식물은 자세히 볼수록 경이롭다
: 통신과 스위치, 세포벽 건축, 상향 이동성
(Plant Wonders Are in the details)
David F. Coppedge
당신이 보도블럭의 틈새로 자라난 잡초를 밟았을 때, 그 풀이 어떤 놀라운 기계장치에 대한 아이디어를 제공해 줄 수 있는지 생각해 보았는가? 좀 더 자세히 들여다본다면, 도움이 될 수 있을 것이다.
1. 통신과 스위치 시스템 : 종자는 싹이 틀 때, 스스로를 보호하려고 노력하면서 어둠속에서 우선 위로 향하여 자랄 필요가 있다. 그리고 공기와 빛에 이르게 되었을 때, 잎을 펼치고 햇빛을 수집할 필요가 있다. Science Daily(2010. 12. 27) 지는 이러한 특정한 시점에서 발생하는 화학적 신호에 대하여. ”많은 요소들이 이러한 발달적 스위치에 포함되어있다...”고 하면서 카네기 연구소(Carnegie Institute)의 연구를 전하고 있었다. 그것 중 하나는 브라시노 스테로이드(brassinosteroid)라 부르는 호르몬으로써, 이 호르몬은 토양에서 대기로의 천이(transition) 시에 햇빛에 길항적으로 작용한다는 것이다. 그러나 GATA2라 부르는 또 다른 조절자가 있을 때에만 작용한다는 것이다. ”카네기 연구팀의 새로운 발견은 통신시스템에서 하나의 잃어버린 고리(missing link)로써, GATA2라 부르는 단백질을 확인했다. 그 논문에서는 진화론적 의미에서 ”잃어버린 고리”로 사용하는 것이 아니라, 신호-변환의 의미에서 ”잃어버린 고리”로 사용하고 있었다. ”이 단백질은 특정 스위치 유전자를 켜거나 끔으로써, 어린 식물이 어떤 형태로 자랄 것인가를 알려 준다”. ”....또한 그것은 빛에 의해 켜지는 식물 내부 시스템과 브라시노스테로이드에 의해 켜지는 시스템 간의 통신 연결부로서 기능을 한다”는 것이다.
2. 세포벽 건축자 : 세포벽은 리그닌(lignin)이라 불리는 고분자의 분자들을 가지고, 어린 나무와 큰 나무들이 똑바로 서있을 수 있도록 해준다. 그러나 리그닌은 세포질의 내에서 조립될 수 없다. 그것은 세포벽 안에서 조립되어야만 한다. 그것은 세포내에서 제조되는 전구체(precursors)라 부르는 재료가 세포막을 통해서 조립 장소로 이동해야만 하는 것을 의미한다. 그것 중 일부는 물질을 저장하는 미소기관인 액포(vacuoles)에서 일시적으로 저장되고, 액포 막을 통한 추가적 전달을 필요로 한다.
그 전구체가 단지 확산(diffusion)의 방법으로 그들의 목적지로 흘러가는 지는 분명치 않았다. 브룩해분 국립실험실(Brookhaven National Labs)의 연구자들은, 대신 전구체를 건설 위치로 운반해주는 트랜스포터(transporters, 운반자)라 부르는 에너지로 추진되는 분자기계를 발견했다. PhysOrg(2010. 12. 13) 지는 PNAS에 한 논문을 보고했는데[1], 어떻게 이러한 트랜스포터가 연료처럼 ATP 에너지를 소비하면서 그들이 속해있는 곳에서 재료를 활발하게 취하는지를 설명하고 있었다. 그 논문은 ”시험 결과 순수 모노리그놀(monolignols, 리그닌 전구체)은 세포막을 가로질러 이동하고, 한편 모노리그놀 글루코사이드(monolignol glucosides)는 선택적으로 액포로 이동한다”고 말하고 있었다. ”그러나 가장 중요한 것은, 어느 쪽 전구체라도 ATP의 추가(세포내 에너지의 분자적 보급) 없이는 어떤 막이라도 횡단하여 이동할 수 없었다”. 그 논문은 어떻게 그 운반자가 그들의 작용에 있어 매우 선택적인지를 기술했다 : ”APT의 존재 하에서, 역위 원형질막(inverted plasma membrane) 소낭은 선택적으로 monolignol aglycones를 취하고, 반면 액포 소낭은 glucoconjugates에 대해 더욱 특이적이라는 것인데, 그것은 서로 다른 ATP-결합의 카세트 같은 운반자가 그것을 특정한 장소로 운반하는데 있어서, 서로 다른 화학적 형태들을 인식한다는 것을 암시하는 것이다.......”
3. 상향 이동성 : 여러분은 나무의 뿌리에서 꼭대기로 수액(sap)을 펌프하여 올리는데 무엇이 필요한지 생각해 본 적이 있는가? 마드리드 대학(University of Madrid)의 과학자들은 그러한 생각을 가진 사람들 중 일부이다. 학생들은 아마도 목질부(xylem)나 체관부(phloem)라는 용어를 기억할 것이다. 목질부는 물을 전달하고, 체관부는 양료를 전달하는 기관이다. Science Daily(2011. 1. 4) 지는 ”새로운 수력시스템이나 흡입 펌프를 향상시킬 수 있는 기술을 응용하기 위하여, 수액의 이동에 열쇠가 되는 것을 발견”하는데 연구의 목적이 있다고 하였다.
”이 연구의 주요 결론은 나무의 줄기 속에 있는 수액은 가압상태에 있었다”고 논문은 밝혔다. ”그것은 압력이 체관부의 도관은 물론 목질부의 도관에서 양성(positive)일 때, 그 모델은 방사방향으로 팽창한다는 것”으로 입증된다. ”그러나, 그 압력이 목질부에서 음성이고, 체관부에서 양성일 때는(이것은 낮 동안에 일어난다고 믿어진다), 그 모델은 방사방향으로 수축한다는 것”이다. 나무는 도대체 어떻게 이러한 정보를 배웠을까? 나무는 중력에 반대하여 물을 짜내거나, 혹은 펌프하는 여러 가지 좋은 방법들을 가지고 있다. 연구자들 중 한 사람은, ”현재 정상 대기압 하에서 10m 이상 물을 끌어올릴 수 있는 흡입펌프는 없다”고 전문가들의 의견을 말했다. 그러나 세쿼이아(sequoia) 나무는 100m 이상 물을 끌어올릴 수 있다! 그 사실은 식물로부터 배울 수 있는 어떤 것이라도 이 분야에서 일하는 사람들에게는 대단한 관심을 끌 수 있는 것일 수 있다.
프린스톤 대학의 연구자들 역시 이러한 실마리를 찾기에 열심이었다. PNAS 지에 발표된 논문에서[2], 그들은 ”식물 유관속의 네트워크는 식물학적 형태, 기능, 그리고 다양성의 중심부”라고 말했다. 그리고 그들은 어떻게 전달물질이 수력 안정성과 효율 사이에서 교환을 필요로 하는 지를 설명했다. 그들은 ”수액 흐름의 예측, 수간에서 나무 꼭대기 가지로 목질부 도관 반경의 점차 가늘어짐, 그리고 어떻게 목질부 도관의 빈도가 도관의 반지름에 따라 변하는 지”의 모델을 개발하였고, 그 모델을 참나무, 단풍나무, 소나무 등 여러 나무들과 비교하였다. 어찌되었든 이들 나무들은 최대 효율을 얻기 위해 바닥에서 나무의 꼭대기까지 자신의 도관 반지름을 어떻게 점차 가늘게 하는지를 알고 있었던 것이다.
저자들은 그들의 논문에서 ”진화적 운전자”를 말했으나, 그러나 실제로는 ”설계의 필요조건”을 말하고 있었던 것이다. 즉, 1)도관을 통해 수액의 흐름과 잎에 의한 탄소흡수를 최대로 하기위한 공간 채움의 기하학적 배열 2)잎으로 수력 전도계수와 자원 공급의 증가 3) 색전증(embolism)에 대비한 보호기능과 그와 관련한 유관속 전도의 감소 4)식물전체로 균일한 생물 기계적 제한의 실행 5)말단부 가지 크기의 독립성, 유속비율, 그리고 식물의 크기와 관련된 내부구조” 등이다. 어디에도 그 필요한 구조를 만들 것 같은 그럴듯한 돌연변이 결과를 설명해주는 내용은 전혀 없었다. 그들은 단지 ”자연선택”이 어떻게든 이러한 필요사항들을 충족시켰을 것이라고 추정만하고 있었다.
식물의 진화에 대해 말하면서, PhysOrg(2010. 12. 13) 지의 또 다른 기사는 PNAS[3]의 다른 논문을 요약하고 있었는데, 그들은 구과(cone, 솔방울 등)를 지닌 현화식물의 공통 조상을 찾기 위해서 추적하고 있었다. 그 논문은, 다윈의 지독한(혐오스러운) 미스터리(Darwin’s Abominable Mystery)라 불려지는 ”피자식물(angiosperms, 속씨식물)의 기원과 급격한 다양화는 많은 연구자들이 오랜 기간에 걸쳐 연구해왔다”면서. ”현화식물이나 피자식물의 진화론적 기원은 미해결된 최대의 생물학적 미스터리의 하나로 남아있다”고 서론에서 말하고 있었다.
그렇다면 그들은 그 미스터리를 해결했는가? 만약 PhysOrg 지의 요약 글에서 그러한 어떠한 암시가 있었다면, 그들은 출현(emergence)이라는 단어로 그것을 표현함으로써, 진화를 추측하고 있었을 뿐이다 :
PNAS 지의 이번 주에 발표된 새로운 연구는 1억3천만년 이상 된 수많은 다양한 속씨식물들을 재빨리 일으키는 진화론적 혁신으로 그들의 유전적 기원에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 있다. 연구팀의 공동 책임자는 비슷한 완곡어법을 사용했다 : ”수련(water lily)과 아보카도(avocado)의 꽃은 근본적으로 여전히 같은 유전적 구조를 지닌 ‘유전적 화석’인데, 그것은 나자식물의 구과(cone)가 꽃으로 변형되도록 허용한 것 같다”고 도우 솔티스(Doug Soltis)는 말했다. ”우리는 최초의 속씨식물이 나자식물(gymnosperm, 겉씨식물)의 구과에서 발견된 이미 존재하는 유전적 프로그램에서 어떻게 진화되었는지, 그 다음 우리가 오늘날 볼 수 있는 다양한 속씨식물들로 어떻게 발달했는지를 보여주었다”. 솔티스는 ”나자식물 구과에 들어있는 유전적 프로그램은 최초의 꽃을 만들기 위해 변형되었다”라고, 진화론적인 실제 과정은 소극적인 표현의 동사로 감추면서 말을 계속했다.
그의 설명은 또한 어떻게 구과가 달리는 식물이 처음의 장소에서 꽃을 위한 유전적 프로그램을 만들었는지, 그리고 왜 그것이 진화론적 시간 틀에서 이전의 수백만 년 동안 그러한 목적으로 사용되지 않았는지에 대한 논점을 교묘히 피하고 있었다. 마지막에서, 그 논문은 만물 우연의 법칙과는 동떨어진 답변을 하고 있었다 : ”어떻게든 유전적 변화가 일어나 웅성(수컷)의 구과가 자성(암컷)의 기관을 만들도록 했고, 아마도 더욱 중요한 것은, 그것이 화려한 화판(petal)과 같은 기관을 만들게 하여, 벌과 같은 수분 매개체와 새로운 상호작용을 유인했다”는 것이다. 그러나 ”무언가 허용한다” 것이 성취되기 위한 필요충분 조건을 제공하는가? 만약 그것이 사실이라면, ”건축을 허가하는 것이, 건물이 저절로 지어진다는 의미”로 간주 될 것이다.
1. Miao and Liu, ATP-binding cassette-like transporters are involved in the transport of lignin precursors across plasma and vacuolar membranes, PNAS, published online before print December 13, 2010, doi: 10.1073/pnas.1007747108 PNAS December 13, 2010.
2. Savage et al, Hydraulic trade-offs and space filling enable better predictions of vascular structure and function in plants, PNAS, published online before print December 13, 2010, doi: 10.1073/pnas.1012194108.
3. Chanderbali et al, Conservation and canalization of gene expression during angiosperm diversification accompany the origin and evolution of the flower, PNAS, published online before print December 13, 2010, doi: 10.1073/pnas.1013395108.
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자연의 한 새로운 법칙인 DAM(Darwin’s Abominable Mystery, 다윈의 지독한 미스터리) 법칙이 여기서 기술되고 있다. 속씨식물의 진화에 대한 어떠한 논설이나 논문도 그러한 어구에 의해 덧붙여질 것이다. 이것은 다윈뿐만 아니라, 오늘날 그의 추종자들에게까지 그러한 곤경을 설명하는 시간불변의 법칙이 되고 있다.
진화론자들은 역시 DAM 법칙에 관하여 미쳐(MAD) 있다. 다윈의 지독한 미스터리(Mystery’s Abominable Darwin) 법칙은 여러 곳에서 발생될 수 있음을 보여주고 있다. DAM 법칙은 식물 자체를 혐오스러운 것으로 주장하지 않음을 주목하라. 그렇다. 식물은 놀라운 것이다. 그들은 정말로 잘 설계되어있다. 식물 기원의 미스터리는, 다윈주의라는 전제(가정)된 증오의 씨앗으로 음모를 꾸미고, 설계와는 동떨어진 ”저절로 발생하는”, ”발달하는” 등과 같은 해로운 웅변술로 물을 줄 때에만 혐오스러운 것이다. 그러한 변형된 정원에서는, 어떠한 것도 자랄 수 없고, 어떠한 신비감도 없는 것이다!
번역 - 문흥규
주소 - https://crev.info/2010/12/plant_wonders_are_in_the_details/
출처 - CEH, 2010. 12. 26.
진화론을 거부하는 규조류
: 정교한 구조와 다양한 아름다움을 가진 경이로운 생물.
(Homage to Diatoms)
David F. Coppedge
당신이 호흡하는 공기의 20%는 크리스털 성에 사는 작은 생물에서 온 것이다.
Live Science(2014. 6. 10) 지에 게재된 한 규조류(diatom)의 사진은 충격적이다. 그것은 사람이 만든, 또는 기계가 만든 구조임에 틀림없어 보인다. 너무도 완벽하게 보이는, 이 나노공학의 결정체가 살아있는 생물체인 규조류라는 것은 놀랍다. 규조류는 광합성을 하는 단세포 미생물로 바다에 극도로 풍부하며, 일부 민물 호수에서도 살아가는 플랑크톤이다. 그들의 서식지도 매우 다양한데, 일부는 극지방의 얼음에서, 일부는 열대 산호초에서도 발견된다.
기사는 규조류 전문가인 앤드류 앨버슨(Andrew Alverson, 아칸소 대학)와의 인터뷰로 시작하고 있는데, 다양한 규조류 종들의 전자현미경 사진들을 보여주고 있다.(photo gallery). 이들은 너무도 멋있어서 실제 생물이 아닌 것처럼 여길 정도이다. 앨버슨은 규조류를 ”대부분의 사람들이 잘 들어본 적이 없는 가장 중요한 작은 생물”이라고 불렀다.
규조류는 매우 작다. (그들 중 10에 5는 핀 머리에 올려놓을 수 있을 정도로). 하지만 이들 단세포 조류는 지구 행성의 생태계 유지에 엄청난 역할을 감당하고 있다. 그들은 탄소와 산소의 순환, 해양 먹이사슬의 주요 구성 요소이며, 지각의 약 1/4을 구성하고 있는 규소(silica)의 주요 순환체이다.
앨버슨은 규조류는 10만 종(species) 정도가 있는 것으로 (심지어 두 배까지도 될 수 있다) 평가했다. 그들은 우리가 호흡하는 산소의 약 20%를 생성하고 있는, 생물권에서 매우 중요한 생물이다.
이 규조류에 대한 최초의 유전체(genome) 분석이 이루어졌는데, 그 결과는 진화론자들을 매우 당혹스럽게 만들었다 :
규조류는 많은 다양한 근원에서 기원한 유전자들을 가지고 있는, 고도의 모자이크식(짜집기) 유전체(mosaic genome)를 가지고 있는 것으로 나타났다. 가장 주목할 만한 것은, 유전자들의 많은 부분이 박테리아로부터 수평유전자전달(horizontal gene transfer, HGT)에 의해서 획득된 것처럼 보인다는 것이다. (수평유전자전달은 상호 교배될 수 없는 생물 종들 사이에 유전자들 교환이 일어나 있는 것을 말한다). 유전체 데이터는 수평유전자전달이 한때 생각했었던 것보다 진핵생물에서 훨씬 더 흔하다는 것을 보여주고 있지만, 이러한 멀고 먼 친척 생물들 사이에 유전자 전달은 극히 드문 일이다. (진화론적 시간 틀로 규조류와 박테리아는 마지막 공통조상을 10~20억 년 전에 가지고 있었다).
이것은 진화론의 절망적인 유전학적 증거이거나, 유전학적 진화론이 완전히 허구임을 가리키는 증거처럼 보인다. 앨버슨은 이러한 문제점을 설명해내기 위해 애쓰고 있었다 :
극도로 다양한 진핵생물의 다양성에 관련된 일부 동일한 (대부분 내인적인) 과정이 규조류의 진화 과정을 통해 나타났는지는 두고 볼 일이다. 예를 들어, 현화식물과 척추동물은 전체 유전체를 복제하는 연속적인 단계를 경험했다. 복제된 유전자의 대부분이 진화 역사의 쓰레기통 속으로 즉시 소실되었지만, 일부 복사본들은 남았고, 새롭고 변형된 기능을 획득하도록 그들의 조상들에서 자유롭게 독립적으로 진화했다. 규조류 유전체는 많은 중복된 유전자들을 포함하고 있다. 하지만, 이러한 조각난 대대적인 유전자 폭발이 어떻게 기원했는지는 공개된 질문이다.
앨버슨은 더 많은 규조류들에 대한 유전체 염기서열 분석이 이러한 질문에 대답을 줄 수 있을 것으로 희망하고 있었다 :
그러나 유전체는 모든 간격을 메울 수 없다. 규조류 종의 약 90%는 아직 발견되고 명명되어야 한다. 그래서 우리가 규조류의 다양성을 밝히기 시작한다 하더라도, 그들의 대부분은 익명으로 남아있을 것이다.
이 기사의 어디에도, 그리고 앨버슨도 규조류의 극도로 정교한 크리스털 성이 어떻게 만들어질 수 있었는지 설명하지 않고 있었다.
현미경을 통해서 이 생물이 처음 관찰된 이후로, 규조류는 사람들을 매료시켜 왔다. 무디 연구소의 오래된 과학 영화 ‘숨겨진 보물(Hidden Treasures)’에서 어윈 문(Irwin Moon) 박사는 규조류의 다양성과 아름다움을 눈송이에 비유했었다. 어떻게 그렇게 많은 종들과 다양한 모양과 패턴들이 생겨날 수 있을까? 이것들이 모두 목적도 없고, 방향도 없고, 지성도 없고, 계획도 없는, 무작위적인 돌연변이들로 우연히 생겨났을까? 규조류들의 아름다움과 디자인은 생존을 위해 어떻게 필요했던 것일까?
만약 창조주가 지구 행성에서 생물들이 살아가는 데에 필수적일 뿐만 아니라, 아름답고 멋진 한 부류의 생물체를 만들기 원하셨다면, 여기에 그 좋은 예가 있다. 규조류의 다양한 모습들과 정교한 디자인과 아름다움은 진화론으로 설명될 수 없다. 진화론자들이 규조류의 유전체와 다양성과 아름다움에서 느끼고 있는 절망감은 창조론자들과의 야구시합에서 퍼펙트 게임을 당했음을 의미한다.(8/11/2012. 아래 관련자료 링크 1번 참조).
이제 사진 갤러리(photo gallery)에 들러 경이로운 규조류들을 감상해 보라. (구글 이미지는 여기를 클릭)
*관련기사 : 규조류의 숨겨진 가치. 반도체 칩 제조와 CO2 흡수 (2008. 3. 5. ScienceTimes)
식물이 냄새를 맡는다고? 돌 냄새를 맡는 규조류 (2016. 3. 8. ScienceTimes)
번역 - 미디어위원회
링크 - http://crev.info/2014/06/homage-to-diatoms/
출처 - CEH, 2014. 6. 19.
나무에서 중력을 거스르는 물의 운반
(Anti-Gravity Water Transport in Trees)
Frank Sherwin
나무의 뿌리에서 꼭대기의 잎까지 10층 높이로 물을 운반하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이것이 어떻게 이루어지는가? 그 답은 목질부(xylem)라고 불리는, 작고 특별히 설계된 맥관과 다른 요소들의 조합에 있다. 과학자들은 미래의 대규모 담수화 및 하수 처리를 위해서, 이 놀라운 물의 수직 통로를 모방하고자 한다.[1, 2]
진화론자들은 나무는 이러한 물의 놀라운 운송을 수억 년 전에 마스터했다고 말하고 있었다. 연구자들은 캘리포니아 레드우드(California redwood tree, 세쿼이아) 나무에서 100m의 높이로 지속적으로 이동되는, 끊어지지 않는 수직적 물기둥이 얼마나 복잡한 지를 보여주고 있었다. 물과 미네랄은 뿌리계와 맥관 조직(즉, xylem) 내로 들어가고, 주로 증산(transpiration, 발산)이라 불리는 "당겨지는" 힘을 받는다. 증산은 잎의 밑면에 있는 기공(stomata)이라는 특수한 개구부를 통한 수증기의 손실이다. 뿌리에 의해 흡수된 물의 20% 이상이 수증기로서 대기로 방출된다. 이 물리적인 끌어당김(pulling) 작용은 수소결합이라 불리는 물 분자 사이의 독특한 화학적 부착 때문이다. 물 분자는 서로 밀착되어 응집 장력 이론(cohesion-tension theory)이라 불리는, 증산류(transpiration stream)를 형성한다. 이것은 지속적으로 움직이는 물의 비정상적으로 안정적인 기둥을 생성한다.
나무의 물-운반 시스템을 모방하는 것은 쉬운 일이 아니다. 중국 절강이공대학과 저장대학의 연구자들은 나무의 반-중력 물 수송 시스템은 “좋은” 것으로 여기고 있었다. 그리고 “산업 전반에서 응용될 수 있는, 물을 빠른 속도로 먼 거리로 운송할 수 있는 시스템을 만들기 위해 노력하고 있었다.
그 기사는 이렇게 말하고 있었다 : “중력을 거슬러 물을 높은 곳으로 효율적으로 이동시키는 시스템은 사람이 만들어낸 주요한 공학적 업적이었다. 그런데 나무들이 수행하고 있는 놀라운 물 수송 시스템을 재현하는 것은 어려운 일이다.”
식물의 물 수송 시스템은 놀라울 정도로 복잡하다. 연구자들이 모방하려는 이러한 시스템은 창조주의 설계를 가리키는 것이다. 무작위적 돌연변이들이 오랜 시간 동안 축적되어 우연히 생겨날 수는 없어 보인다.
References
1. Zyga, L.Antigravity water transport system inspired by trees. PhysOrg. Posted on phys.org July 8, 2019, accessed July 10, 2019.
2. Xu, W. et el. 2019. Efficient Water Transport and Solar Steam Generation via Radially, Hierarchically Structured Aerogels. ACS Nano. DOI.org/10.1021/acsnano.9b02331
*Mr. Sherwin is Research Associate at the Institute for Creation Research. He earned his master’s degree in zoology from the University of Northern Colorado.
출처 : ICR, 2019. 7. 30.
주소 : https://www.icr.org/article/anti-gravity-water-transport-in-trees/
번역 : 미디어위원회
풀산딸나무 화분의 경이로운 폭발!
: 투석기와 유사한 발사 장치는 설계를 가리킨다.
(Bunchberry bang!)
여름 맑은 날 북미의 광활한 가문비-전나무 숲을 거닐다보면, 당신은 온통 녹색의 세상 속에 있다고 생각할지도 모르겠다.
풀산딸나무(Bunchberry, Cornus canadensis, 층층나무속의 일종. 산딸나무)는 일반적으로 4월말에서 6월에 꽃이 핀다.
그러나 연구자들은 이 숲의 지면에 카펫을 깔아놓고 있는 이 나무가, 꽃이 필 때 꾸물거리지 않는다는 사실을 발견했다. 고속의 비디오카메라를 이용하여 연구자들은 이 나무의 꽃이 화판에서 열릴 때, 공중으로 0.4 밀리초(=0.0004초)의 속도로 화분을 발사한다는 것을 보여주었다![1, 2] 그것은 솔거품벌레(spittle bugs)와 거품벌레(froghoppers)의 도약(0.5~1.0 밀리초)[3, 4], 사마귀새우(mantis shrimp)의 찌르기(2.7 밀리초)[5, 6], 봉선화/물망초 과실의 열림(2.8~5.8 밀리초)[2], 카멜레온(chameleon)의 혀 내뱉기(50 밀리초)[7, 8], 그리고 벌레잡이 식물 파리지옥(venus flytraps)의 잎 닫기(100 밀리초)보다 빠른 것이었다.[9, 10].
(Photo by A. Acosta, J. Edwards, M. Laskowski and D. Whitaker, see ref. 2.)
”대부분 사람들은 식물이 정지해 있고, 정적인 것으로 생각한다”. ”우리조차도 이 꽃이 얼마나 빨리 열리는 지를 보고 놀랐다”고 연구자인 조안 에드워드(Joan Edwards)는 말했다.[11]. 정말로 그랬다. 연구자들은 매 초 당 1,000장의 사진을 찍는 고속 카메라를 이용하여 시작을 했으나, 그 이미지는 흐렸다. 그것은 카메라가 너무 느렸음을 가리키는 것이었다! 그래서 초 당 10,000장을 찍을 수 있는 초고속 카메라를 사용하여, 이 나무의 꽃이 열릴 때 어떤 일이 일어나는지를 정확히 필름에 담을 수 있었다!
꽃이 폭발할 때, 화판이 빠르게 분리되고(처음 0.2밀리 초 안에), 화분이 달린 수술이 밖으로 튀어나가는 형태로 뒤로 젖혀졌다. 그 때 수술이 휘날리고, 중력의 2,400배로 가속이 되어(우주비행사가 이륙할 때 경험하는 힘의 약 800배) 화분 알갱이들은 공중으로 ‘2.5cm의 인상적인 높이’로 사출되었다. 이것은 일견 대단치 않은 것 같이 보일지 모르지만, 그 꽃은 키가 수 mm(1인치의 1/10 미만)일 뿐이다. 그래서 그것은 우리가 돌을 6층 빌딩 꼭대기로 던져 올리는 것과 같은 성취라고 말할 수 있겠다![11]
실제로, 사람들은 그 같은 업적을 성취하는 법을 알고 있었다. 중세의 전쟁 시에 사용된 투석기(trebuchet)가 그것이다.[13] 그 투석기는 독창적으로 설계된 것으로[14], 물리학의 지렛대 원리를 이용하여, 단순한 석궁보다 더 멀리, 그리고 더 빠르게 물체(돌)를 내던지는 도구이다.[12]
중세시대에는 투석기가 전쟁에서 사용되었다. 예로써, 대형투석기에 의한 지레장치와 힘은 적진을 향해 요새의 벽에 손상을 입히기에 충분한, 상당히 무거운 물체를 던지기에 충분한 것이었다. 중세 투석기의 어떤 그림에는 심지어 불운한 협상자(사자)를 그가 온 곳의 성벽 너머로 던져지는 그림이 있다! 또한 투석기는 성 내에 질병을 퍼뜨리기 위해서, 사람의 시체나 동물의 시체를 성이나 요새 안으로 던져 넣을 때 사용됐었다고 보고되고 있다.
풀산딸나무의 수술(stamens)도 이와 유사한 것으로, 그 기능에 있어서는 소형 투석기인것으로 밝혀졌다. 수술대(filament) 끝의 꽃밥(anther)과 연결되어있는 유연한 ‘경첩’에 의해서, 탄두(꽃밥의 화분)는 던져지는 팔(수술대)에 부착되어 있다. 화판이 열린 후에 구부러져 있던 수술대가 펴지고, 탄성에너지가 방출되면서, 수술대 선단 근처의 꽃밥의 회전은 화분을 위쪽으로 세게 내던지며, 최대 수직 속도로 화분을 가속 방출시킨다.[2]
중세의 투석기가 바람이 불고 번개가 치는 날 우연히 나무들이 부러져서 어쩌다 저절로 조립되어 생겨날 수 있었을까? 그럴 수 없었을 것이다. 투석기가 지능을 가진 사람에 의해서 설계된 것이라면, 풀산딸나무의 꽃도 누군가에 의한 설계일 가능성이 높지 않은가?(그 꽃의 설계자는 처음부터 그러한 투석기 원리를 알고 있었다!). 실제로, Nature 지의 연구자들은 '설계'라는 단어를 사용하지 않을 수 없었다 : ”풀산딸나무의 수술은 중세의 소형 투석기처럼 ’설계‘되어 있었다.....”[2]
꽃의 구성요소들 각각이 어떻게 하나씩 하나씩 점진적으로 진화되어, 함께 조화스럽게 작동될 수 있었을까? 이러할 가능성은 분명 상상하기 어렵다. ”화판은 수술의 활동과는 무관하게 열린다”[15]고 연구자들은 지적했으나, 그러나 완전히 기능을 하는 수술 ‘투석기’가 이미 제자리에 있지 않았다면, 왜 그렇게도 빠른 화판의 열림이 필요했을까? 그와 반대로, 만약 봄에 화판이 제 때에 열리지 않는다면, 빠르게 발사되는 화판의 발사 장치는 전혀 쓸모가 없었을 것이다.[16]
이러한 모든 사항들에 대한 논리적인 결론은 로마서 1:20절에서 지적한 것처럼, 풀산딸나무 화분의 ‘발사’ 장치는 우연히 생겨나지 않았다는 것이다.
”창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그가 만드신 만물에 분명히 보여 알려졌나니 그러므로 그들이 핑계하지 못할지니라” (로마서 1:20)
References
1.Angell, S., Professors record the world’s fastest plant, Oberlin College News & Features, 24 August 2006.
2.Edwards, J., Whitaker, D., Klionsky, S., Laskowski, M., A record-breaking pollen catapult, Nature 435(7039):164, 2005.
3.Burrows, M., Froghopper insects leap to new heights, Nature 424(6948):509, 2003.
4.See also Catchpoole, D., In leaps and bounds—the amazing jumping prowess of frogs and froghoppers.
5.Patek, S., Korff, W., and Caldwell, R., Deadly strike mechanism of a mantis shrimp, Nature 428(6985):819–820, 2004.
6.See also Sarfati, J., Shrimpy superboxer.
7.Snelderwaard, P., de Groot, J. and Deban, S., Digital video combined with conventional radiography creates an excellent high-speed X-ray video system, Journal of Biomechanics 35:1007–1009, 2002.
8.Sarfati, J., A coat of many colours—captivating chameleons, Creation 26(4):28–33, 2004.
9.Forterre, Y., Skotheim, J., Dumais, J., and Mahadevan, L., How the Venus flytrap snaps, Nature 433(7024):421–425, 2005.
10.See also Sarfati, J., Venus flytrap—ingenious mechanism still baffles Darwinists.
11.Schirber, M., World’s fastest plant: New speed record set, Live Science, 24 August 2006.
12.Sohn, E., Fastest plant on Earth, Science News for Kids, 24 August 2006.
13.Trebuchet.com—dedicated to the art of hurling, 1 December 2006.
14.All about catapults, 1 December 2006.
15.Again, our emphasis in bold font. Ref. 2.
16.The catapult mechanisms of chameleon tongues and horse legs are similarly irreducibly complex. That is, both ‘spring’ and ‘release’ systems must be fully in place for the catapult to work—evolution’s hypothetical small intermediate steps would have no advantage by themselves, therefore natural selection would not favour them. See ref. 8—Box: ‘Chameleon catapult’; and Sarfati, J., Horse legs: the special catapult mechanism, Creation 25(4):36, 2003.
(Available in Portuguese and Russian)
번역 - 문흥규
링크 - http://creation.com/bunchberry-bang-mag
출처 - Creation 31(2):32–34, March 2009.
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.
