, 뿌리털), 내생적 발달, 내피(endodermis) 등이 모두 진화했다”고 제안하고 있었다.[1]
그러나 그것들은 어떻게 진화했는가? 오랜 시간, 무작위적 돌연변이에 의해서 우연히? 식물의 이러한 물리적 구조들은 각각 독특한 특별한 기능을 갖고 있으며, 매우 복잡하다. 예를 들어 내피(endodermis, 식물의 물과 영양소 섭취를 조절하는 층)는 중요한 생리적 과정을 조절하는, 카스파리안 대(Casparian strip)라 불리는, 뿌리 세포의 횡단 및 방사상 벽 주위에 일단의 방수물질로 디자인되어있다.
Nature 지의 논문은 뿌리가 없던, 알려지지 않은, 관다발식물의 공통조상에서부터 석송문(1,200종 이상의 살아있는)과 진엽식물(Euphyllophytes, 종자식물, 양치류, 겉씨식물을 포함하는 관다발식물 중의 한 그룹)이 유래되었다고 기술하고 있었다. 이에 반해 창조론자들은 뿌리가 없던 공통조상은 (다른 모든 추정되는 공통조상들과 마찬가지로) 결코 발견되지 않을 것이라고 예측한다.
또한, 저자들은 아무 것도 설명하지 못하는, 수렴진화라는 편리하지만 쓸모없는 개념에 호소하고 있었다.[2] 실제로 진엽식물의 진화를 추적하는 일은 화석 및 분자 데이터들의 지지를 얻지 못하고 있어서 문제가 된다.[3] 하나님은 이 광대한 석송 그룹(즉, 뿌리 축과 분열조직을 갖고 있는 아스테록실론 마키에이)를 수천 년 전에 창조하셨고, 멸종되지 않았던 종들은 어떠한 진화적 발전 없이 변화의 정지(stasis)를 보여주고 있는 것이다.
이러한 고도로 설계된 놀라운 시스템에 대한 유일한 합리적인 이유는 전능하신 창조주에 의해서 즉각적으로 동시에 창조되었기 때문이다.
식물의 뿌리는 식물을 토양에 고정시킬 뿐만 아니라, 영양분과 수분을 흡수하고, 토양 미생물과 함께 공생작용을 하는 복잡한 기관이다. 뿌리는 복잡한 자가-개조 기관이며, 어떠한 진화론적 조상 없이 화석기록에서 갑자기 나타난다. 이 새로운 연구는 이 난처한 진화론적 수수께끼를 부각시키는 역할을 하고 있었다. 이러한 고도로 복잡한 놀라운 시스템에 대한 유일한 합리적인 설명은 전능하신 창조주에 의해서 즉각적으로 창조되었다는 것이다.
References
1. Hetherington, A. J. and L. Dolan. 2018. Stepwise and independent origins of roots among land plants. Nature. 561: 235-238.
2. Tomkins, J. 2016. Convergent Evolution or Design-Based Adaptation?Posted on ICR.org July 7, 2016, accessed September 20, 2018.
3. Rothwell, G. W. and K. Nixon. 2006. How does the inclusion of fossil data change our conclusions about the phylogenetic history of Euphyllophytes? International Journal of Plant Sciences. 167 (3): 737–749.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/10918/
출처 - ICR, 2018. 10. 9.
성경에서 발견되는 식물(나무) 이야기
문흥규
임학(forestry)을 전공하여 평생을 이 분야에서 일해 온 나에게 성경에서 발견되는 식물이나 나무에 관한 이야기는 언제나 흥미를 자아낸다. 성경은 과학을 다루는 책은 아니기에, 과학적으로 실증하기에 어려운 내용이 있음이 사실이다. 하지만 몇 가지 내용들은 과학적 사실로도 분명한 것이기에, 성경을 읽을 때마다 진한 감동을 준다. 필자가 성경에서 발견한 몇 가지 식물(나무)에 관한 내용을 소개하며 같이 은혜를 나누고자 한다.
1. 매우 작은 유칼리 종자
유칼리나무는 700여 종이 되는 매우 많은 종류의 나무이다. 주로 열대지역에서 자라고 있으며, 생장이 빨라서 여러 회사에서 상업적인 조림을 하고 있다. 유칼리는 키가 2m 이하로 자라는 작은 관목의 형태에서, 60m 이상으로 자라는 큰 나무까지 다양하다. 흥미로운 것은 대부분의 유칼리 종자가 매우 작다는 것이다. 필자가 일하는 이곳에서는 유칼리 펠리타(Eucalyptus pellita)를 상업적으로 심고 있는데, 종자의 크기가 깨알보다도 작다(사진 1).
1g의 종자로부터 약 300~500본 정도의 묘목을 만들 수 있으니, 그 크기가 얼마나 작은지 알 수 있다. 이 유칼리 펠리타는 1년에 4~6m 정도 자라고, 5년 정도 자라면 키가 20m 이상이 된다. 이곳에서 심은 나무 중에는 20년이 된 것이 있는데, 키는 45m, 가슴높이 직경은 60cm로 매우 큰 나무임을 알 수 있다(사진 1). 흥미로운 점은 지금도 이 나무는 계속 자라고 있다는 것이다.
사진 1. 유칼리 펠리타(Eucalyptus pellita) 종자 및 생장. ➀종자 꼬투리(삭과), ➁정선된 종자, ➂발아된 종자, ➃20년생 성숙목의 생장(수고 45m, 흉고직경 60cm)
정말 놀라운 것은 그토록 작은 종자 안에 이렇게 크게 자랄 수 있는 나무의 모든 유전정보가 들어있다는 것이다. 이렇게 내재된 유전정보로 인해, 때에 맞게 나무는 키가 자라고, 부피가 커지며, 가지를 뻗고, 꽃을 피운다. 나중에는 수많은 종자를 맺는다. 경이로움이 아닐 수 없다. 이렇게 작은 종자 안에 수년 후 거목으로 자라는 모든 유전정보가 들어있다는 것은 창조주의 설계가 아니면 생각하기가 어렵다.
이에 반하여 울린(Ulin, Eusideroxylon zwageri)이라는 나무의 종자는 크기가 매우 크다. 울린나무는 강철나무(iron wood)로 알려져 있는데, 나무가 매우 단단하고 좀처럼 썩지 않아서 붙여진 이름이다. 그래서 이 나무로 건축을 하면, 수십 년이 지나도 부패하지 않고 그대로 유지가 된다. 나무가 워낙 단단하기 때문에 못이 잘 박히지 않고, 나무를 제재하기도 쉽지 않다. 이 나무의 종자는 크기가 매우 커서 직경 3~5cm, 길이 10~17cm에 달한다(사진 2). 종자를 싸고 있는 종피도 매우 두꺼워, 수년간 땅에 떨어져 있다가 알맞은 조건이 되면 싹이 터서 발아가 시작이 된다. 발아를 촉진하려면 종피를 인위적으로 깨트려서 종피가 제거된 종자를 심어야 발아가 된다(사진 2). 이 나무는 현재 멸종위기 종으로 보호되고 있는데, 나무의 가치가 워낙 크다 보니 과도하게 벌채하여 이용하였기 때문이다.
사진 2. 울린(Ulin, ironwood) 종자 및 발아 묘목. ➀종자껍질, ➁종피가 제거된 종자, ➂발아중인 종자, ➃묘목 생장
울린나무는 유칼리나무와 마찬가지로 동일하게 피자식물(속씨식물, Angiosperm)에 속하는 나무이다. 왜 이 울린나무는 그렇게 매우 큰 종자를 가지게 되었고, 반면 유칼리나무는 그토록 작은 종자를 가지게 되었는가? 진화론적인 해석이 궁금하다. 사실 모른다고 하는 것이 맞을 것이다.
하나님께서는 그 목적에 맞게 모든 나무들을 창조하셨다. 하나님이 창조주간 셋째 날에 땅은 풀과 씨 맺는 채소와 씨가진 열매 맺는 나무를 각기 종류대로 내라고 명령하신 말씀대로(창 1:11~12), 식물들은 이미 설계된 프로그램을 통해 자라게 하셨다. 감사하게도 우리 하나님은 모든 나무가 종류대로 자라는 것처럼, 질서의 하나님이시지, 혼돈과 무질서의 하나님이 아니시다.(고전 14:33a). 유칼리나무는 유칼리나무대로, 울린나무는 울린나무대로, 그 목적에 맞게 창조하셨고, 종자 또한 특성에 맞게 유전적 정보를 내재시켜 고유한 그 나무로 자라게 하신 것이다.
2. 식물의 광합성
광합성(photosynthesis, 光合成)이란 녹색식물이나 그 밖의 생물이 빛에너지를 이용해 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하는 작용이다. 일반적으로는 녹색식물에 의한 에너지 변환 과정을 의미한다. 녹색식물의 세포에 들어 있는 엽록체가 광합성이 일어나는 장소이다. 엽록체는 5~10μm의 크기를 가지는 타원형의 기관인데, 엽록체 안에는 틸라코이드라고 하는 납작한 주머니들이 들어있으며, 그 주변은 스트로마라고 하는 액체로 채워져 있다. 광합성은 크게 명반응과 암반응이라는 두 단계로 나뉘는데, 명반응은 빛이 있어야 진행되는 반응이며, 암반응은 빛이 없어도 진행되는 반응을 말한다. 명반응이 일어난 후 암반응이 진행되는데, 명반응은 틸라코이드의 막에서 일어나고, 암반응은 스트로마에서 일어난다.
흥미롭게도 이 식물의 광합성을 묘사하는 내용이 성경에 나와 있다.
”그들은 마치 식물과도 같다. 식물이 햇빛을 잘 받아 싱싱하게 자라며 그 가지를 뻗고 뿌리를 돌 사이에 박아 튼튼하게 돌무더기에 엉겨 있을지라도 그 뿌리가 일단 거기서 뽑히기만 하면 그 곳도 내가 언제 너를 보았느냐는 듯이 못 본 척한다” (욥기 8:16-18, 현대인의 성경).
광합성의 기본 원리를 아는 사람이라면, 누구라도 이 성경 구절은 틀림없이 광합성의 원리를 담고 있음을 알 수 있을 것이다. 나무를 전공한 필자에게도 이 성경 구절이 반갑기 그지없다. 더욱이 BC 1,500년경에 쓰여진 욥기서의 말씀 중에 이런 광합성의 내용이 나온다는 것은 감동 이상을 주기에 충분하다. 성경을 열린 마음으로 읽으면, 뜻밖에도 이런 감동을 안겨준다.
3. 적지적수(適地適樹)
적지적수란 사전적인 정의로 ”알맞은 땅에 알맞은 나무를 골라 심음”을 말한다. 이것은 세계 어디에서나 동일하게 적용되는 조림(造林; 나무를 심는 일) 사업의 황금률이다. 현재 필자는 이곳 인도네시아 열대지역에서 나무를 심는 일을 하고 있다. 이곳은 연중 날씨가 덥고 비가 자주 오기 때문에, 나무가 자라기에는 최적의 장소이다. 그러나 이곳 열대지역에서도 ‘적지적수’의 개념은 언제나 중요하며, 그래서 토양 조건에 알맞는 나무를 심어야만 나무가 잘 자란다.
몇 년 전에 이곳 조림지에서는 자본메라(Jabon merah)라는 나무를 상당히 심었다. 자본메라는 인근 지역의 섬에서 잘 자라는 토착수종이었기에, 우리는 당연히 이곳에서도 잘 자랄 것으로 기대를 했으나, 이 나무는 몇몇 장소를 제외하고는 기대한 만큼 잘 자라지 못했다(사진 3). 어찌보면 적지적수의 원칙이 무시된 장소에 나무를 심었으니 나무가 잘 자라지 못하는 것은 당연한 일이었다.
사진 3. 자본메라(Jabon merah)의 5년생 생장비교. 좌: 비적지에 심은 나무로 생장이 나쁘다. 우: 같은 시기에 심은 나무로 ‘적지적수’되어 생장이 우수하다.
한국에서도 지난 수십 년간 치산치수의 녹화 사업을 통하여 이제는 어디에 가나 산야는 푸른 숲을 이루고 있다. 국립산림과학원 등 산림청 산하 유관 기관들이 적지적수의 원칙을 가지고 나무를 심어온 결과물이다. 깜짝 놀라게도 이 ‘적지적수’의 원칙이 성경에 나와 있다. 욥기서를 보자.
”왕골이 늪지대가 아닌 곳에서 나겠느냐? 갈대가 물 없이 자랄 수 있겠느냐?” (욥기 8:11, 현대인의 성경)
이 말씀은 정확하게 적지적수의 원칙을 가르치고 있는 내용이다. 왕골은 늪지대가 적지여서, 늪에서 잘 자란다. 갈대 또한 물이 없이는 잘 자라지 못하며, 그래서 물이 가까이 있는 곳에서만 번성을 한다. 이 짧은 성경의 구절만큼 적지적수를 명쾌하게 설명해주는 곳도 없다. 나무를 연구하는 필자로서 깜짝 놀랄 기쁨을 준 성경 구절이기도 하다. 나무는 세계 어디에서나 적지적수로 심을 때 제대로 자랄 수 있다. 성경은 이 내용을 욥기서를 통해 정확히 기술하고 있었다. 할렐루야 !
4. 나무의 재생
나무는 일반적으로는 종자(씨앗)로부터 발아되어 큰 나무로 자란다. 하지만 나무에 따라서는 꺾꽂이(삽목)를 통해서도 쉽게 번식이 되기도 한다. 이렇게 꺾꽂이로 번식하는 것을 영양번식(營養繁殖: 특별한 생식기관을 만들지 아니하고 영양체의 일부에서 다음 대의 종족을 유지하여 가는 번식), 혹은 무성번식(無性繁殖)이라고 한다. 나무 중에서는 빠르게 자라는 속성수인 포를러류, 유칼리나무류, 버드나무류 등이 대표적인 영양번식 수종들이다. 욥기서에 보면 이 꺾꽂이 내용이 정확하게 기술되어 있다.
”나무는 희망이 있나니 찍힐지라도 다시 움이 나서 연한 가지가 끊이지 아니하며 그 뿌리가 땅에서 늙고 줄기가 흙에서 죽을지라도 물 기운에 움이 돋고 가지가 뻗어서 새로 심은 것과 같거니와” (욥기 14:7-9)
이곳의 조림지에서도 이러한 나무의 재생기술을 통해 숲을 재생시키고 있다. 유칼리 펠리타(Eucalyptus pellita)를 수확기에 벌채하여, 맹아(sprouts, 나무의 그루터기에서 나오는 줄기)를 유도하여 큰 나무로 키우는 방법이다(사진 4). 성경은 과학책은 아니지만, 욥기서에는 이렇게 정확한 과학적 사실이 기술되어 있는 것이다. 성경은 하나님의 영감으로 기록된 정확무오한 놀라운 말씀이기 때문이다.
사진 4. 벌채 후 그루터기에서 싹이 나와서 자라는 유칼리 펠리타. ➀, ➁벌채된 나무에서 자라는 맹아(sprouts), ➂맹아로 유도되어 자라는 나무들 (이 방법은 숲을 조성하는 한 방법이 된다).
5. 대표적인 약용식물 무화과나무
무화과나무는 뽕나무과(Moraceae)의 무화과나무속(Ficus)에 속하는 나무이다. 무화과나무는 여러 가지 약리성분을 가진 나무로, 특히 열매가 달고 맛이 있어 우리들에게도 친숙한 나무이다.
무화과는 아시아 서부 및 지중해 연안이 원산지인 아열대성의 반교목성 낙엽활엽과수로서, 재배가 쉽고 병해충 피해가 적은 편이다. 연평균 기온 15℃, 겨울 기온이 –9℃ 이상인 지역에서만 재배가 가능하다. 세계적으로 그리스와 이탈리아에서의 재배역사가 길며, 우리나라는 일본과 중국을 통하여 도입되었고, 현재 재배의 중심지는 미국 캘리포니아주, 이탈리아, 터키, 포르투갈 등이다. 특히 이탈리아와 그리스는 세계 총생산량의 2/3정도를 차지하고 있다. 우리나라에서 현재 경제적으로 재배되고 있는 곳은 전남 일부 지역에 국한되어 있고, 주로 가정에서 한 두 그루씩 심어 관상용으로 심어 열매를 이용하고 있으며, 제주도와 남해안 일대에서 재배되고 있다.
무화과는 효능이 많다. 칼로리는 약 100g에 54kal이며, 칼슘, 철분, 마그네슘과 같은 미네랄과 강력한 항산화물질인 비타민 A, K가 풍부하다. 식이섬유가 많고, 대장의 정장작용을 도와 변비에 좋다. 동의보감, 본초강목 등에서 맛이 달고 소화를 도우며, 입맛을 돌게 하면서, 설사를 멈추게 하고, 빈혈과 숙취효과가 있다고 기록되어 있다. 기타 수용성 식이섬유인 펙틴과 단백질의 분해를 돕는 피신성분이 있어, 변비와 소화기능 개선효과가 있다. 갱년기 증후군이나 생리전 증후군을 가진 여성들의 증상완화에 도움이 되는 것으로 보고가 되고 있다. 구약성경 이사야를 보면 무화과를 상처 치료에 이용한 사례가 기술되어 있다.
”이사야가 이르기를 한 뭉치 무화과를 가져다가 종처에 붙이면 왕이 나으리라 하였고” (이사야 38:21)
이사야서의 기록 연대는 약 BC 740~680년으로 지금으로부터 약 3,000년 가까이나 이전이다. 이렇게 오래 전에 무화과의 약리적 효과를 기술하고 있는 성경기록이 놀랍기만 하다. 무화과의 효능은 현대의 과학으로도 완전히 밝혀지지 않을 만큼 신비로움을 가지고 있다. 열린 마음으로 성경을 읽어보자. 그리고 우리가 배우고 익힌 전공을 통해 성경 말씀에 감추어진 놀라운 과학적 사실들을 발견하는 기쁨을 가져보자!
결론
필자는 임학을 전공하여 평생을 나무를 연구하며 살아왔다. 앞서 살펴본 성경에 나타난 식물(나무)들에 관한 과학적 사례들은 임학도로서 필자가 관찰한 제한된 몇 가지 예에 지나지 않는다. 욥기서에는 특히 과학적으로 탐구가 가능한 여러 사례들이 소개되어 있다. 우리 각자가 연구하거나 공부해온 전공분야에서, 성경에 나타난 이러한 사실들을 찾아보는 것도 흥미가 있을 것이다. 계절마다 바뀌는 형형색색(形形色色)의 나무와 식물의 아름다움을 볼 때 마다, 놀라운 창조주 하나님의 섭리를 생각하며, 감사하는 마음을 가진다.
출처 - ‘창조’ 지, vol. 194, 2018 여름호.
살아있는 오팔을 만드는 해초의 발견
(Scientists Marvel at Seaweed's Living Opals)
by Brian Thomas, Ph.D.
무지개 난파선(rainbow wrack, Cystoseira Tamariscifolia)이라고 불리는, 흔한 갈조류 해초(brown algae seaweed)가 유럽 연안을 따라, 그리고 영국의 조석 지대의 바위들 사이에서 자라고 있다. 이 해양 식물은 세포 깊숙한 곳에서, 유성의 화학물질을 사용하여 오팔(opal)처럼 보이는 것을(살아있는 '오팔')을 만든다. 이 발견은 나노공학자들을 흥분시키고 있었다. (사진은 여기를 클릭).
오팔은 옅은 무지개 색을 띠면서, 하얗고 밝게 빛나는 것으로 유명한 보석이다. 오팔 내부 깊은 곳에서, 빛은 초소형의 극히 작은 공과 같은 구조들에 의해 반사되어 튀어 오른다.[1] 브리스톨 대학교(University of Bristol)의 보도 자료는 ”그러한 구조는 나노크기의 구체들이 규칙적인 방식으로 단단히 묶여져서 생겨난다”는 것이다.[2]
한때 지구상에 형성됐던 오팔은 나노구조가 고정되어 있다. 그러나 이 특별한 해초는 매일 무지개 생성을 위한 스위치를 켜고 끌 수 있다. 해초 세포는 하루 동안 변화하는 햇빛 조건에 반응하여, 초소형 구체들을 만들고 배열시킨다. 그 연구 결과는 Science Advances 지에 발표되었다.[3]
Science Advances 보고의 수석 저자인 마틴 로페즈 가르시아(Martin Lopez-Garcia) 박사는 말했다 :
”만약 나노공학자가 이러한 해초 오팔의 동력학적 특성을 이해하고 모방할 수 있다면, 우리는 미래에 물품 포장이나 매우 효율적인 저비용 태양전지에 사용될 수 있는, 생분해성, 스위치 장착형 디스플레이 기술을 가질 수 있다.”
이 해초를 모방한 포장에는 메모를 적기위한 ”디스플레이 기술”로서 유성(oily)의 글자는 사용되지 않을 것이다. 연구자들에 의하면, 아마도 ”엽록체에 도달하는 빛을 조절하는 방식으로 메모가 쓰여질 수 있다”는 것이다.[3] 나노공학자들이 오랫동안 알고 싶어했던, 독창적이고, 효율적이며, 전환 가능하며, 친환경적인, 초소형의, 천재적 기술이 작동되고 있었던 것이다.
연구자들은 Science Advances 지에서, ”여기에 보여진 질서정연한 3D 오팔 구조와 같은, 해초에서의 복잡한 광자 구조는 그 존재 자체도 놀랍지만, 더욱 놀라운 것은 이 복잡한 구조가 역동적(dynamic)이라는 사실이다.”[3]
브리스톨의 루스 올턴(Ruth Oulton) 박사는 '다음에 여름 방학 동안에 영국 해안가의 바닷물이 들어오는 암석 지대를 방문한다면, 첨단 나노공학 기술이 들어있는 이 놀라운 해초를 발견할 수 있는지 확인하라'고 말한다.
이것은 자연적 과정으로 결코 생겨날 수 없는, 오직 창조주만이 하실 수 있었던 일이다.
무작위적인 자연적 과정으로 이러한 해초가 생겨날 가능성은 없어보였기 때문에, 그것을 발견한 과학자들은 그렇게 놀랐던 것이다. 이러한 경이로운 나노구조는 자연주의적 과정으로는 결코 생겨날 수 없는, 자연 밖에 계시는 창조주만이 오직 하실 수 있었던 일이다. 창조 주간의 첫째 날에 빛과 아침, 저녁을 창조하셨던 창조주는 아침과 저녁 동안 빛을 전문적으로 조작하고 수확하는, 살아있는 오팔과 같은, 초소형의 나노기계들을 만드는 법도 알고 계셨던 것이다.
References
1. They form fast from bacterial action underground. See Thomas, B. Opals Can Form in Weeks. Creation Science Update. Posted on ICR.org July 25, 2011, accessed April 18, 2018.
2. New type of opal formed by common seaweed discovered. University of Bristol News. Posted on bristols.ac.uk April 17, 2018, accessed April 18, 2017.
3. Lopez-Garcia, M., et al. Light-induced dynamic structural color by intracellular 3D photonic crystals in brown algae. Science Advances. 4 (4): eaaan8917.
*Brian Thomas is Science Writer at the Institute for Creation Research
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/scientists-marvel-seaweed-living-opals/
출처 - ICR News, 2018. 5. 7.
식물의 경이로운 작은 녹색 기계들
(Little Green Machines)
Pam Sheppard and Roger Sanders
창조주 하나님은 사랑의 하나님이시다. 그것을 상기시켜주는 것들은 우리 주변에 가득한데, 심지어 우리가 걷고 있는 풀밭에서도 찾아볼 수 있다.
날마다 이 작은 녹색의 기계들은 모든 생명체가 사용할 수 있도록, 햇빛을 충실하게 에너지로 변환시키고 있다. 하나님은 일상적인 것들까지도 준비해놓으셨지만, 우리는 그것에 대해 잘 생각하지 못할 때가 많다.
여름 산들바람에 흔들리는 나뭇잎, 맨발을 간지르는 부드러운 풀, 포도나무에 달려있는 탐스러운 포도, 정원에서 춤추고 있는 해바라기... 이것들은 하나님께서 우리에게 주신 다양한 식물들 중 우리가 즐기는 것들 중 일부에 지나지 않는다. 그러나 식물은 우리가 당연시하는 장면보다 훨씬 더 많은 일들을 한다. 식물이 없다면, 우리가 알고 있는 생명체들은 존재할 수 없다.
식물이 태양으로부터 양분을 생산하는 능력은 과학자들에게 알려진 가장 중요하고 복잡한 생물학적 과정 중 하나이다.
생명을 키우는 에너지 원천은 태양이다. 문제는 태양의 에너지가 사용할 수 없는 형태로 우리에게 온다는 것이다. 그래서 우리는 지구의 ”푸른 것(식물)”에 의존한다.(욥 39:8).
하나님께서는 이 놀라운 작은 기계들이 쉬지 않고 일하도록 설계해 놓으셨고, 실제로 모든 생명체에게 필요한 에너지를 생산해낸다. 동물은 물론 사람도 식물의 잎, 씨앗, 견과류, 과일, 꽃, 기타 맛있는 부분 등으로부터 에너지를 얻는다. 또한 간접적으로 우리는 초식동물로부터 에너지를 얻는다. 식물이 이러한 에너지 이용 능력을 갖추지 않았다면, 우리 모두는 죽었을 것이다.
식물이 태양으로부터 양분을 생산할 수 있는 능력(광합성, photosynthesis)은 과학자들에게 알려진 가장 중요하고 복잡한 생물학적 과정 중 하나이다. 그러나 우리는 식물에 대한 진정한 경이로움을 거의 느끼지 못한다. 겉으로 보기에는 단순한 잎에서부터 시작하여, 어린 시절부터 알고 있던 모든 식물의 경이로움들을 재검토하고, 그 안에 복잡하게 설계된 창조주의 아름다움과 정밀함에 대해 살펴보자.
잎 - 강력한 태양광 포집자
대부분의 광합성은 잎(leaf)에서 일어난다. 나뭇잎에는 여러 층(layers)들이 있다. 각 층은 다른 목적으로 설계되었다. 표면층은 일종의 경호 요원으로, 좋은 재료는 안으로 집어넣고, 나쁜 것은 막는다. 바깥쪽에는 잎의 안쪽 부분을 보호하는 큐티클(cuticle)이라고 하는 왁스 층이 있다. 표피(epidermis)라고 하는 편평한 세포의 또 다른 투명한 층은 햇빛이 들어올 수는 있지만, 빠져 나가지는 못하게 한다.
잎을 뒤집어보면, 기공(stomata)이라 불리는 작은 구멍들을 발견할 수 있다. 이 구멍은 화학물질의 유입 및 유출을 통제한다. 특별히 고안된 공변세포(guard cells)는 다른 분자를 인식하는 방법을 알고 있으며, 이산화탄소가 유입되고 수증기와 산소가 유출될 때가 언제인지, 개폐시기를 알려준다.
잎의 밑면
잎의 밑면에는 작은 구멍(stomata)들이 있다. 이 개구부는 유입되는 이산화탄소의 양과 수증기 및 산소 배출량을 조절한다.
식물 세포의 내부
잎의 어떤 조각을 취하여 현미경으로 살펴보면, 작은 공장과 기계들의 놀라운 집합을 찾아볼 수 있을 것이다. 먼저 엽록체(chloroplasts)라고 불리는 녹색의 작은 계란 모양의 기관들을 만나게 된다. 그들의 일은 빛을 화학에너지로 변환시켜 당(sugar)을 만드는 것이다. 이 '달걀들(엽록체)'은 모두 그 자체가 완벽한 공장이다. 하나의 세포에 이러한 공장들이 수십 개나 있다. 엽록체를 확대해보면, 서로 다른 많은 원자들로 구성된, 작고 복잡한 분자인 엽록소를 발견할 수 있다. 이 원자들은 올바른 순서로 연결되어 있으며, 식물의 불가사의한 제조 과정의 첫 단계로서, 빛의 각 광선에 반응하기 위해 올바른 순서로 함께 포개져있다.
광합성(photosynthesis) 과정을 간단히 살펴보자. 잘 조직된 공장의 생산라인과 같이 수백 가지의 화학반응들이 완벽한 순서로 일사불란하게 진행된다. 엽록소 판은 빛을 흡수하므로, 활발히 진동하여 에너지를 가진 전자를 방출한다. 그런 다음 단백질로 만들어진 컨베이어 벨트와 펌프는, 에너지가 공급된 전자를 작은 '배터리'로 압축한다. 다음으로, 분자로 만들어진 작은 '운반체(carts)'가 이 배터리를 효소와 유기산으로 만들어진 '탄소 봉합 기계'로 운반시킨다. 이 기계는 배터리의 전력을 사용하여, 대기(이산화탄소)에서 탄소를 취해, 그것을 우리가 먹는 음식 에너지원인 당과 전분에 결합시킨다.
핵 - 기계를 만드는 기계
엽록체는 홀로 작동될 수 없다. 엽록체는 그들을 지원하기 위한 온갖 종류의 다른 공장들과 기계들이 필요하다. 예를 들어 각 세포의 중앙에는 핵이 있다. 이것은 세포의 관리 및 기술 센터 역할을 한다. 여기서 세포를 움직이는 모든 정보가 DNA의 형태로 저장된다.
막의 층들이 핵을 둘러싸고 있다. 그들의 임무는 세포에서 필요한 다른 기계들의 부품을 제조하는 것이다. 이 층들은 단백질과 당으로부터 단지 복잡한 분자들을 만들기만 하는 것이 아니다. 그들은 이들 분자들을 떼어내고, 컨베이어 벨트처럼, 그 분자들을 필요로 하는 세포 영역으로 운반한다. 세포 주위를 둘러보면, 갈색의 콩 모양의 물체(미토콘드리아)들을 발견한다. 이 '미토콘드리아'는 엽록체에서 만든 당을 세포의 나머지 부분에서 사용할 수 있도록, 또 다른 형태의 에너지로 변환시킨다.
이 공장들과 기계들은 모두 원형질(protoplasm)이라고 불리는 젤리와 같은 액체 내에 부유되어 있다. 이 젤리는 끊임없이 돌고 있지만, 모든 부분들은 서로 의사소통을 하면서, 어디를 가야하는지를 알고 있다. 원형질과 다른 세포 부분들은 벽에 가깝게 있으며, 대부분의 세포를 채우고 있는 큰 '폐기용 가방(액포)'에 의해 그곳으로 밀려진다. 이 가방에는 물이 채워져 있고, 제조 과정에 남겨진 '쓰레기'들을 용해시킨다.
모든 '폐기물'이 '쓰레기 가방'에 들어가는 것은 아니다. 예를 들어, 산소와 수증기는 기공을 통해 사람과 동물이 사용하는 대기로 방출된다. 오직 사람이 만든 인공기계 만이 이것과 같이 '폐기물'을 처리한다!
다양한 맛의 식물들
식물들은 햇빛을 양분으로 변환시키기 위해 기본적으로 동일한 기계를 사용하지만, 두 식물이 동일하지는 않다. 하나님의 설계에 의해서, 우리는 시금치, 상추, 브로콜리... 등 많은 먹을거리들을 가지고 있다.(하나님이 우리의 식단을 이것만으로 제한할 수도 있었지만). 식물은 모든 종류의 다양한 형태를 가지고 있다. 창조주 하나님께서는 코코아에서부터, 오이, 무, 상추, 고추, 파, 마늘, 배추, 박하, 밀, 쌀, 콩, 팥, 옥수수, 토마토, 딸기, 사과, 배, 감, 참외, 망고, 파인애플, 포도, 수박에 이르기까지 상상할 수 없는 다양성과 풍성한 먹을거리로 지구를 채우셨다. 그분은 이 모든 맛과 그 맛들의 조합을 생각하셨다. 그분은 최고 요리사도 할 수 없는 놀라운 맛들을 창조해내신 분이시다. 하나님은 우리를 축복하시기를 원하셨기 때문에, 이런 것들을 만들어놓으셨다. 하나님은 자신의 오른손에 ”영원한 즐거움”(시편 16:11)을 가지시고 ”자기를 경외하는 자들에게 양식을 주시기”(시 111:5)를 원하신다.
하나님은 먹을거리(food)로서 식물을 만든 것 외에도, 많은 다른 필수적인 역할을 수행하도록 식물을 설계하셨다. 그것들은 동물을 위한 쉼터, 난방을 위한 연료, 집과 옷을 만드는 재료를 제공한다. 또한 식물은 우리에게 의약품, 접착제, 츄잉 껌을 제공해준다. 또한 끊임없이 변화하는 식물의 색깔을 통해서, 우리에게 하나님의 아름다움을 상기시켜주는 시각적 잔치를 베풀어주셨다.
이 경이로운 작은 녹색의 기계들은 창조주 하나님이 매일 우리의 육체적, 정서적 필요를 풍부하게 제공하시며, 보살피신다는 놀라운 증거인 것이다. 예수 그리스도께서 들판의 백합화를 가리키며, 그분을 따르는 사람들에게 염려하지 말라고 말씀하신 것은 이상한 일이 아니다 :
”...솔로몬의 모든 영광으로도 입은 것이 이 꽃 하나만 같지 못하였느니라 오늘 있다가 내일 아궁이에 던져지는 들풀도 하나님이 이렇게 입히시거든 하물며 너희일까보냐 믿음이 작은 자들아” (마태복음 6:29-30).
번역 - 미디어위원회
링크 - https://answersingenesis.org/biology/plants/little-green-machines/
출처 - AiG, 2008. 7. 1.
소통하는 나무들 - 식물 통신의 비밀
(Talking Trees—Secrets of Plant Communication)
Tom Hennigan
숲은 건강과 안락한 삶의 원천이다. 최근의 새로운 발견들은 숲이 우연히 발생하지 않았다는 것을 보여주고 있다. 나무들은 서로 함께 협력하고 있었다.
놀라운 우거진 숲으로 상상의 여행을 떠나보자. 나무로 그늘진 길을 걸어갈 때, 숲 바닥에 있는 축축한 이끼가 우리의 맨발에 접촉된다. 측백나무의 향기는 우리의 코를 간질이고, 여과된 아침의 빛은 우리의 눈을 매혹시킨다. 회색 다람쥐는 고목의 참나무 꼭대기에서 재잘거리고, 근처에 있는 새들은 짝짓기를 위해 지저귄다.
바쁘고 역기능적인 세계로부터 벗어나, 평화와 평온을 경험하는 특별한 장소는 어디일까! 숲에는 우리의 눈(그리고 코, 귀, 발)이 만나는 것 이상의 것들이 있다.
시편 기자는, ”밭과 그 가운데에 있는 모든 것은 즐거워할지로다 그 때 숲의 모든 나무들이 여호와 앞에서 즐거이 노래하리니”(시편 96:12)라고 선언하고 한다. 이것은 분명 하나님의 창조물들이 주님으로 인해 지상에 평화를 이루고, 다시 회복되기를 간절히 바라고 있음을 말해주는 시이다.
여러 환경 유해 요인들이 끊임없이 숲 표면을 파괴하고, 조화를 위협하고 있지만, 현대 과학의 연구들은 한때 존재했었고, 그리스도를 통해서 언젠가 복원될 조화로운 기억을 계속 유지하면서, 창조주께서 얼마나 놀랍도록 이러한 환경요인들에 대응할 수 있도록 숲을 만드셨는지를 보여주고 있다.
연구자들은 나무들이 서로 ”소통”을 하고, 자신의 필요들을 서로 공유하고 있으며, 상호 도움을 주는, 공동체를 형성하고 있다는 것을 발견하고 있다. 그렇다. 이 말은 진실이다. 그것은 자연의 경이로움, 특히 숲 생태학을 공부하면서, 인생의 대부분을 보냈던 나 같은 사람에게조차도 깜짝 놀라운 것이었다.
이제 숲은 사람이나 동물처럼 살아있지 않다는 것을 기억하는 것이 중요하다. (하나님의 말씀에 따르면 그들은 생명의 기식이 없거나, 영혼(nephesh)이 없다). 불행하게도, 오늘날 일부 연구자들은 식물이 갖고 있지 않은 감정이나 의식과 같은, 동물이나 인간의 속성을 식물에 심어 놓음으로써, 본질을 흐리고 있다. 나무를 그렇게 여길 필요 없이, 나무 자체로도 과학적으로 매력적이다.
성경에서 ”숲의 모든 나무들”이 하나님께 영광을 돌린다고 말씀할 때, 이 은유는 뜻밖에도 현실이 될 수 있다.
나무들은 어떤 위험으로부터 도망칠 수 없으며, 그들의 이웃을 방문해서 우리처럼 당분 한 컵을 달라고 요구할 수도 없다. 하나님께 대한 사람의 반역 때문에, 저주받은 타락한 세상에서, 위험을 피하고 변화하는 필요를 충족시키기 위해서, 창조주는 나무들에 독특한 능력을 심어 놓으셨다. 그들은 다른 나무들과 다른 생물들에게 도움을 요청하면서 소통을 할 수 있다. 주님께서 사람과 동물들의 먹이와 쉴 곳을 위해 식물들을 창조하셨다면, 왜 이것이 필요할까? (창세기 1:29~30을 보라). 글쎄, 한 가지 이유는 나무들은 (타락한 세상에서 개똥벌레나 곤충들이 겪는 학대와 관계없이) 미래 세대의 필요를 충족시키기 위해 생존해야만 한다는 것이다.
곤충들이 과도하게 갉아먹는 것에 대한 방어책 중 하나는 화학물질을 만들어 맛을 나쁘게 하는 것이다. 동시에 다른 화학물질은 가까이에 있는 나무에게 흉폭한 딱정벌레나 다른 곤충들이 침입했음을 경고한다. 이러한 화학물질들은 이 목적을 위해 특별히 고안된 것이다.
화학적 경고와 더불어, 일부 참나무 및 너도밤나무의 잎, 가문비나무의 침엽은 곤충 포식자가 그들을 갉아먹을 때 전기 신호를 만들어낸다. 전기적 자극은 나무의 나머지 부분에 메시지를 보내어, 1시간 이내에 맛이 나빠지게 하여, 곤충이 떠나가기를 희망하는 것이다.
아프리카 사바나 지역에서의 실험에 따르면, 기린이 도착하여 아카시아 잎을 따먹기 시작하면, 곧 식물은 먹을 수 없게 되고, 또한 주변의 나무에 경고를 보낸다. 잎사귀는 경고 가스로 에틸렌을 방출하고, 주변의 다른 나무들은 기린이 도착하기 전에, 이 냄새를 감지하고, 자신의 방어 화학물질을 생산하기 시작한다. 나무들은 기린이 그들을 먹기 전에 어떻게 가스 냄새를 맡고, 자신의 방어물질을 배치시키는 것일까? 이에 대한 더 많은 연구가 필요하다.
.아카시아 나무는 기린이 자신을 우적우적 먹을 때, 너무 먹지 못하도록 잎의 맛을 바꿀 수 있고, 다른 나무들도 똑같이 그렇게 하도록 경고할 수 있다.
배고픈 곤충들이 느릅나무와 소나무를 먹으면서 타액을 분비할 때, 나무들은 곤충의 타액을 화학적으로 분석하고, 대량으로 재생산하여, 숲의 공동체들에게 그 화학물질을 전달할 수 있다. 이것은 곤충을 잡아먹는 포식자에게 도와달라고 울부짖는 소리이다. 포식자들은 즉시 그 위치로 날아와서 나무를 공격하는 곤충들을 제거한다.
숲의 다른 생물들을 축복하기 위해서, 하나님이 처음부터 여러 냄새가 나는 화학물질을 생산하는 시스템을 설계하신 이유를 쉽게 상상해볼 수 있다. 삼림의 많은 향기들은 동물과 마찬가지로 우리에게도 여전히 즐거움을 준다. 사실, 꽃과 과일을 생산하는 나무들은 의도적으로 다양한 색상, 패턴, 향기로 감미로운 메시지를 보내어, 동물들이 와서, 탐험하고, 참여하도록 초대하고 있는 것이다.
지상의 의사소통과 마찬가지로 우리의 발아래에서도 의사소통이 일어나고 있다. 우리가 조심스럽게 삼림의 기저 표면에 있는 부식토를 제거할 수 있다면, 머리 위에 나뭇가지들의 두 배로 퍼져있는 뿌리 시스템을 볼 수 있다. 이 뿌리 시스템은 지역에 따라 0.3~1.5m 깊이에 도달한다. 놀랍게도, 뿌리는 다른 나무의 뿌리와 직접 연결될 수 있다. 나무는 자신과 같은 종류의 구성원을 구별할 수 있고, 그들과 연결될 수 있는 것이다.
한 나무가 아프면, 인근 나무가 영양분을 공유해준다.
이 현실은 숲의 나무들이 제한된 빛과 영양분을 위해서, 삶과 죽음의 생존투쟁을 벌인다는 오래된 진화론적 견해와 모순된다. 식물은 숲에서 경쟁하지만, 최근 연구는 나무들은 서로 협력하고, 서로 돕는 경우가 더 많을 것이라고 제안한다. 한 나무가 아플 때, 근처의 나무가 뿌리를 통해 영양분을 공유해 주어, 다시 잘 자랄 수 있도록 해준다는 것이다. 로지폴 소나무(lodgepole pine)의 묘목이 우거진 숲의 그늘에서 자란다면, 늙은 나무들은 어떻게든 그 묘목이 햇빛을 받지 못한다는 것을 느낄 수 있고, 그래서 그들의 영양분을 공유해줄 수 있다. 그들은 심지어 뿌리 구조를 변경하여, 묘목을 위한 공간을 열어준다.
식물들은 땅속에서 어떻게 대화를 할까? 그들은 여러 가지 옵션을 가질 수 있다. 예를 들어, 연구자들은 식물이 소리로 의사소통을 한다는 증거를 발견했다. 비록 이것이 터무니없는 소리로 들릴지 모르겠지만, 실험실 조건에서 특수한 도구를 이용하여 묘목에서 발생하는 진동을 감지했고, 220 헤르츠로 측정되었다. 실험에 의하면, 뿌리는 다른 뿌리들이 낮은 주파수를 향해 자라도록 유도하는 것으로 나타났다, 훨씬 더 많은 연구가 이루어져야 할 것이지만, 이 실험은 식물이 통신하는 방법에 대해 흥미로운 가능성을 제시하는 것이다.
나무들은 서로 이야기할 수는 없지만, 화학적 메시지로 의사소통을 할 수 있다. 또한 그들은 토양에 있는 다른 이웃에게도 이야기를 한다. 박테리아와 곰팡이와 같은 미생물들은 나무가 필요로 하는 물과 영양분을 모은다. 따라서 뿌리는 이들 생물체를 끌어들이기 위해 당분과 단백질과 같은 영양 물질을 생산한다. 한 연구자는 이것을 나무의 ‘화학적 광고’(chemical advertisement)로 기술했는데, 나무가 미생물들을 유치하고 즐겁게 해주기 위해서, '케익'과 '쿠키'를 생산한다는 것이다.
특수한 곰팡이(fungi)들은 이러한 화학적 메시지를 인식하고, 참여뿐만 아니라, 뿌리와 상호작용을 하여 파트너십을 형성한다. 예를 들어, 곰팡이는 뿌리에 들어갈 필요가 있을 때, 이것을 나무에 알리고, 나무는 곰팡이가 들어올 수 있도록, 뿌리 벽의 한 지점을 부드럽게 함으로써 반응을 한다.
곰팡이들은 그들의 몸체를 만드는 데 필요한 모든 음식(당분)을 제공 받고, 그 대신에 나무가 물과 미네랄을 얻도록 도와주고, 영양부족과 가뭄, 독성 중금속으로부터 보호하며, 어린 나무를 도와준다. 나무들은 미생물들이 토양으로부터 채굴해놓은 무기질들을 꾸준히 공급받아 가지로 운반하지 않는다면, 키가 큰 줄기를 만들 수 없다.
땅 속의 뿌리/곰팡이 사이의 통신 네트워크는 지하 인터넷과 같은 방식으로 작동된다. 균근(mycorrhizae, 균뿌리')이라 불리는 이 특별한 균류는 곰팡이 균사(fungal hyphae)라 불리는데, 긴 미세한 튜브로 얽힌 고속도로들이 나무뿌리에서 뿌리 끝까지 땅 속으로 퍼져있다. 말 그대로 두 개의 나무 뿌리 사이의 1입방피트 토양에 뻗어있는 작은 튜브들은 몇 km에 이른다.
나무들은 이러한 '지하 인터넷'이라 불리는 네트워크를 통해서 서로 강하게 소통하고 있다.
나무들은 이러한 ”지하 인터넷”이라 불리는 네트워크를 통해서 서로 강하게 소통하고 있다. 전기적 충격은 뿌리 끝에서 뿌리 끝까지 신경 같은 세포들을 통과해 지나가는데, 이러한 신호는 가뭄 상태, 포식자 공격, 중금속 오염에 대한 소식을 알려줄 수 있다.
나무들은 소리, 화학물질, 전기와 같은 복잡한 통신수단을 통해서, 함께 일하면서 숲의 모든 구성원들에게 혜택을 주고 있다. 이 복잡한 관계는 나무가 극한 온도를 조절하고, 지하수와 탄소를 보다 효율적으로 저장하며, 풍부한 산소를 생산하고, 다른 숲 거주자에게 건강한 서식처를 제공하면서, 건강한 삼림 시스템을 유지하는데 도움을 주는 것이다.
나는 만나는 모든 사람들마다 이러한 발견들에 놀라고 있었다. 사람들의 종교적 또는 정치적 견해가 무엇이든지 간에, 전 세계 사람들은 삼림을 정서적, 영적, 신체적 건강을 증진시키는 장소로서 인식하고 있다. 나무들은 먼지, 꽃가루, 오염물질, 박테리아 및 바이러스를 공기 중에서 걸러낸다. 천연림에서 심호흡을 하는 것은 말 그대로 건강한 경험이다. 연구에 따르면, 스트레스를 받고 지친 사람들이 숲을 방문하면, 휴식을 취할 뿐만 아니라, 혈압이 낮아지고, 마음의 평안이 증가된다고 한다.
이러한 현상이 때때로 과장되어, 크게 의인화(인간과 같은 형태로) 되었다는 것은 의심의 여지가 없다. 그렇다면 그리스도를 따르는 사람들은 이 발견을 어떻게 이해해야 할까?
숲을 연구해 보면, 우리는 서로 유익한 관계, 아낌없이 주는 공급, 지속적인 의사소통을 발견한다. 이것들은 창조주의 속성이 아닌가? 그것들은 창조주 하나님이 이러한 놀라운 속성들 중 일부를, 심지어 생각이 없는 생물에서도 보여주고 싶어 하신다는 증거가 아니겠는가?
로마서 1장 20절은 ”창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그 만드신 만물에 분명히 보여 알게 되나니 그러므로 저희가 핑계치 못할지니라”고 선언하고 있다. 성경은 그분은 관계를 중요하게 여기시는 분이시며(창 2장; 고전 12장), 소통하시는 분이시라는(요 1:1; 히 1장) 사실을 포함하여, 많은 하나님의 속성을 증거하고 있다. 우리가 그분의 창조세계를 볼 수 있는 눈이 있다면, 그분의 보이지 않는 무한한 특성들에 대한 가시적이고 유한한 암시들을 볼 수 있는 것이다.
모든 산림 생태학자들은 숲 안의 놀라운 상호관계와 상호작용을 보고 있다. 결과적으로, 어떤 사람들은 숲과 지구의 생물권을 살아있는 유기체라고 불렀다. 그러나 우리는 성경을 통해 사랑의 창조주가 계심을 안다. 그리스도께서는 말씀으로 당신의 창조물들을 화학물질, 소리, 전기 자극 등으로 서로 소통하는 유기체로 만들어놓으셨다. 우리는 그것에 친절하게 경청하고, 응답하도록 설계되었다. 생각해야 될 놀라운 사실은 하나님께서 우리와 소통하기를 원하신다는 것이며, 그분은 우리가 그분의 말씀에 응답하고, 또한 상호간에 서로 도와줄 것을 기대하고 계신다는 것이다.
그러나 우리는 아픈 관계와 병든 관계로 가득한, 분열과 갈등의 세상에서 살고 있다. 숲조차도 유전적 손상, 황폐, 무자비한 파괴로 인해 고통 받고 있다. 창조주에 대한 인간의 반란으로 세상에 부패가 들어오기 이전에, 숲의 잠재적인 조화는 우리에게 한때 있었던 것을 상기시켜 준다. 그러나 창조주 하나님의 아들이신 예수 그리스도께서 만물을 회복시키기 위해 사람으로 이 땅에 오셨고, 그가 다시 오실 때 이 회복을 완성하실 것이다 (요 1:1~14, 계 21:1~7).
숲에서 보내는 시간은 하나님을 묵상하고, 삶의 우선순위를 되찾을 수 있는 훌륭한 방법이다. 성경은 다음과 같이 말씀한다.
”너희는 여호와를 만날 만한 때에 찾으라 가까이 계실 때에 그를 부르라... 너희는 기쁨으로 나아가며 평안히 인도함을 받을 것이요 산들과 언덕들이 너희 앞에서 노래를 발하고 들의 모든 나무가 손뼉을 칠 것이며” (사 55:6, 12).
*관련기사 : "물이 부족해요"...말하는 식물 등장 (2019. 12. 21. YTN)
https://ytn.co.kr/_ln/0105_201912210219593554
토마토, 벌레 먹자 사람처럼 ‘대화’하기 시작했다 (2021. 7. 22. 한겨레)
https://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/ecology_evolution/1004654.html
애벌레 공격에 '위험해!'… 식물, 통증 신호 만들어 잎에서 잎으로 전달 (2018. 9. 20. 한겨레)
https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2018/09/20/2018092000159.html
식물간 의사소통 전기신호로 전송..."토양이 전도체" (2020. 7. 18. ZUM 뉴스)
https://news.zum.com/articles/61528492
번역 - 문흥규
링크 - https://answersingenesis.org/biology/plants/talking-trees/
출처 - AiG, 2017. 4. 9.
하나님은 왜 잡초를 만드셨을까?
(Why Did God Make Weeds?)
Erik Lutz
민들레(dandelion) 같은 잡초는 잔디, 정원 등을 마구 황폐화시키는 것으로 악명이 높다. 그러나 이 잡초가 가면을 쓴 축복이 될 수 있을까? 좀 더 자세히 살펴보면, 이러한 야심적이고 놀라운 식물들조차도 하나님의 훌륭한 설계를 드러내준다.
잡초(weed)란 무엇일까? 웹스터 사전(Merriam-Webster)의 정의에 따르면, 잡초란 ”자라는 곳에서는 가치가 없는 식물로서 일반적으로 왕성히 생장을 한다”고 되어 있다.[1] 간단히 말하면, 잡초는 너무 많은 개성을 가진, 쓸모없는 식물이라는 것이다.
나는 잡초, 특히 바랭이(crabgrass)에 대해 애증의 관계를 갖고 있다. 이 두려움을 모르는 식물은 한때 내가 정원사로서 맹세를 했던 공공의 적이었다. 나는 그 식물이 원예사들을 끈질기게 괴롭히고 방해했다고 확신한다. 그러한 맹렬한 강인함으로 화단이나 채소밭을 포위 공격하는 식물은 많지 않다! 그러나 하나님의 세계를 주의 깊게 관찰해보면, 바랭이조차도 어떤 목적을 위해 설계되었음을 알 수 있다.
하나님의 생태계 복원 팀
사람의 뒤를 이어, 잡초가 전 세계에 퍼져있다는 것은 우연이 아니다. 모든 하나님의 피조물 중에서 사람은 지구상에서 가장 큰 폐해를 일으킨다. 뒤뜰의 정원 가꾸기에서, 쇼핑몰 건설에 이르기까지, 사람들은 엄청나게 파고, 갈고, 닦고, 밀어버린다.
그러나 자연은 오랫동안 토양을 맨 땅으로 그냥 놔두지 않는다. 그러한 땅은 가능한 빨리 피복될 필요가 있다. 나출된 토양(exposed soil)은 적은 비에도 침식되어, 귀중한 영양소와 미네랄들이 씻겨 나간다. 햇빛은 보호되지 않은 땅을 내리 쬐게 되고, 그 표면 아래에 사는 보이지 않는 미생물의 집단을 멸절시켜 버린다.
생태계 복원 팀을 투입하라! 바랭이 같은 잡초는 하나님이 만드신 개척자 식물로서, 튼튼하지 않다면 서식할 수 없는 척박한 땅에 정착한다. 그들의 뿌리는 토양을 안정화시키고, 침식을 방지한다. 식물의 몸체는 햇볕으로부터 땅을 보호하고, 햇빛을 유기물질로 바꾸어, 나중에 그들이 죽을 때 토양으로 재활용된다.
생태계 연속성의 최전선
잡초들이 벌거벗은 땅을 점령함에 따라, 생태천이(ecological succession)라는 과정이 시작된다. 천이는 자연이라는 살아있는 공동체가 숲과 같이 성숙한 또는 '정점'의 생태계로 변화되는 과정이다. 이 중요한 자연적 과정은 노아 시대의 전 지구적 홍수로 인해 파괴됐던, 지구를 식물과 동물로 다시 채우는 방법이며, 천이는 여전히 우리 주변에서 계속되고 있다.
예를 들어, 잔디 깎기를 중단하고 그대로 놔두면, 정원에 어떤 일이 일어날까? 충분한 강우량이 있는 지역에 거주한다면, 30년 안에 당신의 정원은 숲으로 변할 것이다. 당신이 잔디를 깎을 때마다, 당신은 생태천이에 대한 시계를 되돌리고 있는 것이다.
황폐해진 지형을 치료할 때, 잡초는 생물학적 군대의 최전선에 투입되는 식물이다. 다음번에 당신이 새로 만든 화단에 잡초가 생겨났을 때, 창조주의 지혜와 관심을 보게 됨에 감사드리며, 더 많은 다년생 지표식물들을 추가시키는 것을 생각해 보라!
민들레 - 치유의 잡초
조용히 땅을 수리하는 것 외에도, 잡초들은 수천 년 동안 식품과 의약품으로 인류에게 봉사를 해왔다. 정원에서 제거 우선순위 목록에 올라있는 여러 유해한 잡초들은 약용식물로 사용됐던 오랜 역사를 갖고 있다. 일부는 야채로 수입이 됐을 정도인데, 내가 언제나 좋아하는 잡초는 민들레(dandelion)이다.
.많은 잡초들이 수분 매개자를 끌어들이고, 야생 생물을 위한 먹이와 서식지를 제공한다. (Image by Stefan Steinbauer, via Unsplash).
이 소박한 민들레는 미국에서 가장 악명 높은 잡초일 수 있다. 전국의 녹색 잔디 위에 눈에 뜨이는 노란 꽃이 보이는데, 이는 많은 집주인들의 입에 저주의 말을 중얼거리게 했다. 개인적으로, 나는 그것이 주는 색깔의 얼룩을 즐긴다.
민들레는 대부분의 정원에서 추방되었지만, 당신에게 시금치 보다 더 좋다! 녹색의 잎은 높은 함량의 비타민 A와 비타민 C, 다량의 비타민 K, 기타 중요한 영양소들을 함유하고 있다. 민들레의 뿌리와 잎은 소화기 질환을 치료하고, 간과 담낭을 회복시키는 등 의약품으로 사용했던 오랜 역사가 있다.
.아름답게 피어있는 민들레. (Images by Tommie Hansen, via Wikimedia Commons; and Tiia Monto, Wikimedia Commons).
많은 역사학자들은 민들레가 메이플라워(Mayflower) 호로 처음 북미대륙에 들어왔다고 생각한다. 오늘날에도 민들레는 전 세계 국가에서 재배되고 있다. 민들레는 뿌리로부터 잎, 줄기, 꽃까지 전체 부분이 식용 가능하다. 물론, 야생 식물을 식별할 때는 항상 주의를 기울여야 하고, 약초로 사용하기 전에는 전문가와 상담해야 한다.
잡초는 죄의 결과일까?
죄가 세상에 들어오기 전에, 하나님은 아담과 하와를 에덴동산에 두어 일을 하고 지키도록 하셨다.(창 2:15). 그들의 일에는 잡초를 뽑는 것이 포함되어 있었을까? 글쎄, 예일까, 아닐까? 아담은 해를 끼치는 유해 잡초에 대해 걱정할 필요가 없었다. 그러나 아마도 정원을 돌보는 일환으로 식물을 옮기고 다듬어야 했을 것이다. 그래서 (원치 않는 식물을 제거하는) 제초작업은 해야 할 일의 목록에 들어가 있었을 가능성이 높다.
내 경험상, 잡초를 뽑는 일은 땀을 흘려야하는 지루한 작업이 될 수 있다. 그러나 하나님의 원래 창조에서는 모든 일이 즐거운 일이었고, 어렵지 않았다. 지금도 우리는 이런 종류의 행복한 일을 일부 느낄 수 있다. 내가 가꾸는 정원에서 조용히 잡초를 뽑는 것은 온화한 여름 아침을 보내는 아주 평온한 방법일 수 있다.
안타깝게도 아담과 하와의 불순종으로, 하나님이 땅을 저주하셨고, 일은 몹시 힘들어졌다. 결과적으로, 엉겅퀴와 쐐기풀과 같은 몇몇 잡초들은 죄 이전에는 불필요했던, 고통스럽고 짜증스러운 방어구조들이 발달되었다.
”아담에게 이르시되 네가 네 아내의 말을 듣고 내가 네게 먹지 말라 한 나무의 열매를 먹었은즉 땅은 너로 말미암아 저주를 받고 너는 네 평생에 수고하여야 그 소산을 먹으리라 땅이 네게 가시덤불과 엉겅퀴를 낼 것이라 네가 먹을 것은 밭의 채소인즉 네가 흙으로 돌아갈 때까지 얼굴에 땀을 흘려야 먹을 것을 먹으리니 네가 그것에서 취함을 입었음이라 너는 흙이니 흙으로 돌아갈 것이니라 하시니라” (창 3:17-19).
오늘날 침략성 잡초(또는 그들의 전임자)로 간주되는 동일한 종류의 많은 식물들은 생태적 적소(niche)를 위해 훌륭하게 설계된 하나님의 원래 창조물로서 자라고 있었다. 민들레, 가시 없는 엉겅퀴, 심지어 바랭이(crabgrass)도 모두 하나님 창조의 나머지 부분과 완벽하게 균형을 이루고 있었다. 하나님이 땅을 저주하셨기 때문에, 이제는 조화로운 균형이 깨졌으며, 잡초는 덜 적극적인 다른 식물보다 우위를 점하게 되었다.
노아 시대의 홍수는 또한 지구상의 식물과 동물의 균형을 획기적으로 변화시켰다. 대홍수 이전에 번성했던 많은 종들이 멸종되었으며, 이후에 새로운 생태계가 형성되었다. 기회주의적 식물들은 대홍수와 그 여파에서 생존하지 못한 약한 종의 틈새를 대체했다. 식물은 특정한 적소와 위치(지역)로 특화되었다. 이것은 의도적으로 또는 우연히 사람이 도입한 침략 종이 전체 생태계를 독점할 수 있고, 그러한 자생종을 멸종시킬 수 있음을 의미한다.
잡초의 복원, 그리고 모든 것들의 복원
잡초조차도 영광스러운 구속의 미래가 있다는 것을 당신은 알고 있는가? 그렇다. 언젠가는 가시와 다른 모든 저주의 영향들은 영원히 사라질 것이다! (계 22:3)
복음으로 인해, 우리는 주 예수님께서 새 하늘과 새 땅을 다스릴 때를 간절히 고대할 수 있다 (벧후 3:13, 계 21:1-5). 창조물들은 완벽한 조화로움으로 회복될 것이고, 그리고 우리는 영원토록 하나님의 임재를 누리게 될 것이다.
”피조물이 고대하는 바는 하나님의 아들들이 나타나는 것이니 피조물이 허무한 데 굴복하는 것은 자기 뜻이 아니요 오직 굴복하게 하시는 이로 말미암음이라 그 바라는 것은 피조물도 썩어짐의 종 노릇 한 데서 해방되어 하나님의 자녀들의 영광의 자유에 이르는 것이니라” (로마서 8:19-21)
Footnotes
1. 'Weed,” Merriam-Webster.com, n.d., https://www.merriam-webster.com/dictionary/weed.
번역 - 문흥규
링크 - https://answersingenesis.org/biology/plants/why-did-god-make-weeds/
출처 - AiG, 2018. 3. 28.
페일리의 시계가 생물체 내에서 발견되었다.
(Paley’s Watch Found)
David F. Coppedge
생물체 내에 실제로 시계(watch)가 있었다. 그것은 우리 몸 안에도 있다.
시계란 무엇인가? 시계에 대한 하나의 예가 있다. 윌리엄 페일리(William Paley)는 1805년에 다윈에게 영향을 줬던 책인 ‘자연신학(Natural Theology)’에서, 그의 유명한 "시계공 논증(watchmaker argument)"을 발표했다. 페일리는 벌판에서 시계 하나를 우연히 발견했을 때, 유추해볼 수 있는 것을 묻고 있었다. 시계는 어떻게 있게 되었는가? 제작자가 있어서 제작한 것일까, 우연히 저절로 생겨난 것일까? 페일리는 설득력 있는 분석을 통해, 마이클 베히(Michael Behe, ‘다윈의 블랙박스’의 저자)의 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducible complexity, 환원 불가능한 복잡성)’과 더글라스 엑스(Douglas Axe)의 ‘기능적 전체(functional wholes)’라는 논쟁에 영향을 주었다. 페일리의 "시계공 논증"은 지적설계를 위한 논리적 주장의 기초를 놓았던 것이다.
모든 시계들이 시계는 아니기 때문에, 시계의 다른 예들이 페일리의 주장을 지지하는지를 확인해야한다. 매일 자전하는 지구를 일종의 시계라고 말하며 페일리의 주장을 논박할 수도 있겠지만, 이것은 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducibly complex)’이 아니다. 논쟁의 요점은 설계된 시계는 정확하게 시간을 가리키는, 하나의 목적을 갖기 위하여 조직되어 있다는 것이다. 자전하는 지구는 시간을 가리키고 있지 않다. 시계는 시간이 얼마나 흘렀는지를 알기 위한 목적으로 사람에 의해서 만들어진 것이다. 그리스 사람은 물시계를 갖고 있었다. 초기 중세시대의 사람들은 모래시계를 가지고 있었다. 크리스티안 하위헌스(Christian Huygens)는 진자시계를 발명했다. 과학이 발전함에 따라, 스프링과 기어를 사용하는 시계가 만들어졌고, 전자시계, 원자시계는 놀라운 정확도를 갖도록 발전되었다. 이제 시간을 측정하는 장치들은 매우 정확하여, 과학자들은 천문학적 현상과 동시화시키기 위해 수년마다 약간의 시간을 조정하고 있으며, GPS 위성에서 일어나는 극히 작은 차이도 보정하고 있다.
페일리의 비평가들은 모래시계와 같은 초기의 시간 계측 장치는 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducibly complex, IC)’이 아니라고 말할 수도 있다. 왜냐하면 자연에서 유사한 반복적인 과정은 사람에게 시간 정보를 제공할 목적으로 발생하지 않았다고 하더라도, 시간을 추론하는데 사용될 수 있기 때문이다. 예를 들어 밀물과 썰물, 나일강의 상승 및 하강, 또는 정기적인 간헐천의 분출 등이 그러할 수 있다고 주장한다. 그러나 사람의 시계는 확실히 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’이 될 수 있다. 자연주의적 과정으로 현대의 원자시계가 우연히 만들어졌을 것이라고는 아무도 생각하지 않는다.
‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’ 시계의 한 가지 특징은 기능을 수행하기 위한 스위치들이 들어있다는 것이다. 시계에서 자주 볼 수 있는 것은 어떤 작동을 켜고 끄는 기계적 장치들이다. 알람을 설정하는 것도 하나의 예일 수 있다. 오늘날 스마트폰 시계는 모든 종류의 응용프로그램들을 전환할 수 있는 스위치를 갖고 있으며, 시간이 지나면 원하는 기능을 인터넷으로 연결하여, 멀리 떨어진 곳에서 가전기기를 작동시킬 수도 있다. 모래시계는 이러한 추가적 기능들이 부족하다. 독립적인 다른 기능으로 전환될 수 있는 시계를 볼 때마다, ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’에 가까워지고 있다. 수많은 기능들을 켜거나 끄고, 동시에 외부 입력에 응답하여 반응하고, 엄격한 제약 조건 내에서 이러한 기능이 조절되고 있다면, 이것은 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’에 대한 매우 설득력 있는 사례가 된다. 1805년 시대에 페일리의 시계가 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’이었다면, 시간이 흐름에 따라 적응하고, 스위치를 켜거나 끄고, 전체를 조절하는 시스템은 얼마나 더 복잡한 것일까?
생체 시계
이제 우리는 그러한 시계가 존재한다고 말하려고 한다. 모든 살아있는 생물체 내에는 일주기시계(circadian clock, 생체시계)가 있다. Science(2018. 3. 16) 지는 최근 생체시계에 관한 논문 모음집을 발표했다. Perspective의 기사에서 밀리우스(Millius)와 우에다(Ueda)는 생물체가 일주기 메커니즘을 필요로 하는 이유와, 생체시계에 관해 늘어나고 있는 새로운 지식에 대해 논의하고 있었다 :
규칙적인 유전자 발현, 세포 활동, 또는 생리적 행동의 변화에 의해서 측정될 수 있는, 내부 생물학적 리듬인 일주기시계(생체시계)는 생물체가 환경에서 매일의 주기적 변화를 예상할 수 있도록 해준다.
.Credit: Illustra Media
인용문에 의하면, 시계 메커니즘은 일련의 정보인 유전자(genes)들에서 비롯되는 것으로, 자연의 법칙(밀물 썰물과 같은)을 따라 일어나는 단순한 주기 같은 것이 아니라는 것이다. 또한 이러한 유전자들은 세포활동이나 생물체에 중요한 행동과 활동에 대한 스위치를 켜고 끌 수 있다는 것이다. 유전자들은 햇빛과 같은 외부적 환경의 변화에 맞추어 조정될 수 있다. 생체시계가 스위치를 켜서 작동되는 기능들은 다수가 있다, 그 기사는 그것을 말하고 있었다. 그 결과는 개별 단백질이나 기관의 형성에서부터, 생물 몸 전체에 이르기까지, 모든 스케일에서 발생한다. 더욱 흥미로운 사실은 조직(tissues) 사이에서 시간을 계측하는 기능들이 서로 다르다는 것이다. 이는 일주기성 생체리듬의 조절이 각 조직, 각 장기, 전체 생물(예로 야행성 동물)에 맞추어져 있음을 가리킨다. 다음은 한 영장류인 올리브개코원숭이(olive baboon)의 조직에서 유전자 발현을 측정했을 때, 연구자들이 발견한 복잡성의 예이다 :
연구자들이 유비쿼터스 발현 유전자라고 부르는, 약 11,000개의 전사인자(transcripts)들이 64개의 모든 표본 조직에서 발현되고 있었다. 여기에는 DNA 수리, 전사, 단백질 항상성과 같은 기본적 세포기능에 관여하는 많은 유전자들이 포함된다. 이들 어디에나 존재하는 발현 유전자들의 대부분은 적어도 하나의 조직에서 주기적인(rhythmic) 것이지만, 조직 간의 주기적 유전자들은 거의 중복되지 않고 있었는데, 이것은 조직 특이적 메커니즘이 진동 발현(oscillatory expression)을 조절하고 있음을 가리키는 것이다. 예를 들어, 간에서 주기적으로 발현되는 한 유전자는 심장에서 구성 요소로써 발현되고 있었다. 유비쿼터스로 발현되는 유전자들은 기본적인 생물학적 과정들을 제어하고 있기 때문에, 그들의 발현 시기는 조직의 전반적인 기능에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 갑상선 또는 부신에서 토세포현상(exocytosis)의 일주기 조절은 내분비 인자(endocrine factors)들의 주기적 분비를 가능하게 할 수도 있는데, 이것은 토세포현상의 시기가 기능면에서 덜 중요한 다른 장기와 비교된다.
전장 유전체 시계
Science(2018. 3. 16) 지에 게재된 또 다른 논문에 의하면, 전장 유전체(whole genome)는 그 자체가 일주기 항상성을 유지하도록 조직화되어 있다는 것이다. 즉 외부적 섭동에도 불구하고, 정확한 시간 계시가 가능하다는 것이다.
유전체의 먼 부위 사이의 물리적 접촉 가능성에 대한 지도(maps)는 유전체가 고도 국소적인 인트라도메인 염색질섬유(intradomain chromatin-fiber)의 접촉 빈도를 보여주는, 위상학적 관련 도메인(topologically associating domains, TADs)으로 조직되어 있음이 밝혀졌다. TAD가 억제됨으로써, 증강 프로모터(enhancer-promoter, E-P) 접촉의 특이성이 증가된다는 것을 고려하여, TAD 형성의 메커니즘과 동력학이 심도 있게 연구되고 있는 중이다.
.Credit: Illustra Media
유전자 발현을 조절하는 이 조직은 항상성에서 예상되는 것처럼 매우 특이적이다. 그러나 그것은 또한 유연성을 보여준다. Science(2018. 2. 8) 지의 또 다른 논문은 생체시계가 안정적 일뿐만 아니라, 변화하는 조건에도 적응할 수 있다는 것을 보여주고 있었다 :
외부 신호에 반응하여 표현형을 변화시킬 수 있는 힘인, 표현형의 유연성(plasticity)은 환경 변화에 적응할 수 있게 해주고, 탄력적인 유전자 조절을 필요로 한다. 적응적 유연성의 한 정교한 예는 생리학, 대사활동, 행동에서 24시간 주기를 확립해주는 일주기 생체시계이다. 빛과 음식 섭취와 같은 외부의 시간 신호가 변동될 때, 재설정될 수 있기 때문에, 일주기성 항상성은 빛에 민감한 생물체가 매일의 환경 주기를 예측하고 적응할 수 있게 해준다. 1274 페이지의 이 이슈에 대한 글에서, 김(Kim et al.) 등은 쥐에서 생리적 일주기 동안 전사 유연성에 대한 유전체 전체의 복잡성을 엿볼 수 있게 해주며, 이것은 우리에게 생체시계의 조절 실패와 관련된 질병들을 이해할 수 있게 해준다.
세포주기 시계
또 다른 유형의 시계는 과정들이 적절한 순서로 일어나도록 보장하고 있기 때문에, 낮 시간을 알 필요가 없었다. 사업 프로젝트 관리자들은 다른 단계를 시작하기 전에 완료해야 할 단계와 같은, 프로젝트 단계들의 순서들이 배치되어 있는, 간트 차트(Gantt charts) 또는 퍼트 차트(Pert charts)와 친숙하다. 프로젝트 책임자는 단계마다 이루어져야하는 사건에 기초하여, 다음 단계를 진행할지 안할지를(go or no-go) 결정하기 위한 체크 포인트를 설정할 수 있다. 그것이 세포가 하고 있는 것이었다. 세포는 자신을 복제할 때 정확히 그러한 일을 하고 있었다. Phys.org(2018. 3. 26) 지는 단백질들이 세포주기를 어떻게 조절하는 지를 보여주고 있었다.
.Credit: Illustra Media
세포 분열(cell division)은 모든 생명체의 기초이다. 이 복잡한 과정에서 가장 작은 오류조차도 암과 같은 중대한 질병을 일으킬 수 있다. 특정 단백질은 적절한 세포분열을 위해서, 특정 시간에 켜지거나 꺼져야 한다. 마틴 루터 대학의 생물물리학자이자 의학생화학자인 할레 비텐베르크(Halle-Wittenberg)는 이 과정의 기본 메커니즘을 설명했다. 그들은 세포의 서로 다른 신호전달 경로가 어떻게 단백질들의 구조를 변화시켜 정확한 시기에 정확한 방향으로 세포 분열주기를 유도하는지를 보고했다. 연구자들은 그들의 발견을 National Academy of Sciences의 Proceedings 지에 발표했다.
세포 주기는 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducibly complex, 환원 불가능한 복잡성)’이라는 것을 누구도 의심하지 않는다 :
세포주기는 극도로 복잡하고 정확하게 진행되는 과정이다. "모세포는 기존 유전자들을 두 배로 갖고 있는데, 딸세포로 나눠진다. 이렇게 하기 위해서는, 매우 특정한 시기에 수많은 유전자들의 스위치를 켜고 꺼야한다"라고 MLU의 생물물리학자인 요첸(Jochen Balbach) 교수는 말한다. 세포주기는 여러 단계들로 세분화 된다. 이들은 CDK 억제제(CDK inhibitors)라 불리는 억제 단백질로 알려진 것들에 의해서 조절된다. 적색 신호등처럼, 이들 단백질들은 세포가 관련 시작 신호를 줄 때까지, 다음 단계로의 전환을 차단한다.
결론
페일리의 시계가 발견되었다. 그것은 벌판에서 발견한 시계처럼, 항상 생물체의 몸 안에 있었다. 흥미로운 점은 그 시계는 페일리가 상상했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것이다. 벌판에서 발견된 비교적 간단한 시계도 지적설계를 추론하기에 충분했다면, 앞에서 기술한 조절되고, 유연하고, 주기적인, 극도로 정교한, 초미세한 생체시계들은 더더욱 우연히 생겨나기 어려운 것들이 아니겠는가?
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진화론자들은 의심할 여지없이, 모든 복잡성과 함께 사람의 24시간 생체시계도 진화된 것이라고 주장할 것이다. 일부 초기 미생물은 일주기 활동을 조절하는 것이 유익하다는 것을 알게 되었고, 이후 생물에서 그것은 더 좋아졌고, 장구한 시간이 흐른 후에, 우리 몸에 생체시계가 있게 되었다고 주장할 것이다. 이 주장에 어떻게 반응해야할 지를 생각해 보라. 우리는 앞으로의 자연선택에 대해 더 많은 글들을 게재할 것이지만, 3월 13일의 글부터 살펴보라 : “자연선택인가? 아니다. 운자선택이다.“ 진화론적 적응이란 무엇인가? 그리고 자연선택(선택은 기존에 있던 것들 중에서 고르는 일)이 새로운 기능이나 기관을 창조해낼 수 있는가? 새로운 기관에 대한 유전정보들은 어떻게 생겨났는가? 정보도 무작위적인 과정으로 생겨날 수 있는가?
*관련기사 1 : [2017 노벨 생리의학상] 생체 시계의 비밀을 밝힌 과학자들 (2017. 10. 2. 동아사이언스)
http://m.dongascience.com/news.php?idx=20007
생체시계: “낮과 밤 따라 몸은 하루주기로 돌아간다” (2017. 10. 10. 사이언스온)
http://scienceon.hani.co.kr/553479
생체시계 비밀 밝힌 美과학자 3명 노벨생리의학상 수상 (2017. 10. 2. 연합뉴스)
https://www.yna.co.kr/view/AKR20171002045252009
똑딱똑딱~ 내 몸엔 생체시계가 있다! / YTN 사이언스 (동영상)
https://www.youtube.com/watch?v=CMNxCVqswdE
*관련기사 2 : 생체시계 반란으로 어둠 속의 스트레스 불면 (2010. 12. 30. 경향신문)
https://www.khan.co.kr/life/health/article/201012302051235
생체 시계, 면역 반응과 밀접한 영향 있다 (2019. 9. 27. 헬스인뉴스)
http://www.healthinnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=11724
스트레스, 생체 리듬 교란 통해 비만 유발 (2022. 8. 21. 메디컬투데이)
https://mdtoday.co.kr/news/view/1065571429109000
생체시계, 뇌졸중·우울증에 큰 영향 (2023. 4. 17. 팜이데일리)
https://pharm.edaily.co.kr/news/read?newsId=01220166635577104
*관련논문 : 생체리듬과 신경내분비 시스템. Endocrinol Metab, 2010. 12)
https://synapse.koreamed.org/upload/synapsedata/pdfdata/2008enm/enm-25-249.pdf
식물의 생체시계 조절과 저온내성간의 상호 작용 연구
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO201800043291
출처 : CEH, 2018. 3. 30.
주소 : https://crev.info/2018/03/paleys-watch-found/
번역 : 미디어위원회
식충식물인 낭상엽(벌레잡이통풀) 식물의 독특한 설계
(Pint-Size Predators. The Carnivorous Australian Pitcher Plant)
Ron Dudek
죄로 저주받은 이 세상에서 위험한 육식동물을 생각할 때, 우리는 보통 사자, 호랑이, 곰 등을 생각한다. 반면에 식물은 아름다움, 화려한 색깔, 맛있는 열매 등의 이미지를 불러일으킨다. 그러나 식충식물인 호주 낭상엽 식물(pitcher plant)은 그러한 이미지가 아니다!
식물에는 600종이 넘는 육식식물(carnivorous plants)들이 있다. 이러한 식물들은 곤충은 물론 올챙이나 개구리 같은 작은 동물들도 유인하여, 포획하고, 죽이고, 소화시킨다. 하나님께서 식물을 창조하셨을 때, 식물들을 사람과 모든 동물들이 살아가기 위한 먹을거리로서 선한 것으로 창조하셨다.(창 1:11-13, 29-31). 그러나 오늘날의 육식식물은 이 세계가 얼마나 뒤죽박죽인가를 보여준다. 아담의 불순종이 있은 후에, 하나님은 땅에 저주를 내려 '가시덤불과 엉겅퀴'(창 3:17-18)가 나게 하셨다. 선한 것으로 창조됐던 식물이 이제는 해로운 것이 될 수 있게 되었다.[1]
육식식물은 다양한 모양과 크기로 나타나지만, 그러나 가장 탐욕스러운 것은 낭상엽 식물(pitcher plants, 벌레잡이통풀)이다. 이 식물은 주머니 모양의 나뭇잎으로 먹이를 유인하여 포획한 후, 식물에 의해 생성된 특수 화학물질로 먹이를 소화시킨다. 가장 큰 것 중 하나는 북아메리카에 있는 사라세니아(Sarracenia) 낭상엽 식물이다. 일부 종은 3m 이상 자랄 수 있다. 최근 필리핀에서는 소화된 쥐(rats)의 잔해가 들어있는 큰 주전자 모양의 낭상엽 식물이 발견되었다 !
북아메리카 종에는 호주 낭상엽 식물의 현저한 특징을 가진 종은 없다. 호주 서부에는 낭상엽 식물인 세팔로투스(Cephalotus follicularis)가 있다. 그것은 늪지의 가장자리를 따라서, 영양분이 부족한 축축한 토양에 서식한다. 이 '약탈 식물'의 주머니 모양을 닮은 잎은 거의 3인치 (7.5cm)를 넘지 않으며, 대다수는 1인치(2.5cm) 정도이다.
일반적인 낭상엽 식물은 경첩(hinge)이 달린, 뚜껑이 조금 열려져 있는 소형 커피포트와 비슷하다. 움직이지 않는 뚜껑은 빗물이 들어가지 않도록 해준다. 바깥쪽 몸통에는 3개의 늑맥(ribs)이 있으며, 주머니 모양의 입구까지 수직으로 강모(bristles)가 덮여 있다. 늑맥과 강모는 먹이를 테두리 위쪽으로 안내하는 것으로 여겨지며, 거기에는 감미로운 꿀이 과도하게 코팅되어, 내부가 내려다보이는 가장자리로 먹이로 유인한다. 페리스톰(peristome)이라고도 알려진 테두리(rim)는, 여러 개의 늑맥이 날카롭고 가시처럼 생긴 구조로 끝나는데, 그것은 주머니 모양으로 만들기 위한 것이다. (이 날카로운 아래쪽을 가리키는 고리는 동물원에 포위된 곰 주위의 금속 스파이크처럼 보인다). 곤충이 꿀을 따라서 이 날카로운 고리의 끝 부분까지 따라 가면, 거기에서 미끄러져 주머니로 떨어진다.
낭상엽 식물은 먹이가 도망가지 못하도록 여러 가지 메커니즘을 사용한다. 첫째, 낭상엽(pitcher)에는 소화 효소가 섞인 액체가 들어 있다. 둘째, 낭상엽은 내부 벽이 미끄럽도록 설계되었다. 셋째, 주둥이나 깃(collar) 위로는 가시(spike)가 있다. 그래서 만약 먹이가 액체에서 올라와 벽을 기어 올라갈지라도 주둥이에서 나오는 것은 극히 어렵다. 마지막으로, 주둥이에는 날카로운 아래쪽으로 향하는 스파이크가 있다. 결국 포획된 먹이는 익사되고 소화된다.
낭상엽 식물 세팔로투스의 절묘한 설계는 우리 하나님의 놀라운 독창성과 창조성을 상기시켜 준다.(롬 1:20). 우리는 이 작은 식물이 어떻게 영양분이 부족한 토양에서 먹이를 보충하며 살아가는지에 대해 경탄하지 않을 수 없다. 그러나 그것의 가시 같은 구조는 또한 이 세상이 저주받았음을 우리에게 상기시켜 준다. 또한 그러한 타락한 피조물은 창조물이 다시는 저주가 없는 상태로 회복될 것임을 우리에게 상기시켜 준다.(사 11:6-9, 행 3:21, 계 21:4).
Footnotes
1.The harmful designs of carnivorous plants indicate that they resulted from the Curse. Creation biologists are researching several possibilities. See the 'Curse” issue of Answers, July–Sept. 2009, especially 'Design in the Curse,” p. 31.)
번역 - 문흥규
링크 - https://answersingenesis.org/biology/plants/pint-size-predators/
출처 - AiG, 2012. 8. 26.
사탕무 - 겨울철의 새로운 제설제
(Sugar Beets—Farm-Fresh Deicers)
Don DeYoung
세계 설탕의 3분의 1은 사탕무(sugar beet)에서 나온다. 그 이유만으로도 우리는 이 놀라운 식물에 대해 감사해야만 한다. 그러나 하나님은 이 덩이식물에 다른 귀중한 특성을 저장해 놓으셨고, 우리는 그것을 이제 막 이용하기 시작하고 있다.
북반구의 나라에서 날씨와 관련된 가장 큰 위험은 겨울마다 눈이 내린다는 것이다. 눈이 내리면 도로는 얼어붙고, 자동차 사고가 증가한다. 결빙되는 도로에 대해 우리가 무엇을 할 수 있을까? 전통적으로, 최선의 방법은 모래와 화학 염으로 처리하여 도로의 얼음을 처리하는 것이 최선의 방법이었다. 소금은 얼음과 눈과 섞여 물의 결빙 온도를 낮추어 도로의 얼음을 해동시킨다. 그러나 이 방법에는 몇 가지 단점이 있다. 결과물인 소금물과 유출수는 다리와 자동차를 부식시키며, 도로 변의 식생을 파괴하고, 수로(waterways)를 오염시킨다. 또한, 소금은 희석되기 때문에 온도가 20°F (-6.7°C) 이하로 떨어지면, 일반적으로 얼음을 녹일 수 없다. 놀라운 새로운 제설제(deicer, 동결방지제)가 제안되었는데, 바로 사탕무(sugar beet) 주스이다. 사탕무는 전 세계적으로 자라고 있고, 전 세계 설탕의 30%를 공급한다. 설탕이 추출되면 사탕무 주스(beet juice)라고 불리는 펄프 액상 찌꺼기가 남는다. 인기 있는 정보에 따르면, 한 정유공장 근로자가 겨울철 내내 사탕무 주스가 들어있는 연못은 결빙되지 않음을 발견했다는 것이다.
연구에 따르면, 사탕무의 화학 구조에는 자연적 부동액(natural antifreeze)이 존재하는 것으로 밝혀졌다.[1] 이러한 특성은 빙점 이하의 온도에서 자라는 사탕무를 보호하고 있었다. 또한 사탕무 주스는 도로에도 적용할 수 있었다. 시험 결과에 따르면, 사탕무 주스와 염화물을 섞으면 -30°C (-22°F) 이하의 온도에서 효과적인 제빙 염수가 만들어진다.[2]
소금(salt)이 여전히 필요하지만, 그 양을 크게 줄일 수 있다. 사탕무 주스와 소금 혼합물은 보통 얼룩을 만들지 않으며, 도로 표면과 차에서 쉽게 세척된다. 2008년에 뉴스로 크게 보도됐던 새로운 제설제인 사탕무 주스가 얼음으로 뒤덮인 도로에서 사용되지 않는 이유는 무엇일까?[3] 사탕무 주스가 설탕을 추출하고 남은 찌꺼기라 할지라도, 그것을 제설용 소금과 결합시키는 과정은, 소금 가격의 두 배나 되기 때문이다. 냄새에도 문제가 있다. 따뜻한 날에 그것을 처리한 도로에서는 간장 소스 냄새가 난다.
그러나 이것의 미래는 유망하다. 사탕무는 전 세계 사람들에게 영양을 공급하며, 현재 이것의 부산물은 겨울철 도로를 보호할 수도 있다. 사탕무 추출물은 생분해성이 있으며, 염화물의 단독 처리보다 훨씬 더 친환경적이다. 이것은 우리가 환경문제를 해결하고, 신제품을 개발하는 데 도움이 되는 자연소재 목록에 추가될 수 있다. 이러한 설계적 특성을 갖고 있는 피조물들은 전 세계에 가득한데, 그 중 많은 것들은 아직 발견되지 않고 있다.
하나님의 지문(God’s fingerprint)은 사방에 널려 있으며, 심지어 사탕무에도 들어있는 것이다.
Footnotes
1. Antifreezing and Deicing Composition and Method, Patents, July 27, 2000.
2. Monique Beaudin, How to Beet the Montreal Winter, Montreal Gazette, December 4, 2010.
3. Kyle Robertson, Cities, States Testing Beet Juice Mixture on Roadway, USA Today, February 21, 2008.
번역 - 문흥규
링크 - https://answersingenesis.org/biology/plants/sugar-beets-farm-fresh-deicers/
출처 - AiG, 2017. 1. 2.
