파동 성장을 하는 식물
(Pulsating plants)
식물(plants)은 행성 지구의 푸른 나무들을 연구하는 연구자들에게 끊임없이 놀라움을 더해주고 있다. 식물의 복잡성에 대한 새로운 발견이 있을 때마다[1, 2], 우리는 식물에 대해 아는 것이 적다는 것을 깨닫게 된다.
특히 이러한 놀라움은 땅 속의 식물 뿌리에서 더욱 그러한데, 일반적으로 뿌리는 잎, 줄기, 꽃과 같은 지상에 있는 부분보다 연구하기가 더 어려웠다.
그러나 기술의 발전과 함께, 뿌리 생장의 신비가 점차 밝혀지고 있다.
예를 들어, 위스콘신 대학의 식물학자 사이먼 길로이(Simon Gilroy)가 이끄는 연구팀은 정교한 비디오 영상 기술을 이용하여, 뿌리털(root hairs)로 알려진 뿌리세포 각각의 섬세하게 확장되는 생장 모습을 촬영할 수 있었다.[3]
식물 뿌리를 덮고 있는 이 길쭉한 피질의 돌출부위는 문자 그대로 수백만 개가 있다. 뿌리털이 식물 근계의 표면적을 엄청나게 증가시키고, 따라서 물과 미네랄 영양소를 얻을 수 있는 토양 용적을 증가시키고 있다는 것은 오랫동안 잘 알려져 있었다. 그러나 뿌리털이 어떻게 정교하게 형성되고 자라는 지는 하나의 미스터리로 남아 있었다.
길로이의 연구팀이 카메라로 뿌리털을 촬영했을 때, 놀랍게도 그들이 예상했던 느리고 꾸준한 자라남은 볼 수 없었다. 대신에 그들은 매 20초 정도마다 주기적으로 파동(pulses) 생장을 하는 뿌리털을 보았던 것이다. 좀 더 자세히 조사해본 결과, 그 파동은 뿌리털 선단의 급격한 산도(pH) 변화와 또한 특정 반응성 화합물 농도와 연관되어 있었다.
이 발견은 식물은 느리지 않고, 정적이지 않으며, 상상했던 것보다 훨씬 더 복잡하고 정교하다는 것을 보여주었다.
”식물은 단지 자기 위치에 고정되어 있고, 그저 태양 빛을 받고 살아가는 생물로 생각했던 것보다 실제로 훨씬 더 역동적”이라고 길로이는 말했다.[4] 실제로 식물은 흔히 동물 반응에서만 있는 것과 같은 신속성을 가지고, 초나 밀리초의 시간 척도로 지시에 반응하고 있었다.
더욱이 길로이가 설명했던 것처럼, 동물세포와는 달리 커지는 식물세포들은 셀룰로오스로 이루어진 세포벽과 싸워야 하는데, 그 벽은 강철보다 무겁고 강한 것이다. 셀룰로오스의 강화 강도는 내부의 엄청난 수압(팽압, turgor)으로부터 세포가 붕괴되는 것을 막아준다. 그러나 뿌리털의 선단이 자라기 위해서는, 세포는 어찌되었든 터지지 않고, 내부 압력으로부터 충분히 늘어날 수 있도록 유연하게 세포벽을 만들어야만 한다. 일단 세포 확장이 일어나면 뿌리털 선단 바로 뒤의 벽을 빠르게 강화해야만 한다.
지구상의 식물세포가 이러한 일을 수행할 수 있도록 한 것은 도대체 무엇인가? 식물학자 길로이인가? 우연인가?
”어떻게 식물세포는 어느 곳의 벽은 단단하게 만들고, 어느 곳의 벽은 느슨하게 만드는 것을 알았을까? 그리고 그것을 그토록 정교하게 조절하여, 팽압이 세포를 터트리거나 죽지 않도록 했을까”. ”그것은 언제나 미스터리였다. 지구상의 식물세포가 이러한 일을 수행할 수 있도록 한 것은 도대체 무엇인가?”라고 길로이는 말했다.
길로이와 그의 동료들은 아마도 식물세포가 산도 경사를 만들기 위해 주의 깊게 양자(protons)를 세포벽 안으로 펌프하고, 그 결과 뿌리털의 꾸준한 신장(elongation)을 발생시켰을 것이라고 생각했었다. 그러나 앞에서 언급한 것처럼, 그들은 파동하는 성장을 보았다. 그것은 정말로 양성자에 의해서 조정되지만, 예상했던 것보다 훨씬 활기찬 방식으로 자라나고 있었던 것이었다.
양자(protons)가 세포벽 안으로 흘러들어갈 때, 세포벽은 늘어나고, 뿌리의 선단은 길어진다. 그러나 식물세포는 거의 즉각적으로 다시 흡입한 양자를 내뱉는다. 그리고 셀룰로오스 가닥은 세포벽을 다시 강화시키기 위해 제자리로 고정된다. 잠시 멈춘 후에 그 주기는 다시 반복되는 것이다.
왜 이들의 생장은 지속적인 신장을 하는 대신에, 파동을 하며 생장하는 것일까? 길로이는 뿌리털이 너무 많이 약해져 붕괴되는 위험을 막기 위해, 그것을 멈추기 위한 재빠른 ”숨고르기”를 하는 것으로 추론했다. ”거기에는 세포가 안전한지를 보기위한 감속과 기다림에 관여하는 많은 조절들이 있다 ”고 그는 설명했다.
이러한 파동 성장의 화학적 조절은 고도로 복잡하다. 길로이는 여전히 모르는 것이 더 많이 있다는 것을 인정하고 있었다. ”모든 것이 협력적으로 조절되고 있다. 그것은 마치 춤과 같다. 분당 세 번 일어나는 완전히 복잡한 발레 춤 말이다” 그는 말했다.
모든 위대한 발레에는 안무를 만들고 편성한 사람이 있는 것처럼, 우리가 인식하지 못한 채, ”완전히 복잡한 발레”가 오랫동안 우리의 발아래 땅속에서 반복적으로 진행되고 있었다는 사실은 이것이 누군가에 의해서 만들어졌음에 틀림없음을 가리키고 있는 것이다. 성경은 그 안무가가 누구인지를 우리에게 말씀해주고 있다.
”그가 가축을 위한 풀과 사람을 위한 채소를 자라게 하시며 땅에서 먹을 것이 나게 하셔서” (시 104:14)
”그런즉 심는 이나 물 주는 이는 아무 것도 아니로되 오직 자라게 하시는 이는 하나님뿐이니라” (고전 3:7)
References
1.Scientists admit they have much more yet to learn about the plant’s inner workings. For example, the intricate complexity of the chemistry behind photosynthesis—the conversion of sunlight into usable energy—which bioengineers are eager to copy. See: Can we make 'green energy” as plants do? Creation 31(3):8, 2009.
2.Even the more visible exterior parts such as flowers continue to reveal hitherto unrealized features. High-speed video cameras recently showed the bunchberry’s pollen catapult (designed like a medieval trebuchet) to be the fastest natural catapult yet discovered. Catchpoole, D., Bunchberry bang! Creation 31(2):32–34, 2009; creation.com/bunchberry.
3.Monshausen, G., Bibikova, T., Messerli, M., Shi, C. and Gilroy, S., Oscillations in extracellular pH and reactive oxygen species modulate tip growth of Arabidopsis root hairs, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 104(52):20996–21001, 26 December 2007.
4.Fisher, M., What lies beneath: Growth of root cells remarkably dynamic, study finds, University of Wisconsin news release, <www.news.wisc.edu/14505>, 3 December 2007.
번역 - 문흥규
링크 - http://creation.com/pulsating-plants
출처 - Creation 32(2):36–37, April 2010
구분 - 3
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5763
참고 : 5754|5746|5738|5735|5700|5654|5046|3183|2347|4834|5736|5692|5663|5655|5571|5554|5526|5477|5475|5432|5430|5391|5363|5341|5292|5137|5123|5045|6200|6114|6056|5956|5933|5788|5774
전기 발생 생물에 대한 놀라운 사실들
(Shocking Facts About Electric Life)
David F. Coppedge
발전소가 있는 식물에 관해 이야기해 보자. 여러분은 식물이 전기(electricity)를 사용하고 있다는 것을 알고 있었는가? 몇몇 물고기들은 전기 기관을 이용하여 먹이를 탐색하거나 기절시킬 수 있다.
발전소가 있는 식물 : Nature(2013. 8. 21) 지는 식물에서 어떻게 전기적 신호가 생산되는 지를 논의하고 있었다. 파리지옥과 '감수성 식물”들은 전기에 의해 시발된 비근육성 잎 운동의 놀라운 예로 알려져 있지만, 그 이상의 사실이 있다 :
포유동물의 신경계는 초당 100m에 이르는 속도로 전기신호를 전달할 수 있다. 식물은 움직임 없이 살아간다. 비록 식물은 신경계가 없지만, 어떤 식물, 가령 미모사(Mimosa pudica)와 파리지옥(Venus flytrap, Dionaea muscipula)은 빠르게 잎 운동을 시발하기 위해 전기신호를 사용하고 있다. 이 식물에서 신호 전달은 초당 3cm 속도로 발생한다. 이것은 홍합의 신경계에서 관찰된 속도와 비견할만한 것이다. 이 논문의 422 페이지에서, 모사비(Mousavi) 등은 어떻게 식물들이 전기신호를 만들어 생산하는 지의 매혹적이지만 난해한 문제를 설명하고 있었다. 저자들은 잎의 상처에 의해서 시작되는, 그리고 이웃 기관으로 퍼져나가는, 전기 파동의 유도에 필수 요소인 두 글루타메이트 수용체 유사 단백질(glutamate-receptor-like proteins)을 확인하였다. 이것은 잠재적인 초식동물의 공격에 대한 방어 반응을 증진시키기 위한 시도이다.
잘려진 잎이 전기 경고를 보낼 것이라고 어느 누가 생각했겠는가? 흔히 있는 물냉이(thale cress)의 실험에서, 유충이 기어갈 때는 어떤 반응도 없었지만, 잎을 먹을 때는 분당 9cm의 속도로 전기 신호가 퍼지는 것을 보여주었다. ”그 전기 신호의 전달은 잎의 상처부위 바로 위아래에서 가장 유효했다.” ”이 잎들은 식물 맥관 구조로 잘 연결되어 있는데, 그것은 물과 유기화합물을 전달하고, 장거리의 신호 전송을 위한 좋은 후보자”라고 그 논문은 밝혔다. 그 신호의 수신은 방어 화합물의 생산을 위한 유전자 발현 스위치를 켜고 있었다. ”이러한 흥미로운 관찰은 전기신호의 생성 및 전달이 초식동물의 공격에서 멀리 떨어진 곳의 방어 반응을 개시하는데 중요한 역할을 한다는 것을 분명히 보여주는 것이다”.
원 논문의 저자들은 ”이들 유전자에 깊게 보존된 기능은 손상 인식에 대한 말초의 보호반응과 연결되어 있을지도 모른다”고 추론하면서도, 진화에 관해 어떠한 논의도 하고 있지 않았다. 만약 그렇다면, 이러한 기능은 ”동식물들의 분기 이전에 존재했음에 틀림없다”는 것이다.
전기 물고기 : 두 가지 이상의 전기 물고기 종이 아마존 분지에서 발견되었다. 그러나 그들은 서로 다르게 전기를 발생시키는 것으로 나타났다. 하나는 대부분 다른 물고기처럼 교류(AC)와 같은 이상(二相)이지만, 또 다른 하나는 ”직류(DC)'와 같은 단일상이다. Science Daily(2013. 8. 28) 지의 기사는 이것이 그렇게 진화될 수 있었던 이유를 찾고 있었지만, 흥미로운 것은 ”이러한 약한 물고기들은 필라멘트 꼬리 위로 뻗어있는, 몸 아래의 기관으로부터 수백 밀리볼트의 전기를 생산한다는 것이었다.” 유명한 전기뱀장어(electric eel)가 일으키는 전기 충격처럼 먹이를 기절시키기에는 너무 미약하지만, 그 파동은 그 종의 다른 물고기들 및 짝들에게 읽혀져 의사소통을 할 수 있게 한다는 것이다. 그 물고기는 또한 그 파동을 사용하여 ”밤에 복잡한 수중 환경의 위치를 전기적으로 파악할 수 있다.” 그 두 물고기는 그들 신호의 전기적 상의 차이를 제외하고는, 진화론적으로 동일한 종류로 분류될 만큼 유사한 것이었다.
세상에는 수많은 입력 방법이 있다: 감각, 시각, 청각, 후각, 미각, 그리고 이제는 전기이다. 생물 세계는 생물체와 환경간의 놀라운 상호작용의 경이로움으로 가득하다. 각각의 감각은 정교하게 설계되어 있고, 생물체에 유용한 것이다. 정교한 시스템들은 눈이 먼, 방향도 없고, 목적도 없는, 무작위적인 자연적 진화 과정의 산물이 아니다. 설계된 시스템으로 그것을 바라보는 것은 연구를 활성화시킬 것이다. 우리는 뛰어난 설계를 이해하려고 노력하고, 그것을 우리의 공학기술에 모방하기 위해서 힘써 연구해야할 것이다. 과학의 진정한 방해자는 ”아, 그것은 단지 우연히 진화되어 생겨난 것이다. 그것은 진화했기 때문에 진화된 것이다” 라고 추정하는 진화론이다. 그것은 자기 최면이고, 우스꽝스러운 말장난이다.
*관련 기사 : 신종 전기 물고기 발견… 전기어 중 가장 위험한 생물은? (2013. 9. 28. 스포츠월드)
http://www.sportsworldi.com/Articles/SWIssue/Article.asp?aid=20130928020092&subctg1=10&cid=1180100000000
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/09/shocking-facts-about-electric-life/
출처 - CEH, 2013. 9. 3.
식물을 사랑해야 될 더 많은 이유들
(More Reasons to Love Plants)
David F. Coppedge
음식으로, 시각적인 즐거움으로, 그리고 온 지구의 건강을 위해, 식물을 사랑하고 배워야할 가치가 있다.
화학물질 도서관 : Science Daily(2013. 8. 30) 지의 한 기사는 식물의 잎은 놀라운 화학공장이라고 말했다.
식물은 수만 개의 서로 다른 소형 분자들을 만들 수 있다. 예로서 하나의 잎은 평균 약 20만 개의 분자들을 생산한다. 이들 중 많은 분자들이 일반적인 식단에서 발견되고, 일부는 건강, 질병, 보편적인 인간 복지에 효과를 주는 의약성분이 있는 것으로 이미 알려져 있다.
그 글에서 (항암제이며 영양제로 알려진) 식이용 플라보노이드의 면역계 효과는 분자 골격 구조의 여러 부분에서 메틸화와 같은 매우 작은 화학적 변화에 의해서도 극적으로 바뀔 수 있다고 말하고 있었다. 뉴욕대학의 연구자들이 발견한 사실은 왕립협회(Royal Society)에 의해 개최된 ”자연의 경이로운 의약품”이라는 제목의 패널 토론에서 논의되고 있었다.
식물의 내적 품질 : 호주의 포도밭 위로 비행하는 비행기는 포도밭의 ”내적 품질”을 모니터링하고 있다고 Science Daily(2013. 9. 3) 지는 보도했다. ”초미세 분광카메라”는 식물의 건강과 양분의 지표물질(markers)을 확인할 수 있기를 기대하면서, 식물에서 발산되는 분자의 전체 스펙트럼 파장을 조사하고 있었다. 식물의 ”내적 품질”은 인간의 건강혜택에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다는 것이다.
자가 비옥화 작물들 : Science Daily(2013. 8. 24) 지의 또 다른 기사는 식물이 질소를 고정하도록 돕는 것은 '정말로 농업혁명”을 가져올 것이라며, 워싱톤 대학의 연구자들은 그 목표에 다가서고 있다고 말했다. 그들이 그러한 과정을 다시 발명한 것은 아니다. 그들은 단지 시아노박테리아의 기술을 작물 속에 집어넣는 기술을 얻으려하고 있었다. 질소(N2) 분자는 대기 중에서는 풍부하지만, 3중으로 결합되어 있기 때문에, 암모니아 형태나 다른 사용가능한 화합물로 쪼개어 ‘고정’하기가 어렵다. 일부 식물들은 그들의 뿌리에 질소고정 박테리아(nitrogen-fixing bacteria)와 공생관계를 형성하고 있다. 이들 박테리아는 상온의 대기에서 질소 분자를 쪼개는 질소 촉매효소를 가지고 있어서, 20세기에 사람이 발견한 에너지 집약적인 하버법(Haber process, 비료의 합성에 중요한 암모니아를 공업적으로 제조하는 방법)보다 더 효율적으로 일하고 있다.
식물이 쉽게 질소를 고정하도록 촉매하는 것은 결코 비싼 비료생산을 뜻하는 것이 아니며, 박쥐 배설물의 비료 이용과 같은 것이 아니다. 그것은 더 값싸고 생산적인 작물을 만드는 것이다. 연구팀이 극복해야 될 비책중 하나는 광합성을 방해하지 않고, 식물에 질소고정의 혜택을 추가시키는 것이다. PhysOrg(2013. 9. 6) 지는 캘리포니아 공대 연구원들이 성취한 또 다른 접근법을 보도하고 있었다. 그것은 질소고정 효소를 인공적으로 합성하여 만드는 것이었다. 그들은 상당한 진전을 이루고 있었지만, 아직 제품의 대량생산은 준비되지 못했다: ”각 촉매분자는 활력을 잃기 전에 단지 7개의 질소분자 만을 변화시킬 수 있었다.” 그러나 천연 효소들은 수년간 지속적으로 작동된다.
식물 보호 시스템 : 다트머스(Dartmouth) 대학의 연구자들은 식물이 가뭄, 홍수, 염분, 기타 스트레스에 견디도록 하는 시스템에 관한 사실을 발견하고 있었다. ”식물의 뿌리는 토양에서 지상부의 식물 부위로 수분과 양분의 효율적인 이용과 이동을 조절하는 세포수준의 문지기(gatekeeper)로써, 내피 또는 내부 표피를 사용한다”고 Science Daily(2013. 8. 12) 지는 설명하고 있었다. 이러한 ”문지기”는 식물세포에 의해 생산된 리그닌(lignin)으로 구성되어 있는데, 염분이나 가뭄과 같은 환경 스트레스에 대해서 식물들을 견고하게 하는 ”카스파리 선(Casparian strip)”이라 불리는 층으로 형성되어 있다. 연구자들은 카스파리 선에서 겹쳐있는 리그닌과 그것을 함께 결합시키고 있는 ESD1으로 불리는 단백질을 발견했다. 이러한 과정을 이해하는 것은 작물과 바이오연료의 생산성과 질을 개량할 수 있을 것이다.
대기 정화 작용 : Live Science(2013. 7. 29) 지는 가정에서 공기 정화에 가장 좋은 실내식물 목록을 제공하고 있었다. 식물이 이산화탄소를 흡수한다는 것은 학교에서 모든 사람들이 배웠지만, ”실내식물의 공기정화 능력에 대한 과학자들의 연구는, 식물이 담배연기, 벤젠, 포름알데히드, 그리고 플라스틱, 세제, 혹은 합성물 등에서 방출되는 휘발성 물질 등과 같은 수많은 다른 가스들을 흡수할 수 있다는 것을 발견한 것”이다.
건강한 식생활 : 식이요법에 있어 식물의 장점에 대한 논문들이 많이 있다. 예로, National Geographic(2013. 8. 21) 지는 수박(watermelon)을 먹을 때 얻을 수 있는 다섯 가지 건강 혜택에 대해서 보도하고 있었다. Medical Xpress(2013. 8. 15) 지는 몇몇 차, 과일, 코코아 등에서 발견된 플라바놀(flavanols)의 혜택을 설명하고 있었다. Medical Xpress(2013. 8. 30) 지의 또 다른 기사는 지중해섬 식이요법의 건강혜택을 설명하고 있었는데, 그것은 붉은 고기를 피하고, 날마다 9가지 과일과 야채를 먹는 것이었다.
”하나님이 창조하신 푸른 지구”는 식물의 존재에 대한 우리의 이해를 넘어서는 커다란 축복이다. 다양하고 풍부한 생물들이 살아가고 있는 우리의 지구를 건조하고 무미건조한 표면을 가진 달이나 화성과 비교해 보라. 지적설계를 이용하여, 우리는 식물 속에 들어있는 기술을 인간을 위해 사용할 수 있다. 그 기술은 우리가 쉽게 재현할 수 없는 최첨단의 것으로, 식물들에게 활력과 수명 연장과 생산성을 증가시킬 수 있는 것이다.
수많은 과일과 야채를 생으로 먹을 때 더 장점이 있다. 당신은 식사의 많은 부분을 미가공된 식물들을 먹도록 시도해보라. 익힌 요리, 가공쥬스, 혼합, 건조, 다른 파괴적 가공 없이도 많은 식물들을 좋은 향기와 맛으로 준비될 수 있다. 식물성 식품은 하나의 잎에 평균 2만 종 이상의 분자들이 있고, 항암물질과 건강증진 화학물질들로 가득 차 있다. 현대인은 어쩌면 최초의 원주민보다도 식물에 대한 유용한 지식을 가지지 못하고 있을 것이다. 건강에 도움이 되는 식물에 대한 지식과 즐거움은 연구할 만한 가치가 있는 것이다.
이들 기사 어디에도 진화는 언급되지 않았다. 왜 그럴까? 그것은 전혀 쓸모가 없는 이야기이기 때문이다. 계속해서 발견되고 있는 식물들의 경이로운 능력들이 방향도 없고 목적도 없는 무작위적인 복제 실수에 의해서 우연히 생겨날 수 있었을까? 우리의 과학은 인간의 생명을 증진시키고 삶을 풍요롭게 하는 방향으로 되돌아갈 필요가 있다. 좋은 과학은 선한 목적으로 적용되고 이해되고 연구되어야만 한다. 진화론과 같은 추정이야기는 이것과 반대되는 것이다.
질소고정에 대한 기사에 의하면, ”이 완전한 질소고정 장치”는 한번 오직 한번 진화되었고, 그리고 박테리아에서 반복적으로 ”소실되었다”는 것이다: ”시아노박테리아의 49종의 진화역사 연구는 그들의 공통조상은 질소고정 능력이 있었고, 이 능력은 진화과정에 걸쳐 반복적으로 소실되었다”고 제안하고 있었다. 말했던 것처럼, 이러한 진화 이야기는 전혀 쓸모가 없다. 공통조상(만약에 있었다면)은 이미 그것을 벌써 가지고 있었고, 그리고 그 다음의 다른 것들은 그것을 잃어버렸다. 도대체 그런 류의 설명이 무슨 의미가 있을까? 어떻게 그것이 다윈의 진화론에 도움이 되는 것일까? 어떻게 그 조상은 질소고정 방법을 얻었는가? 우연인가? 아니면 마술인가? 이제 관측 불가능한 그랬을지도 모르겠다는 추정, 추측, 추론, 상상, 공상의 이야기는 끝내 버리고, 이해하고 이용할 수 있는 것들을 논하도록 하자.
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/09/more-reasons-to-love-plants/
출처 - CEH, 2013. 9. 10.
식물이 전기 신호를 보내고 있다는 충격적 증거!
(Shocking Evidence of Electrical Signals in Plants)
by Brian Thomas, Ph.D.
녹색의 식물 잎(leaves)들은 대부분의 시간 동안 움직임 없이 매달려있다. 그러나 그 내부 깊은 곳에서는 여러 움직임들이 꿈틀대고 있다. 사람들은 광합성 시에 분자들이 이동된다는 것을 알고 있지만, 식물이 또한 전자공학에도 조예가 깊다는 것을 대부분의 사람들은 알지 못하고 있다.
연구자들은 외부적 상해 또는 손상을 입고 있는 잎으로부터 멀리 떨어져 있는 잎에서 방어적 화학물질의 생산이 늘어나는 것을 발견했을 때, 식물에 어떤 형태의 빠른 의사소통이 일어나고 있는지 궁금해 했다. 애벌레가 한 잎을 점심 식사로 씹기 시작한 직후, 근처에 있거나 멀리 떨어져 있는 식물 조직들은 모두 곤충의 식욕을 줄이기 위한 시큼한 화학물질을 만들어내기 시작했다.
어떻게 손상된 잎은 같은 식물에 있는 다른 잎들에게 그렇게 빨리 소식을 전달할 수 있는 것일까?
Nature(2013. 8. 22) 지에 게재된 한 연구에서 스위스 생물학자들은 고전적인 실험연구 식물인 애기장대(Arabidopsis)를 사용하여, 잎과 줄기 맥관을 따라 전해지는 것으로 추정되는, 빠른 전기적 전하(electrical charge)의 전달을 추적했다.[1] 그들은 잎에 전극을 부착하고, 전하가 약 8.9cm/min의 속도로 이동되는 것을 발견했다. 이것은 어떤 영향을 미치고 있는 것일까?
멀리 있는 잎의 조직은 전자 신호(electronic signal)를 수신하고 나서 ‘자스모네이트(jasmonate)‘라는 화학물질을 생산해냈다. 식물학자들은 이 호르몬이 여러 식물 과정들에서 핵심적인 역할을 수행하며, 특히 식물의 많은 방어 조직들 중 하나를 시발할 때 관여하는 것으로 생각하고 있다. 식물 세포 내의 단백질은 자스모네이트의 파발마와 같은 급박한 소식을 핵 내로 전송하고, 그곳에서 중간 메신저들은 활성화하고 다른 방어 관련 유전자들과 협력한다.
이 과정 모두는 매우 복잡하다. 하지만 그건 단지 시작에 불과하다. 식물들은 여러 방어 전략들을 동시에 가동하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 같은 생물학자는 상처가 난 잎에 반응하는 한 '민감한 산소 종'은 자스모네이트 신호에 대한 전기 화학적 반응을 또한 독립적으로 작동시키는 것을 발견했다. 잎 조직의 손상은 두 반응을 활성화시켰고, 다른 식물 방어 기구들도 활발히 작동되고 계속 가동됐다. 다른 연구는 놀랍게도 식물의 이들 다른 방어 기구들이 서로 협력하는 것을 보여주었다.
2008년 네덜란드 과학자들의 연구는 식물들의 '크로스토크(cross talk)'를 조사했다.[2] 뿐만 아니라, 식물들은 방어 경로를 따라 호르몬 신호 및 전기 신호를 보내고 있었다. 그러나 또한 경로를 가로지르며 협력하고 있었다. 다른 말로 해서, 식물의 해안 경비대는 본부에 침공 소식을 전달하고, 공군에게도 적절한 시간에 적절한 폭격이 이루어질 수 있도록 연락하고 있다는 것이다.[3]
2008년 네덜란드 연구팀은 이렇게 말했다. ”따라서, 식물은 효율적으로 공격자 특정 방어 시스템을 활성화하도록 조정하는 매우 정교한 조절 메커니즘을 소유하고 있다. 그래서 최상의 저항을 하면서, 최소의 비용을 지불하고 있는 것이다.”[2]
어떻게 식물은 전기 신호, 호르몬 신호, 방어적 단계 반응, 가로지른 의사전달 등의 방법들을 가지고 있는 것일까? 이것들은 어떻게 생겨나게 되었을까? 단 하나의 방어 메커니즘을 갖추는 데에도 많은 부품들이 필요하다는 것을 숙고해볼 필요가 있다. 돌연변이는 복제 과정에서 일어나는 무작위적인 오류이다. 그러한 돌연변이들로 방어 메커니즘에 관여한 화학물질들이 모두 우연히 생겨날 수 있었을까? 그 부품들이 하나씩 생겨나서는 방어 기능이 작동될 수 없다. 따라서 그것들은 모두 한 번에 동시에 존재했어야만 했다.[4] 그리고 그 부품들을 만드는 방법을 후대에 전달해주는 유전정보는 어디에서 생겨났는가? 또한 그 방어 메커니즘은 하나가 아니라 다수라는 것이다. 그러므로 식물의 방어 메커니즘은 창조된 것처럼 보인다. 군 관계자들은 식물의 최적화되고 정교하고 효율적인 최첨단 방어 시스템을 부러워할 지도 모르겠다.
References
1.Mousavi, S. A. R. et al. 2013. GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE genes mediate leaf-to-leaf wound signaling. Nature. 500 (7463): 422-426.
2.Koornneef, A. and C. M. J. Pieterse. 2008.Cross Talk in Defense Signaling. Plant Physiology. 146 (3): 839-844.
3.One can take the air force analogy almost literally—damaged plant tissue releases hormones like jasmonate into the air as a signal to nearby, but separate, plants to prime their defenses.
4.For example, the Nature study authors removed certain plant genes, finding that the electric signaling required certain protein complexes. Of course, such signals carry no meaning without the jasmonate hormone, the protein machinery involved in signal transduction, the jasmonate-related signals that interact with DNA, and the proteins that manufacture jasmonate.
*관련기사 : 식물도 전기신호로 의사 전달 (1992. 12. 14. 서울신문)
https://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=19921214015002
꿀벌, 식물 전기신호로 꿀 더 많은 꽃 찾아내 (2013. 2. 22. 연합뉴스)
https://www.yna.co.kr/view/AKR20130222148400009
식물간 의사소통 전기신호로 전송..."토양이 전도체" (2020. 7. 18. ZUM 뉴스)
https://news.zum.com/articles/61528492
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/7700/
출처 - ICR News, 2013. 9. 11.
지구온난화? 나무가 막을 수 있다!
(Global Warming? Trees to the Rescue!)
by Brian Thomas, Ph.D.
사람들은 인간에 의한 이산화탄소(carbon dioxide) 가스의 방출이 틀림없이 지구를 돌이킬 수 없는 온실 찜질방으로 만들 것이라는 환경전문가들의 글로벌 위기에 대한 우울한 예측과 주장에 너무나도 익숙해져 있다.[1] 반면, 창조과학연구소(ICR)의 글들은 깨어지기 쉬운 지구 개념은 흔히 진화론적 믿음에 기초하고 있음을 지적해 왔다. 그러한 ICR의 몇몇 글들은 하나님이 설계하신 시스템은 생명체에 필요한 대기 가스를 적정한 수준으로 유지한다는 개념을 소개했었다.[2, 3] 이제, 세계의 산림이 이산화탄소의 증가 때문에 더 푸르러지고 있다는 뉴스를 어떻게 해석해야만 할까?
환경론자들의 불쾌한 비난 가운데서도, 산림 과학자들은 건조한 지역에서도 세계의 숲은 증가되고 있다는 기분 좋은 경향을 지켜보고 있다. 나무들은 추가되는 물 없이도 더 잘 자라고 있는 중이다. 나무들이 필요로 했던 것은 더 많은 이산화탄소였다.
최근에 과학자들은 협력하여, 각 측정 장소들에서 수십 년간 모니터링해온 이산화탄소 데이터를 분석했다. 하버드대학 뉴스에 따르면, ”나무들은 물을 사용하는 방법에 있어서 극적으로 더 효율적이 되고 있음”을 발견했다는 것이다.[4] 그 효율성의 열쇠는 대기 중의 이산화탄소 농도의 상승에 있었다. 식물들은 보다 많은 이산화탄소를 가지고 있는 대기에서 이산화탄소를 더 쉽게 추출하는 것을 발견했고, 그리고 보다 효율적인 광합성을 위해 그것을 사용한다는 것이다.
Nature 지에 게재된 논문의 선임 저자인 트레버 키넌(Trevor Keenan)은 하버드대학 뉴스에서, 생물권의 미래가 붕괴될 수도 있을 것이라고 말하고는 있었지만, ”이것은 대기 중 이산화탄소 증가의 유익한 효과로 간주할 수 있다”고 말했다.[4, 5]
키넌은 또한 ”놀라운 것은 그 효과가 이렇게 클 것이라고는 예상치 못했다. 전 세계 생태계의 광범위한 부분이 물에 의해서 제한받고 있다. 생태계는 최대 잠재 성장력에 도달하는 해(년) 동안에 충분한 물을 가지지 못한다. 만약 생태계가 더 효율적으로 물을 사용하게 된다면, 높은 생장율로 인해서 대기 중에 더 많은 탄소를 취할 수 있다”고 말했다.[4]
따라서, 실제로 세계의 숲은 어떤 인간의 개입이 없이도, 지나친 이산화탄소를 제거하는데 도움을 주고 있다는 것이다.
그리고 지구온난화의 경향 그 자체는 1차적으로 인간의 간섭 없이도 또한 진행되는 것처럼 보인다. 지난 15년 내의 온난화 비율의 감소는 여러 기후과학자들은 놀라게 하고 있다.[6] 비록 여전히 소수이지만, 점점 더 많은 수의 과학자들이 기후 경향을 태양의 활동과 연관시키고 있다. 다가오는 5차 기후변화에 관한 정부간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)의 평가보고서는, 이러한 '뜨거운' 주제를 다룰 것으로 예상되고 있다.[7] 온난화 비율의 감소 예측에 대한 기후모델의 실패는 온난화를 태양활동과 연결시키지 못한 것에 기인하는 것 같다.
나무는 역사적으로 여러 면에서 인간과 동물의 삶에 직접적으로 혜택을 주는 필수 불가결한 것이었다. 지구가 푸르러지고 있다는 이러한 뉴스는 나무를 창조하신 하나님께 감사해야 될 또 다른 이유가 되고 있다.[8] 숲은 생명체에 필수적인 대기 가스의 균형에 도움을 주고 있는 것이다.
References
1. For example, environmentalist Al Gore retains some degree of infamy for his prediction at the 2006 Sundance Festival of an irreversibly tragic climate after 10 years of continued industrialization.
2. Thomas, B. Does Earth Balance Carbon Dioxide Levels Automatically? Creation Science Update. Posted on icr.org January 12, 2009, accessed July 11, 2013.
3. Thomas, B. Well-Engineered Ecosystems Bounce Back. Creation Science Update. Posted on icr.org June 11, 2009, accessed July 11, 2013.
4. Efficiency in the forest. Harvard University News Release. Posted on eurekalert.org July 10, 2013, accessed July 11, 2013.
5. Trevor F. Keenan, et al. Increase in forest water-use efficiency as atmospheric carbon dioxide concentrations rise. Nature. Posted on nature.com, July 10, 2013, accessed July 11, 2013.
6. Gillis, J. What to Make of a Warming Plateau. New York Times. Posted on nytimes.com on June 10, 2013, accessed July 11, 2013.
7. An early draft of the IPCC report was leaked and posted at www.stopgreensuicide.comon December 12, 2012, accessed July 11, 2013.
8. Thomas, B. 2011. Thank God for Wood. Acts & Facts. 40 (10): 17.
번역 - 문흥규
링크 - http://www.icr.org/article/7568/
출처 - ICR News, 2013. 7. 22.
식물의 보이지 않는 영향이 밝혀지고 있다.
(Invisible Influence of Plants Coming to Light)
David F. Coppedge
공기는 우리가 거의 알아챌 수 없는 물질(식물에 의해 만들어진 분자)들로 가득 차 있다. 그 물질들은 기후와 생태계에 지대한 영향을 미친다.
그 물질들은 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds), 혹은 VOCs로 불린다. 그것들은 식물에서 방출되어 대기로 떠도는 낮은 끓는점(비등점)의 분자들이다. 과학자들은 그것들 중 일부를 알고 있으나, 모두는 아니다. 우리는 오렌지 과수원, 소나무 숲, 혹은 인동덩굴(honeysuckle)의 향기를 쉽게 맡을 수 있으며, 정신을 맑게 해주는 냄새도 있고, 몇몇은 그곳을 피하도록 만든다. 식물들은 수백 가지의 다양한 VOCs들을 생산하여 방출하고 있음에도 불구하고, 최근까지도 여전히 검출조차 못하고 있다. 생태적 적소에서, 혹은 지구 전반에 걸쳐서 보이지 않는 식물들의 영향은 무엇일까?
첫째, 우리는 휘발성 유기화합물들이 존재한다는 것을 알아야만 한다. Science(2013. 8. 9) 지에 발표된 한 새로운 연구는 사람들이 이제 막 그 물질들을 검출하기 위한 첫 걸음을 내딛고 있음을 보여주고 있었다. 유럽과 미국의 연구팀은 수백 개의 새로운 VOCs들을 발견했는데, 일부는 순수 탄화수소들이었지만, 대부분은 산화된 복잡한 탄화수소(hydrocarbons)들로서, 기후모델에 대한 그것의 효과는 아직 알려지지 않았고, 설명되지 못하고 있다는 것이다 :
지구 대기에는 무수히 많은 휘발성 유기화합물(VOCs)들이 존재하며, 그것의 대부분은 생물 방출에 의해서 기원한다. 대류권 화학에서 VOCs의 중요한 역할에도 불구하고, 그것의 대기-생태 시스템의 교환(방출과 침전)에 대한 연구는 적절한 측정기술의 부족 때문에, 몇 가지 주요한 화합물에만 제한적으로 실시되어 왔다. 비행 시간형 질량분석기(flight–mass spectrometer)와 절대값 에디-공분산 방법(eddy-covariance method)의 고질량 해상도 양성자 전달 반응시간을 사용하여, 순수 침전 유기이온(organic ions) 186개와 양지향성 유동(bidirectional flux) 유기이온 494개를 직접적으로 측정했다. 검출된 VOCs 대부분이 활발한 대기-생태 시스템으로 대규모로 교환된다는 사실의 관측은, 현재의 VOCs 방출, 공기의 질, 지구 기후모델에 도전을 주는 것이었다. 지구 기후모델은 이렇게 극단적으로 광범위한 범위의 화합물들에 대해서는 설명하지 않고 있었다. 또한 이러한 관측은 대기 중의 VOCs 규모를 이해하는 데에 새로운 통찰력을 제공해주고 있다.
그리고 이것은 단지 미국 캘리포니아의 한 오렌지 과수원 위의 공기를 조사한 결과일 뿐이다. PhysOrg(2013. 8. 9) 지는 이러한 발견이 암시하는 몇 가지를 언급하고 있었다 :
연구를 시작하면서, 연구팀은 공기 중의 몇 가지 새로운 화합물을 발견할 것을 예상했다. 그러나 놀랍게도 수백 개의 VOCs들이 탐지되었던 것이다. 그들의 연구는 최초로 대기의 한 부분에서 휘발성 유기화합물 총체적인 교환을 동정할 수 있도록 했다는 것이다.
연구팀은 그들의 노력은 한 장소에 국한된 것이기 때문에, 다른 지역을 모니터링 한다면 매우 다른 발견을 할 수 있을 것이라고 말하고 있었다. 더 중요한 것은, 그들의 기술이 지구온난화는 물론이고, 대기에 어떤 일이 진행되는 지에 관하여 더 많은 정보를 환경과학자들에게 제공하면서, 전 세계의 모든 장소들을 모니터링 하는데 사용될 수 있을 것으로 보고 있었다.
과학자들은 대기 VOCs의 90%는 '생물적 자원'(BVOCs로 불려진다)에서 온다고 말하고 있다. PhysOrg 지는 VOCs들을 탐지하고 측정하는 어려움 때문에, ”연구자들은 이소프렌(isoprene), 메탄올, 여러 테르펜(terpenes)과 같은 선택된 소수 물질들만 거의 독점적으로 초점을 맞추어 왔다”고 밝혔다.
연구자들은 이러한 새로운 지식이 기후모델과 생태적 고려사항의 요인이 되어야만 한다고 깨닫고 있었다.
우리의 결과는 오렌지 과수원 생태계에서 VOCs의 질량 균형은, 흔히 측정하는 주요한 BVOCs의 가스방출과 침전만을 고려할 때, 매우 불완전한 것임을 보여주었다. 수백 종의 각각의 소수화합물들로부터의 기여 또한 중요한 것이다. 미래의 연구는 이러한 결과가 다량의 이소프렌과 또는 모노테르펜을 방출하는 생태계에서도 또한 진실인지를 결정해야만 한다.
더욱이, 수백 종의 '생물체 휘발성 유기화합물(BVOCs)'들은 이동되고 있으며, 농도와 운동방향에 있어서 날마다 변동이 일어나고 있다. 식물들은 그것들을 방출하고 받아들이며 (자신의 이웃인 다른 식물들에게 신호로 보내지고 있는 중요한 부분이다), 수분자(pollinator)를 유혹하고, 해충을 퇴치시킨다. 이러한 화합물로 대기를 채우고 있는 무수한 식물들의 전 지구적인 효과를 우리는 거의 알지 못하고 있다.
BVOCs는 페인트나 아스팔트의 냄새처럼, 그저 식물에서 우연히 나는 냄새가 아니다. 그것들은 식물이 통신과 같은 목적으로 특수하게 만들어진 것임을 기억하라. BVOCs의 방출과 감지는 (모두는 아니더라도) 대부분이 유전자들에 의해서 암호화되어 있으며, 어떻게 그것을 만들고 방출하고 감지하는 지에 대해서 정보를 이용한다는 것을 뜻한다. 식물들은 대학교수보다 유기화학에 대해 더 많이 알고 있는 것이다! 실험실에서 이러한 동일한 일부 분자들을 혼합된 상태에서 만드는 것은 까다롭고, 다단계의 처리 과정이며, 아마도 상온(대기온도)에서는 수행할 수 없는 일일 것이다. 이러한 물질들의 생산, 처리, 방출, 감지 등과 같은 고도로 복잡한 과정들이 목적도 없고, 방향도 없는, 무작위적인 자연적 과정으로 우연히 생겨날 수 있었을까?
이 이야기가 말해주고 있는 한 가지 중요한 교훈은 우리가 이해하지 못하거나 심지어 모르는 것들이 여전히 많이 있다는 것이다. 탄소, 수소, 산소로 구성된 수백 가지 복잡한 분자들이 야외에서 매번 당신의 코를 통과하고 있다는 것에 대하여 당신은 얼마나 알고 있는가? 무선신호를 감지하지 못하는 수신기 없는 라디오처럼, 그러나 라디오와는 전혀 다르게, 이러한 신호들은 당신이 깨닫지 못한 채 당신에게 영향을 미칠 수 있는 것이다. 이러한 분자들이 기후를 조절하는데 관여하고 있을까? 누가 알 수 있겠는가? 우리가 단지 알고 있는 것은 현재의 기후 모델에는 이러한 BVOCs들은 포함되지 않고 있다는 것이며, 이것들은 또 다른 커다란 잠재적 요인이 될 수 있다는 것이다. 충분한 정보 없이는 최종의 결과로 비약하지 않는 게 최선이다.
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/08/invisible-influence-of-plants-coming-to-light/
출처 - CEH, 2013. 8. 13.
식물은 땅속의 ‘곰팡이 인터넷’을 사용하여 통신을 한다.
(Plants Use Underground 'Fungal Internet' to Communicate)
by Jeffrey P. Tomkins Ph.D.
연구자들은 식물이 임박한 곤충의 공격을 이웃 식물들에게 경고하기 위해서, 어떻게 땅속의 곰팡이 네트워크를 이용하는지를 입증하고 있었다. 이것은 자연에서 발견되는 복잡하고 고도로 설계된 독특한 상호협력을 보여주고 있는 것이다.
2013년 7월 Ecology Letter 지에 발표된 연구는 식물들이 땅속 곰팡이들을 정보회로(information conduit)로서 사용하여 어떻게 다른 식물들과 소통하는 독특한 상호 설계된 생리특성을 가지게 되었는지를 확증하고 보여주는 최초의 보고서였다.[1] 이 놀라운 복잡한 시스템은 자연의 생물학적 인터넷처럼, 하나의 군집체로서 식물들이 쉽게 효과적으로 서로 소통할 수 있도록 해주고 있었다.
이 연구 이전에도, 과학자들은 식물과 어떤 균류(식물의 근계 주변의 토양에 서식하는) 사이의 상호 유익한 관계를 알고 있었다. 이러한 유익한 토양 미생물은 '균근 곰팡이(mycorrhizal fungi)”로 불리며, 식물의 전반적인 생장을 촉진하고, 곤충의 공격, 병원균, 건조 스트레스에 대처하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있었다.[1] 실제로, 과학자들은 균근 곰팡이가 곤충의 공격에 반응하여 서로의 화학방어 시스템으로 신호하고 준비시켜 밀접한 그룹으로 함께 식물 생장을 가능케 할 수 있다는 것을 알고 있었다.[2]
과학자들은 작년에 발표된 논문에서, 이 통신은 땅속에 직접 연결되어 있는 식물들의 초고속 정보망처럼, 균근 네트워크를 통해 토양 기질을 통과하는 정보운반 화학물질의 방출과 감지로서 일어난다는 아이디어를 제안했다.[3] 이것은 실과 같은 곰팡이들이 지하에서 자라고, 한 세트의 뿌리를 다른 것과 연결시키는 균사체(mycelia)라 불리는 실을 만들기 때문에 성취된 것이었다. 이제 놀랍게도 이러한 연구 가설이 확인되고 있었던 것이다.
이 새로운 연구에서, 과학자들은 5개의 개체로 이루어진 그룹으로 여러 세트의 콩 식물들을 재배했다. 그들은 각각 그룹에서 세 개의 콩을 지하 네트워크로 연결된 곰팡이 균사체가 들어 있는 토양에 접촉되도록 했다. 비교 측정으로써, 연구자들은 각 그룹의 나머지 2개의 콩은 흙 속의 균류 연결과 분리시켰다. 그리고 각 그룹의 한 식물(콩)에 진딧물(구멍을 뚫어 즙을 빠는 곤충)을 감염시켰다. 그러자 식물들은 진드기를 쫒아내고, 진드기의 포식자 중 하나인 말벌을 끌어들이는 식물 화학물질의 방출을 시작했다.
놀랍게도 공격받은 식물과 지하 곰팡이 네트워크로 연결되어 있는, 곤충의 공격을 받지 않은 식물도 그들의 세포에서 방어 화학물질들을 만들기 시작했다는 것이다. 곰팡이 네트워크로 연결되어 있지 않은 식물들은 그들의 화학적 방어 시스템을 가동시키지 않았다. 또 다른 비교 실험으로, 연구자들은 봉지로 식물을 씌워서 잎에서 감지되는 풍매의 화학신호를 통해 생길 수 있는 지상의 신호전달 가능성을 배제시켰다. 주의 깊게 통제된 상황이었기 때문에, 이러한 군집 방어 반응의 원인이 된 신호는 땅 속의 균류 네트워크를 통해 전달된 것으로 밝혀진 것이다.
그 연구의 선임연구자인, 데이비드 존슨(David Johnson) 박사는 ”우리는 식물이 공격을 받을 때 휘발성 화학물질을 생산한다는 것을 알고 있었고, 그들이 지상 위로 서로 위험을 소통한다는 것을 알고 있었다. 이제 또한 우리는 땅 속의 곰팡이 네트워크를 통해 식물이 위험을 소통한다는 것은 마찬가지로 알게 되었다”라고 말했다.[4]
지금까지 연구한 여러 형태의 농작물(단지 콩 뿐만 아니라, 밀, 벼, 옥수수, 보리와 같은 초본식물을 포함하여)의 근계는 이러한 형태의 균근 곰팡이와 상호작용 함을 보여주었다. 의심할 바 없이 이러한 놀라운 상호 연결 관계는 농업에서 사용하는 식물에서도 일어날 수 있는데, 사실 농업용 식물들은 야생으로부터 길들여온 것이기 때문이다.
진화론자들은 완전히 다른 형태의 생물체 간의 복잡한, 상호협력적인 네트워크를 어떻게 설명할 수 있을지, 특히 그것들이 두 별개의 형태의 생물체에서 상호작용하는 동적인 생화학 네트워크를 포함한다고 할 때, 어떻게 그것이 다윈의 진화를 통해서 구축될 수 있었는지를 설명하기위해 머리가 아프게 되었다. 그 대신, 이러한 사실은 전지전능하신 창조주에 의한 지적설계의 명백한 증거가 되고 있는 것이다.
References
1. Babikova, Z. et al. 2013. Underground signals carried through common mycelial networks warn neighbouring plants of aphid attack. Ecology Letters.16 (7): 835–843.
2. Jung, S.C., et al. 2012. Mycorrhiza-Induced Resistance and Priming of Plant Defenses. Journal of Chemical Ecology. 38 (6): 651-664.
3. Barto, E.K. et al. 2012. Fungal superhighways: do common mycorrhizal networks enhance below ground communication? Trends in Plant Science. 17 (11): 633–637.
4. Evidence plants communicate via underground fungal networks. The Herald Scotland. Posted on heraldscotland.com on May 10, 2013, accessed on July 26, 2013.
*Dr. Tomkins is Research Associate at the Institute for Creation Research and received his Ph.D. in Genetics from Clemson University.
*관련기사 : 식물간 의사소통 전기신호로 전송..."토양이 전도체" (2020. 7. 18. ZUM 뉴스)
https://news.zum.com/articles/61528492
번역 - 문흥규
링크 - http://www.icr.org/article/7663/
출처 - ICR News, 2013. 8. 5.
광합성의 양자 비밀이 밝혀졌다.
(Quantum Secret of Photosynthesis Revealed)
햇빛을 포획하는 식물의 마술과 같은 기법은 너무도 미세하고 빨라서, 과학자들은 이제서야 그 비밀을 이해하기 시작했다.
번개는 광합성에 비하면 느린 과정이다. 광자 과학 연구소(Institute of Photonic Sciences, ICFO)의 한 보도 자료에 의하면, '안테나 단백질(antenna proteins)'들이 어떻게 빛의 광자를 포획하고, 어떻게 에너지를 반응센터로 운반하는 지를 설명하고 있었다(Science World Report, 2013. 6. 21):
전 세계적으로 에너지 수요가 증가하고 있는 오늘날, 햇빛을 유용 에너지로 효율적으로 변환할 수 있는 기술은 화석연료에 의존하지 않고, 지속 가능한 방식으로 청정에너지를 얻고자 하는 사람들에게 주요한 도전 과제이다. 그러나 식물과 몇몇 박테리아와 같은 광합성 생물들은 이 과정을 마스터하고 있었다 : 식물은 수조 분의 1초 보다 짧은 시간 안에, 흡수된 햇빛의 95%를 에너지를 만드는 대사 반응으로 전달하고 있었다. 오늘날 판매되고 있는 광전지(photovoltaic cells)의 효율은 20% 정도이다. 식물에 들어있는 어떤 숨겨진 메커니즘이 그토록 높은 효율로 에너지를 전달하는 것일까? 세계의 여러 연구 그룹들이 이러한 고효율의 에너지 전달은 양자-역학 현상(quantum-mechanical phenomenon)과 연결되어있음을 보여주어 왔다. 그러나 양자 전달 메커니즘에 의한 가능한 영향이 상온에서 작동되는 것을 지금까지 아무도 직접 관측하지는 못했었다.
양자 역학 현상은 결맞음(coherence)으로서 알려져 있다. 식물이 그것을 사용하는 방법은 광합성을 '환경적 영향에 직면하여 더 강건하게 만든다”고 보도 자료는 말했다.
양자 결맞음(quantum coherence)은 햇빛을 흡수하고 에너지가 저장되는 광화학 반응 센터로 에너지를 전달하는 데에 책임이 있는 소위 광합성 안테나 단백질(photosynthetic antenna proteins)에서 나타난다.
ICFO 연구자들은 이들 작동되고 있는 단백질들의 활동을 모니터링하기 위해서 빛 섬광을 펨토초(10^–15 초, femtosecond)로 사용했다.
가장 놀라운 발견 중 하나는 단일 단백질 내의 전달 경로는 환경적 상황의 변화에 기인하여 시간이 지남에 따라 다양화되는 반면에, 단백질은 최적의 효율로 적응하기 위해 양자 특성을 사용한다는 것이었다. 이러한 결과는 (천재적인 양자 중첩 상태의 영향인) 결맞음이 생물계에서 고효율의 전달을 유지하는 데에 책임이 있음을 보여준다. 심지어 그들은 환경적 영향에 기인하여 에너지 전달 경로를 적응시킨다.
보도 자료는 '자연의 양자 기계'라는 설명을 달아서 안테나 단백질 중 하나의 그림을 보여주고 있었다. 광합성은 식물의 잎에서 뿐만 아니라, 해조류(algae) 및 일부 박테리아에서도 작동되고 있다.
어떻게 ‘자연’이 최적의 효율로 빛을 포획하는 양자 결맞음을 마스터하고 있는 것일까? 현대인의 지식과 기술이 동원되어 설계된 광전지보다 훨씬 우수한 475% 효율의 ‘양자 기계’를 식물은 어떻게 발달시켰는가? 뇌도 없고, 눈도 없고, 지성도 없고, 목적도 없고, 방향도 없는, 지시되지 않은, 무작위적인 과정들에 의해서 우연히 어쩌다 생겨났는가? 이러한 초고도 정밀성을 가지는 극도로 우수한 분자기계들이 우연히 생겨났을 것이라고 말하는 것이 과학일 수 있을까? 진화론자들은 창조주 대신에 자연을 경배하고 있다!
번역 - 미디어위원회
링크 - http://crev.info/2013/06/quantum-secret-of-photosynthesis-revealed/
출처 - CEH, 2013. 6. 22.
식물도 수학 계산을 한다.
(Plants Do Arithmetic)
David F. Coppedge
식물은 다음 날을 위한 식량 저장을 기록하기 위해, '정교한' 나눗셈을 수행하고 있었다.
BBC News(2013. 6. 23)는 영국의 과학자들이 발견한 '놀라운' 사실을 보도했다 : ”연구에 따르면, 식물은 밤에 식량 비축을 조절하는데 도움이 되는, 내재된 수학 수행 능력을 가지고 있다는 것이다”. 연구자들은 이 사실에 ”놀랐다”며, 논문에서 말했다. 연구진이 발견한 ”놀라운” 사실은 식물이 화학물질로 산술 연산을 수행한다는 것이다 :
밤사이에 식물이 탄수화물을 당과 전분으로 변환시키는 빛에너지가 없을 때, 아침이 될 때까지 견딜 수 있도록 하는 전분(starch) 비축을 조절해야만 한다.
영국 노리치(Norwich)에 있는 존인스 센터(John Innes Centre)의 과학자들에 의해 수행된 실험에 의하면, 너무도 정교하게 전분 소비를 조절하기 위해, 식물은 틀림없이 수학적 계산인 나눗셈을 수행하고 있었음을 보여주었다.
나눗셈에 입력되는 것은 전분(starch, S) 측정치와 생물학적 시계에 의한 시간(time, T)이었다.
만약 S 분자가 전분의 분해를 자극하면, 한편 T 분자는 이것을 못하도록 방해하며, 그래서 전분의 소비율은 T 분자에 대한 S 분자의 비율로 결정된다. 다른 말로 하면, S를 T로 나눈 값이 된다.
”이것은 생물학에서 식물이 정교한 수학적 계산을 하고 있는 최초의 구체적 사례”라고 존인스 센터의 수학적 모델 개발자인 마틴 하워드(Martin Howard) 교수는 말했다.
이것은 아마도 살아있는 생물 세계에서의 보편화된 현상일 것이다. 예를 들어, 새들은 장거리 이주를 위해 식량비축을 위한 수학적 계산을 할 수 있을 것이고, 혹은 알을 품고 있는 동안 식량이 고갈될 때의 비축에너지를 계산할 수 있을 것이다.
또 다른 연구자는 간접적으로 이것을 설계의 증거라고 불렀다 :
퀸메리 런던 대학의 리처드 버그(Richard Buggs) 박사는 그 연구에 대해 언급하면서 다음과 같이 말했다 : ”이것은 식물이 지능을 갖고 있다는 증거가 아니다. 그것은 단지 식물이 밤사이에 탄수화물을 얼마나 빨리 태워야 할지를 자동적으로 조절할 수 있도록 설계된 메커니즘을 지니고 있음을 나타내는 것이다. 식물은 우리들처럼 마음에 목적을 가지고 자발적으로 수학을 하지는 못한다”.
그 논문에서 진화는 언급되지 않았다.
리처드 버그의 논평은 다음과 같은 것을 지적하고 있었다. 첫째, 사람은 목적과 의도(지적설계)를 가지고 행동함으로써 식물과 구별된다. 둘째, 식물에는 수학적 계산을 수행할 수 있는 어떤 프로그램 된 설계가 들어있음을 가리킨다. 그것은 로봇(robots)에 프로그램된 소프트웨어가 들어있는 것과 매우 유사하게, 식물에도 어떤 프로그램이 설계되어 있음을 의미하는 것이다.
식물은 마음을 가지고 의도적으로 수학을 계산하는 지적설계자가 될 수 없다. 식물들은 단지 자신들에 들어있는 프로그램을 나타내 보여주기만 하는 것이다. 이러한 나눗셈을 수행하는 프로그램이 목적도 없고, 방향도 없는, 무작위적인, 우연한 돌연변이들에 의해서 생겨날 수 있었을까? 로봇이 우연히 저절로 생겨날 수 있었을까? 만약 로봇이 지적설계의 증거라면, 그렇다면 식물도 당연히 지적설계의 증거인 것이다. 이러한 과학에 진화론의 진부한 이야기는 개입될 여지가 전혀 없다.
*관련기사 : '식물도 수학 계산한다'…밤에 쓸 양식비축량 자동조절 (2013. 6. 24. SBS News)
http://news.sbs.co.kr/section_news/news_read.jsp?news_id=N1001848183
식물도 나눗셈을 할 줄 안다 (2013. 6. 25. 중앙일보)
https://www.joongang.co.kr/article/11892343#home
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/06/plants-do-arithmetic/
출처 - CEH, 2013. 6. 23.
성경적 창조론에 입각한 재배식물의 기원
(Origin of Cultivated Plants Based Upon The Biblical Doctrine of Creation)
이미순 외 3인
I. 머리말
오늘날 식물은 세 가지 방법으로 분류한다. 첫째로, 알파분류법은 식물의 이름을 붙인 후, 그 종에 대한 설명을 하는 방법이다. 생물 종의 외형이나 생화학적 특성에 근거하여 분류한다. 둘째로, 베타분류법은 식물의 계층(계∙문∙강∙목∙과∙속∙종)을 만들어 구분하는 방법이다. 셋째는 감마분류법인데, 종(種, species) 내의 생물의 변화나 진화과정에 대한 연구결과를 근거로 분류하는 방법이다.
식물분류를 하기 위해서 식물에 대한 동정(同定, identification)과 분류(分類, classificatuon)의 과정이 필요하다. 전자는 수집한 식물이 분류도감에 수록되지 않은 종일 경우 그 정체를 밝히는 실험과정이다. 후자는 이미 알려진 식물들이 서로 어떤 관계를 가지는지 특정 그룹에 배치하는 작업이다.
오늘의 식물을 포함한 생물의 분류체계는 이명법(二名法)에 기초한다. 이는 루터교 신자이며 독실한 창조과학자인 린네(Carl von Linne’, 1707∼1778)가 기초를 세운 것이었다. 벌게이트성경 연구의 권위자였던 그는 창세기의 ‘종류’(kind)를 생물학 용어인 ‘종’(species)으로 바꾸었다. 그는 <자연의 체계>에서 ‘하나님은 계에서 문을, 문에서 강을, 강에서 속을, 속에서 종을 만들었다. 단, 종은 불변하도록’이라고 하였다. 이러한 ‘종의 불변설’(fixity of species)은 역시 루터교 신자이며 프랑스의 고생물학자인 큐비에(George Cuvier, 1768∼1833)의 강력한 지지를 받았다. 그러나 지금은 여기에 진화론적인 유연관계를 중시하는 방향으로 분류법이 오도되고 있다.
II. 진화론의 주장
먼저 진화론에서 주장하는 재배식물의 기원과 재배화 과정을 채소를 중심으로 살펴본다. 현대의 주요 경제작물의 기원에 관한 연구는 1800년대 중반까지 는 알려진 바가 없었으며, 그 시기의 많은 과학자들에게 이들 작물의 기원은 파헤칠 수 없는 비밀(impenetrable secret)로 생각되었다. 1886년에 이르러 캔도르(Alphonse de Candolle)가 처음으로 ‘재배식물의 기원’(Origin of Cultivated Plants)이라는 당시의 고전적인 연구논문을 발표하였다. 그 후 러시아의 식물학자이면서 유전학자인 바빌로프(Nikolai Vavilov) 등에 의하여 대부분의 세계 주요 작물의 기원과 다양성 및/혹은 재배 가능한 지역이 보고되었다. 이들은 초기 재배식물이 야생에서 유래했음이 분명하다고 하였다. 이는 기원을 알 수 없는 자생식물이 재배식물의 조상이라는 의미이다. [1]
*바빌로프는 뤼생코와 대립하다가 사형을 당한 반진화론적인 목사님이다.
1. 인간과 농업
진화론자들은 작물의 기원과 진화를 이해하기 위하여 다음과 같은 과정을 겪었을 것으로 추리한다. 인간은 지구상에 이백만 년 이상 존재해왔다. 초기에는 식품을 채집하거나 수렵을 했으며, 초기 인간들은 식품을 구하기 위하여 유목 혹은 반유목의 생활을 했을 것이다. 그러다가 사냥이나 수렵에서 얻은 먹거리와 여러 야생식물의 채집으로 식량공급이 충분해지자 다소 한 지역에서 정착하였을 것이다. 이러한 사실은 고고학적으로도 입증된다고 그들은 말한다. [1]
2. 식물경작과 재배
진화론자들은 오랜 지구론을 신봉하므로, 식물을 경작하기 시작한 것은 인류 의 존속기간에 비하면 극히 짧은 8∼10천 년 전부터라고 주장한다. 인류가 출현한 이후 식물을 경작하기까지 그토록 오랜 세월이 걸렸던 이유는 작물재배에 대한 경험이 없기 때문이었다고 말한다. 식량자원을 구하는 일(Food Searching)은 많은 시간과 노력이 필요하므로, 경작방법을 알았다 하여도 구체적인 작물재배에 대해 생각하기까지는 많은 세월이 필요했을 것이다. 더구나 소통과 교류가 없었던 시기였으므로 식물경작의 경험과 지식이 널리 확산되기가 어려웠을 것이다. 그러나 집단사회가 형성되면서 식물의 재배에 관한 지식이 다음 세대로 전수될 수 있었을 것이다. [1]
3. 식물재배에 필요한 조건들
앞에서도 언급했듯이, 사냥한 고기가 풍부하게 공급되고 다양한 식용식물이 이용되는 지역에서는 농업이 일찍 시작되었고, 이 조건들은 어느 정도의 영구정착을 허용했을것으로 진화론자들은 추정한다. 떠돌아 다니며 식품을 구하는 일은 적은 노력으로도 가능했지만, 식물의 재배와 동물의 사육에는 많은 노력과 정성이 요구되었을 것이다. 식물 지리학자인 사우어(Carl Sauer)는 식물재배의 경작지는 정지나 개간을 필요로 하지 않는, 평평하고 배수가 잘되는 땅이었을 것이라고 하였다. 홍수가 범람하는 강 유역이나 건조지역은 농사에 적합하지 않았다. 고고학 자료에 의하면, 작물재배가 가능한 곳에서는 일찍부터 관개사업이 실시되었다. [1]
4. 채소의 기원 지역
사우어(Sauer)를 비롯한 일부 과학자는 문명의 발상지가 동 지중해로부터 동쪽의 인도네시아에 이르는 넓은 지역에 걸쳐 형성되었을 것이라고 하였다. 이 지역은 강우량과 온도가 식물의 생장에 알맞고, 매우 다양한 식용식물이 발견되었기 때문에, 그렇게 주장한 것으로 보인다. 식물의 생장에 알맞는 조건을 지닌 지구 상의 다른 지역도 식물의 다양성을 보여준다. 이러한 다양성은 인간이 이용할 수 있는 식물의 재배화를 가능하게 했을 것으로 진화론자들은 추리한다. [1]
바빌로프는 그가 발견한 식물의 다양성에 기초하여, 채소 이외의 주요한 식물 종의 발생지를 다음과 같이 정리하였다. [1, 2]
A. 중국 중심지(중앙 및 서부 중국)
B. 인도ㆍ말레이지아 중심지
Ba. 인도 북동부 및 미얀마(버마) 중심지
Bb. 인도차이나 및 말레이 아치펠라고 중심지
C. 중앙아시아 중심지(인도ㆍ아프가니스탄)
D. 근동 중심지---소아시아 (이란ㆍ터키)
E. 지중해 중심지
F. 에티오피아 중심지
G. 남부 멕시코 및 중부 아메리카 중심지
H. 남 아메리카 중심지
Ha. 에쿠아돌, 페루, 및 볼리비아 중심지
Hb. Chiloe 중심지
Hc. 브라질-파라과이 중심지
III. 창조론적 관점
성경은 하나님이 6일의 창조 제3일 후반기에 식용식물을 창조하였고, 온 지면의 씨 맺는 모든 채소와 씨 가진 열매 맺는 모든 나무를 사람들에게 먹거리로 주셨다는 사실을 밝히고 있다. (창 1:11-12, 29)
지구의 연대가 46억 년이라는 잘못된 학설에 부응하여 진화론을 무비판적으로 수용하고 있는 현시점에서, 지구 나이가 1만 년 미만임을 뒷받침하는 수많은 증거들이 재배식물의 기원에 대한 재검토를 하도록 요구한다.[3]
하나님은 사람으로 하여금 땅을 경작하여 자신들의 먹거리인 식물을 재배하도록 계획하고 설계하셨다. ”하나님이 천지를 창조하실 때에 땅에 비를 내리지 아니하셨고 땅을 갈 사람도 없었으므로 들에는 초목이 아직 없었고 밭에는 채소가 나지 아니하였으며 안개만 땅에서 올라와 온 지면을 적셨더라”는 창 1:4-6의 기록은, 식물재배에 필요한 물이 안개와 강물을 통해 공급되도록 계획하셨음을 보여준다.
창조 제6일에 하나님은 사람(남자)을 창조 하셨고, 에덴동산을 창설하신 후 그 지으신 사람을 에덴동산으로 이끌어 그것을 경작하며 지키도록 하셨다. 이처럼 인류의 조상 아담이 식용식물 재배의 첫 관리자이자 첫 농부였다. 그리고 재배식물의 기원은 하나님이 창조 제3일에 ”종류대로” 만드신 각종 식물이었음을 명확하게 보여준다.[4] 바꾸어 말해서, 모든 작물은 처음부터 완벽한 형태로, 각기 다른 종류대로 창조되었음을 보여준다. ‘식물학의 시조’이며 생물분류학의 기초를 놓은 린네(1907∼1778)는 <자연의 체계>(1735)에서 4,400종이 넘는 동물을 체계적으로 분류하였고, <식물의 종>(1753)에서는 7,300종이 넘는 식물을 생식기관을 기준으로 과(科, family) 단위까지 분류하였다. 그는 식물을 25강(鋼, class)으로 분류하였다.
1. 노아의 홍수가 식물의 품질 퇴화에 미친 영향
노아는 대홍수에 대비하여 하나님이 명령하신 대로 각종 식물성 식량자원을 방주에 저축하여 노아와 그 가족과 동물의 먹거리로 삼았었다. (창 6:21) 방주에 비축하였던 곡류, 과일 및 채소는 그 종자와 번식 부위를 통하여 홍수 후에도 좋은 품질을 유지할 수 있었던 것으로 추측이 된다. 노아의 홍수는 지금부터 4,400여 년 전에 전 지구를 뒤덮었던 전 지구적인 대홍수였다. (창 6∼9장)
성경의 홍수기록을 보면, 밭이나 산야에 산재해 있었던 식물들은 150일 이상 물속에 잠겼던 것으로 보인다. 키가 큰 감람나무와 같은 수목은 홍수에 의해 상대적으로 별다른 영향을 받지 않았으나, 크기가 작은 초본성 식물들은 멸절되었거나 약간의 퇴화를 거쳤을 것으로 추측된다. 홍수 물에 잠긴 식물은 물이 세포 내로 침투하여 원형질 토출(plasmoptysis)에 의해 식물세포를 파괴시켰을 것으로 보인다. 이처럼 대부분의 식물은 멸절되었거나, 세포가 손상을 입었을 것으로 보인다.
그러나 저항성이 높은 식물이나 식물의 부위는 생존했을 것으로 보인다. 이들 식물체의 일부는 토양에서 뽑혀져 나왔을 것이다. 뽑혀 나온 식물체들은 소용돌이 치는 홍수에 밀려 떠다니다가, 새로운 서식지에 활착되었을 것으로 추정이 된다. 이렇게 생존한 식물은 1) 열악한 환경에 대한 적응성이 증가했거나, 2) 모양과 크기에서 형태적 변화가 야기되었거나, 3) 종의 잔존 또는 번식능력이 잠재적으로 향상되었을 것으로 추정된다.
미국의 창조과학자 사르파티 (Dr. Sarfati)는 하나님이 창조하신 최초의 종류 (kind)의 식물은 유전정보에 막대한 종의 다양성이 있었고, 따라서 그 후손은 광범위하고도 다양화된 환경에 적응할 수 있었을 것이라고 지적하였다. [5] 홍수가 온 땅을 뒤덮었을 때 여러 종류의 식물은 각기 다른 성장과 발달 상태, 즉 휴면종자나 발아상태, 어리거나 성숙한 묘(seedling)의 상태, 개화 혹은 착과상태, 또는 수확 후의 상태에 있었을 것이다. 식물은 가식 부위가 다양하기 때문에 깊이 잠긴 물 속에서 여러 형태의 영향을 받았을 것이다.
홍수 물은 지역적 토양 구성이나 지질학적 상태, 즉 지상에서의 위치에 따라 함유성분이 달랐을 것으로 것이다. 해변의 홍수 물에는 바닷물의 혼입이 다른 지역의 물보다 많았을 것이며, 이러한 조성은 식물체에 악영향을 초래하였을 것이다. 수많은 식물체가 뽑혀져서 급류에서 휩쓸려 표류하다가 물이 빠졌을 때 단독 또는 군집을 이루어 일정지역에 정착했을 것이다. 이러한 지역을 진화론자들은 재배식물들의 기원 중심지로 해석한 것이다. [6]
어떠한 특수 유전자의 변형이나 돌연변이가 급류의 영향으로 출현하여 여러 식물 종의 근연 종을 초래할 수도 있었을 것이다. 따라서 사르파티가 지적한 대로, 현재 지구상에 있는 수많은 ‘종들’(species)은 노아 홍수 후에 하나님이 창조하신 최초의 몇몇 식물의 유전자 풀(gene pools)에서 유래한, 정보가 증가하지 않은 다양화(non-information-increasing-diversification)의 결과로 추측된다. [5]
종은 유전법칙에 따라 어버이의 유전정보 범위 내에서만 다양화한다. 돌연변이는 유전정보를 증가시키지 못한다. 다만 일정한 범위 (같은 종) 내에서 변형은 가능하다. 돌연변이는 진화가 아닌 퇴화의 모델이다. 더구나 모든 식물세포마다 유전자 수리장치 (DNA repair system)가 작동하므로, 식물의 종은 주어진 범위 내에서만 변화가 일어날 뿐이다.
성경적 창조론의 견지에서 야생종이라고 부르고, 진화론자들이 재배식물의 기원으로 간주하는 식물 종들은, 사실은 노아의 홍수기간에 하나님이 창조하신 양질의 식물 원종에서 유래했거나 분화한 퇴화된 종(deteriorated species) 으로 보인다. [6] 이처럼 노아 홍수에서 살아남은 모든 식물은 많은 열악한 조건에 대하여 고도의 저항성을 지닌 식물체라 할 수 있으며, 이러한 야생종은 다양한 유전자원으로 사용될 수 있을 것이다.
References
1. Rubatzky E and Yamaguchi M. Origin, Evolution, Domesticatio and Improvement of Vegetabless. In World Vegetables (2nd ed), Chapman and hall, 1997
2. Vavilov N. I. Origin and Geography of Cultivated Plants. (Translated by Doris Love). Cambridge University Press, 1992
3. Lee Woong-Sang (ed), Natural Science and Origin, life and Power Press, 2009
4. Lee Mie-Soon, Gun-Hee Kim, Bun-Sam Lim and Woong-Sang Lee. A View on the Value of Edible Plants and Initiation of their Cultivation based upon the Biblical Doctrine of Creation. Creation 162:121-128, 2010, Kor. Asso. Creat. Res.
5. Sarfati J. Refuting Compromise, Master Books, 2004
6. Lee Mie-Soon, Gun-Hee Kim, Bun-Sam Lim and Woong-Sang Lee. Dietary Materials in the Noah’s Ark and impact of the Deluge on Quality Deterioration of Edible Plants. Creation 159:77-96, 2009, Kor. Asso. Creat. Res.
