산불은 씨앗에게 발아 시점을 알려준다.
(Burning Plants Tell Seeds When to Germinate)
산불 재는 전혀 쓸모없는 것이 아니다. 그것은 다음 세대의 식물에 스위치를 켜는 신호분자(signaling molecules)를 가지고 있었던 것이다.
한 산불이 일어난 다음 봄에 어떻게 땅은 새로운 다량의 묘목들로 가득 차게 되는 것일까? 수년 동안 땅 속에 휴면상태로 있던 씨앗들이 어떻게 지면이 정리되었고 다음 세대의 생장을 위한 기회를 제공하고 있다는 것을 알게 되는 것일까?
PNAS(2013. 4. 2) 지의 공개된 한 논문은 산불 후에 식물 재에 들어있던 한 분자가 휴면 종자의 생장을 어떻게 개시하는 지를 설명하고 있었다. 논문에 따르면, ”불타는 식물의 연기에서 생겨나는 발아-자극(germination-stimulating) 화합물에는 Karrikin-1이라는 종자의 휴면-타파(dormancy–breaking) 화합물이 포함되어 있다”는 것이다. 과학자들은 이 분자가 씨앗에 어떤 일을 하는지를 연구해왔었다. 열쇠가 자물통에 들어맞을 때, 그 단백질의 형태는 변하고, 발아 준비의 방향을 알려주는 일련의 메시지로 전환된다는 것이다.
솔크 연구소(Salk Institute)의 보도 자료는 ”연기 신호: 불타는 식물이 어떻게 씨앗에게 재로부터 일어나는 것을 알려줄까?”로 시작되었다. 다음은 그러한 발견의 요약이다 :
”이것은 우리가 정말로 이해하지 못했던 지구생태계 복원의 매우 중요하고 기본적인 과정”이라고, 공동 선임연구자 조셉 노엘(Joseph P. Noel)은 말했다. 그는 솔크 연구소의 교수이자 국장이다. ”이제 우리는 그 일을 시발하는 분자 유발자를 알게 되었다”.
노엘과 공동 선임연구자이며, 솔크 연구소의 식물분자 및 세포생물학 실험실의 교수인 조안 코리(Joanne Chory)는, 그 분자는 불이 난 산림에서 ”모닝콜” 역할을 한다는 사실을 발견했다고 말했다. ”우리는 어떻게 죽어가는 식물이 다음 세대를 위한 화학적 메시지를 만들어내서, 휴면중인 종자의 발아 시기를 말해주는 지를 발견했다”.
원 논문에는 진화가 이러한 시스템을 어떻게 만들었는지에 대해 아무런 이야기도 하지 않고 있었지만, 그 보도 자료는 다음과 같이 시도하고 있었다.
”식물에서, 이러한 계열의 효소중 하나가 자연선택을 통해 연기와 재속에 있는 이 분자와 결합하고 신호를 발생시키도록 어떻게든 선택되었다”고 노엘은 말했다. ”KAI2는 식물 생태계가 육상에서 번성하기 시작했을 때, 그리고 불이 죽어가는 혹은 죽은 식물체에 갇혀있는 영양분을 해방시키는 생태계의 매우 중요한 부분이 되었을 때, 진화된 것 같다”고 그는 말했다.
연구자들은 이러한 복원이 어떻게 ”진화된 것 같았는지”는 결코 설명하지 않았다. 그것은 그저 ”어떻게든” 진화되었다는 것이다.
식물 생태학에 관한 Live Science 지의 또 다른 논문은, 식물에 의해 생산된 연무질(aerosols)이 지구의 기후를 조절할 수 있다고 말했다. ”식물은 수증기와 산소 같은 가스를 방출한다 ; 이것들은 식물로부터 방출된 연무질과 결합하여 더 큰 공기중 입자들을 형성하고, 이것은 햇빛을 반사하고 구름 방울을 형성한다”. 숲에서 나는 기분 좋은 향기는 이러한 연무질로부터 나온다.
솔크 연구소의 보도 자료는 진화론이 공상의 나라에서 몸짓만 가지고 과학인척 하고 있음을 보여주는 좋은 예가 되고 있다. Krrikins과 KAI2에 대한 과학은 진화론과는 전혀 상관없는 것이다. 과학은 관측되고, 실험되어, 반복 가능할 수 있는 결과들인 것이다. 진화론적 재료는 단지 논문의 말미에 꿰어 붙인 것이다. 그러나 그것을 들여다보자! 어떤 효소중 하나가 ”자연선택을 통해 어떻게든 선택되었다”는 것이다. 좋다. 그러면 어떻게 선택 되었는가? 어떻게든 되었다고? 그저 진화되었다고? 그것이 진화되었다는 것을 어떻게 알 수 있었는가? 그것은 진화된 것 같다고? 그것이 어떻게든 진화된 것일까? 아니다! 그것은 절대로 어떻게든 진화된 것 같지 않다! 왜냐하면 단백질과 효소들은 우연히 생겨날 수 없는 고도로 정교하고 복잡한 살아있는 분자기계들이기 때문이다.
그러나 만약 누군가가 실제와는 다르게 KAI2가 어떻게든 ”생겨났다”는 과격한 상상을 했더라도, 그것이 기능을 하려면 목적을 두고 서로 상호작용하는 다른 단백질들, 다른 효소들, 그리고 유전정보들을 가진 유전자 전체 시스템이 필요하다. 이들 과학자들은 목적도 없고, 방향도 없으며, 무작위적인 과정이고, 복제 실수인 돌연변이들과 자연선택이 ”어떻게든 만들어냈을 것 같다”고 주장한다. 그것은 노골적으로 나쁜(BAD, Bald Assertion of Darwinism) 진화론적 주장인 것이다. 그들은 과학적인 주장을 하기를 완전히 포기했다. 그들은 별이 있기를 소망하면 어떻게든 기적적으로 출현했을 것이라고 말하는, 자신의 상상력을 발휘해 그저 몸짓, 추측, 추정, 가정, 공상, 담소, 몽유, 도피를 하고 있는 것이다.
따라서 진화론자들조차도 기적과 초자연을 믿고 있는 것이다. 창조론자들은 이성과 증거를 가지고 믿음을 지킬 수 있다. 진화론에 중독된 이러한 다윈의 추종자들은 그저 연기와 뜨거운 공기를 주변으로 뿜어내고 있을 뿐이다.
*관련기사 : 씨앗은 어떻게 싹틔울 때를 알까…"씨앗 속에 온도계 있다" (2023. 3. 8. 한국경제TV)
https://www.wowtv.co.kr/NewsCenter/News/Read?articleId=AKR20230307168900009
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/05/burning-plants-tell-seeds-when-to-germinate/
출처 - CEH. 2013. 5. 6.
나무의 셀룰로오스를 전분으로 바꿀 수 있을까?
(Wood You Cellulose for Starch?)
셀룰로오스(cellulose)는 가장 풍부한 생체분자이지만, 그것이 어떻게 만들어졌는지는 여전히 과학자들은 당황시키고 있다. 하지만 곧 당신은 그것을 먹을 수 있을 것 같다.
PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences) 지에 실린 두 이야기는 셀룰로오스에 관한 것이다. 하나는 어떻게 그것이 만들어졌는가에 관한 것이고, 다른 하나는 그것을 음식으로 바꾸어보려는 이야기이다.
경이로운 분자기계
PNAS 지의 첫 번째 논문은 셀룰로오스 합성 효소(cellulose synthase, CESA)의 구조를 밝히려고 무척 노력하고 있었다. 그 복잡한 효소는 미세섬유의 단단한 겹 안으로 성분요소들이 함께 짜여져 있어서, 나무를 단단하게 해주고, 소화되기 어렵게 만든다. 7명의 연구자들은, ”40년 이상의 실험적인 노력에도 불구하고, 식물 셀룰로오스 합성효소(CESA)의 3D 원자 모델은 여전히 애매한 채로 남아있다”고 말했다. 그 효소는 500개 이상의 아미노산들로 구성되어 있다. 본 논문에서조차 그 구조를 모두 밝히지는 못했는데, 보도 자료도 어떻게 그것이 작동하는지 자세히 보여주지 못하면서, ”셀룰로오스는 자연의 가장 풍부한 재생 가능한 생체재료이며, 화석연료를 대체할 수 있는 바이오연료 생산의 중요한 자원”이라고 말했다.
노스캐롤라이나 주립 대학(NCSU)의 보도 자료에 의하면, 연구 결과중 하나는 그것이 미세섬유(microfibrils)를 짜는 고리(반지)처럼 보인다는 것이다. 켄터키 대학의 강의 노트는, 포도당의 미세섬유가 뻣뻣한 태피스티리(tapestry, 융단)로 짜여지면서, 자당(sucrose)으로부터 과당(fractose)을 제거할 때 미세소관(microtubule)을 올라가는 한 분자기계를 보여주었다. Trends in Plant Science(2012) 지의 논문의 Box 1에는 36개의 단백질들이 CESA에 포함되어있고, 추가적으로 ”많은 단백질들이 직접적 또는 간접적 상호작용으로 셀룰로오스 합성을 조절한다는 것이다. 이러한 유전자들 중 그 어떤 것이라도 돌연변이가 생기면 셀룰로오스 양의 감소, 또는 결정도의 감소가 일어나고, 뿌리와 배축(hypocotyls)의 세포확장에 결함이 생길 수 있다”고 밝혔다. 그것의 구조가 더 잘 알려짐에 따라, 그 효소의 조작법(작용방법)이 필연 재미있게 되었다. 연구팀은 목화 섬유 내부의 CESA를 연구해 왔다. 과거 수세기 전의 목화 채취자 또는 방적업자들이 그들의 손에 있던 것이 21세기 과학자들도 다 이해하지 못하는 경이로운 분자기계들이었다는 사실을 생각할 수 있었을까?
칼을 바꾸어 쟁기로
PNAS 지의 두 번째 논문은 셀룰로오스를 전분(starch)으로 바꾸는 방법을 기술하고 있었다. 셀룰로오스는 주로 글루코오스 사슬로 구성되어있는데, 몇몇 초식동물의 위에서 박테리아에 의한 것 외에는 소화되지 않는 것으로 증명되었다. 셀룰로오스와 전분(글루코오스로 만들어진)은 동일한 기본구조를 가지고 있으나, 분자간의 결합에서만 다르다. 풍부한 생체분자를 음식으로 바꾸는 방법을 발견한다면, 증가하는 세계 인구를 먹여 살리는데 가치가 있을 것이다. 버지니아 공대의 연구팀은 곰팡이, 효모 및 식물 재료에서 얻은 5개의 비천연 효소를 사용하여 그것을 만드는 방법을 발견했다.
그 처리 과정은 전분의 선형 형태인 아밀로스(amylose)를 30% 생산해냈고, 나머지는 바이오연료로 쓸 수 있었다. Science Daily지에 따르면, 그것은 친환경적이었다 ; 그 처리과정은 열, 화학물질, 혹은 비싼 장비가 필요치 않고, 상업적 생산을 위해 대량적으로 처리될 수 있다. 그리고 그 효소는 자력(magnetism)으로 재순환 될 수 있기 때문에, 어떤 쓰레기도 발생시키지 않는다. 논문의 요약 글은 ”동시 효소적 생물형질 전환과 미생물 발효에 기초한 차세대 생물정제 기술은 식품, 바이오연료 및 환경 고통(3중고)를 해결할 수 있을 것”으로 전망했다. PhysOrg 지는 세상에서 두 번째로 풍부한 생체분자인 크실란(xylan)을 생물연료로 바꾸려는 시도를 보도하고 있었다. 그것은 더욱 도전이 되는 이야기이다. 왜냐하면 그 자당의 5탄당 구조는 쉽게 발효되는 셀룰로오스 내의 6탄당을 추출하는 방법으로부터 얻을 수 있기 때문이다. 에너지국(Department of Energy)의 그 논문 이야기는 사실 성경적인 관점에서 발단한 것으로, ”칼을 쟁기”로 바꾸려는 것과 같은 것이다.
이전의 글 '다이아몬드의 에이커'에서 강조했던 것처럼, 만약 사람들이 동식물에 들어있는 첨단과학을 어떻게 발견하고 사용할 것인가를 알게 된다면, 사람들은 보물에 둘러싸여 있는 것이다. 여기에 자연의 경이로움에 대한 우리의 이해를 증진시키고, 동시에 인류에 유익한 기술로 바꿀 수 있는 다윈 프리(Darwin-free)의 더 좋은 과학이 있는 것이다.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://crev.info/2013/04/wood-you-cellulose-for-starch/
출처 - CEH, 2013. 4. 17.
구분 - 3
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5657
참고 : 5574|5475|4408|5490|4259|4569
생체모방공학의 여러 소식들 : 독소흡수 나노 스폰지, 나노 셀룰로오스,
나노 직물, 수술용 봉합사, 말똥 연료, 박쥐 날개, 콩잎 모방 빈대잡기
(Biomimetics Roundup)
David F. Coppedge
여기에 식물, 동물, 세포 연구에서 떠오르는 새로운 기술에 대한 최근 뉴스를 요약 소개한다.
독소 스폰지 : PhysOrg(2013. 4. 14) 지는 적혈구 막에 싸여져 있는 흡수성 소재로 만들어진 '생체모방 나노스폰지(biomimetic nanospongers)'에 대해서 보도했다. 이것은 박테리아 독소와 뱀독을 흡수하기 위해서 '유인용 미끼(decoys)'로서 혈류를 떠돌아다닐 수 있다. 독소는 살아있는 혈액세포에 구멍을 내는 대신에, 무해한 나노스폰지 안으로 흡수되고, 다음에 간에서 제거된다.
나노 셀룰로오스 : 연구자들은 '나노-셀룰로오스(nano-cellulose)'를 만들기 위한 ‘공학적 조류(engineered algae)’를 가지게 되었다고 말했다. 그것은 일찍이 가장 중요한 잠재적 농업 형질전환 중 하나가 될 것이며, 그 놀라운 재료는 지속가능한 바이오 연료와 많은 다른 산물들의 원재료가 될 수 있다”고 말했다. 그 조류는 나노셀룰로오스를 생산하는 한편, 대기 중의 이산화탄소를 제거한다는 것이다. PhysOrg(2013. 4. 7) 지를 보라.
나노 직물 제작 : 10억분의 1미터로 (꿈의 신소재로 불리는) 그래핀(graphene)의 정교한 형태를 만들기 위해 필요한 것은? PhysOrg(2013. 4. 10) 지는 MIT 대학의 연구자들이 주형(template)으로써 DNA를 이용하여 그 기술을 완벽하게 해냈다고 보고했다. 그것은 ”그래핀으로 구성된 전자 칩으로, 독특한 전자 특성을 지닌 1원자 두께의 탄소 시트인 나노-회로(nano-circuits)를 만들어내는 데에 사용될 수 있을 것”이라는 것이다.
기생충을 모방한 수술용 패치 : 최근 EurekAlert(2013. 4. 16) 지는 한 기생충에서 영감을 받아, 봉합사(sutures)나 스테플러보다 더 효과적인 수술용 패치(surgical patch)가 개발되었다고 보고했다. ”물고기의 창자에 사는 한 기생충(물고기의 장내로 파고 들어가는 가시 머리의 기생충)이 사용하는 기술을 모방하여”, 연구자들은 ”수술 부위에서 수술용 스테플러보다 더 강하게 피부 조각을 지탱해 주는 미세침(microneedles)이 못박혀있는 유연한 패치”를 개발한 것이다. 그것은 일반 수술용 스테플러보다 3배 더 강하다고 PhysOrg (2013. 4. 16) 지는 밝혔다.
말똥의 새로운 이용 : 믿거나 말거나, 과학자들은 말의 배설물(horse feces)에서 전 세계 바이오연료 생산에 도움이 될 수 있는 유용한 효소를 발견했다는 것이다. Science Daily(2013. 4. 11) 지는 말의 분뇨에 있는 한 균류가 셀룰로오스를 설탕으로 전환시킬 수 있음을 발견했다고 밝혔는데, 그것은 ”바이오연료 비용을 절감시키고 문제 해결의 잠재성이 있는 귀중한 효소들을” 약속해준다는 것이다. 어느 누가 말똥이 떨어지는 소리에 감사할 줄 알았겠는가!
박쥐 날개가 주는 영감 : 로봇 박쥐 날개의 발명자가 말했다 : Live Science(2013. 4. 10) 지에서 조셉 바흘만(Joseph Bahlman)은 ”박쥐는 정말 놀라운, 멋진 비행사”라고 말했다. ”박쥐의 날개는 극히 역동적이며, 조류나 곤충보다 훨씬 더 동적이다. 당신이 박쥐의 날개를 보면, 그들의 손은 우리와 똑같고, 날개가 많은 다른 모양으로 적응하도록 해주는 관절을 가지고 있고, 엄청난 범위의 공기역학적 힘과 기동성을 주고 있다. 박쥐들은 인간이 설계한 그 어떤 비행체보다 더 잘 날 수 있다. 나는 어떻게 그것이 작동하는지를 밝혀내서, 그것을 복제하기를 원한다”고 그는 말했다.
콩 잎을 모방하여 빈대 잡기 : 성가신 빈대(bedbugs)를 제거하려는 지금까지의 노력은 대부분 실패했고, 많은 주택 소유자들과 호텔 고객들을 좌절시켜 왔다. 이제 과학자들은 불가리아와 세르비아에서 강낭콩 잎을 빈대의 덫으로 침대 옆 바닥에 흩뿌려두는 오래 전에 사용한 민간요법에 영감을 받아 합성 덫(synthetic traps)을 만들고 있다. 그렇다. Nature(2013. 4. 17), BBC News(2013. 4. 10) 등은 콩 잎(bean leaves)은 빈대를 효과적으로 포획한다고 보도하고 있었다. 작은 털이 빈대의 발을 찔러 무력화시키고 죽게 만든다는 것이다. 그 합성품은 아직까지는 잘 기능하지 못하지만, 과학자들은 살충제를 사용하지 않은 해결책에 대한 영감을 가지게 되었다는 것이다. ”식물은 곤충을 포획하기위한 특별한 능력을 보여준다”고 한 연구원은 말했다. 또 다른 연구자는 ”자연은 뒤따라가기 힘든 행동을 하고 있다”고 말했다.
콩 잎과 빈대 이야기에서, 진화에 대한 유일한 언급은 실제적으로는 진화론에 도움이 되지 않는 말이다 : ”콩과 빈대 사이에는 어떠한 진화적 관련도 없다. 그래서 빈대에 특별히 영향이 있는 이 덫은 순전히 우연일 뿐이다”.
이러한 것들은 이전에는 보고되지 않았던 모두 새로운 생체모방공학(biomimetics) 분야이다. 이러한 것들은 더 많은 영역으로 생체모방공학 분야가 계속 성장하고 확장되고 있음을 나타내고 있다. 진화론과 무관한 이러한 프로젝트들은 과학을 오래된 설계 이론과, 인간과 교감하는 학문으로 되돌리고 있다. 박쥐 날개 이야기에서 죠셉 바흘만의 태도를 취하고, 그것을 실행해 보자!
*참조 : 생체모방공학
번역 - 문흥규
링크 - http://crev.info/2013/04/biomimetics-roundup/
출처 - CEH, 2013. 4. 20.
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.
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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.
