의사소통(communication)은 생태계를 구성하는 생물들에게 기본 요소인 것처럼 보인다. 사람과 동물은 공통 언어를 공유하고 있지 않아도, 여러 면에서 서로 의사소통을 할 수 있다. 네덜란드 생태학 연구소(Netherlands Institute of Ecology, NIOO-KNAW)의 흥미로운 새로운 연구 결과에 따르면, 서로 다른 종류의 미생물들 사이에서도 의사소통이 이루어지고 있다는 것이다. 그들은 몇몇 박테리아와 곰팡이들이 상호 통신을 위한 전달 매개체로 테르펜(terpenes)으로 알려진(7/23/2016), 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs)을 사용하는 몇몇 시스템 요소들을 발견했다. NIOO는 이 놀랄만한 사실을 다음과 같은 제목으로 보도하고 있었다 : "세계에서 가장 많이 사용되는 언어는 ... 테르펜"이다.
슈미트(Ruth Schmidt)와 그의 연구팀은 토양세균인 세라티아 플리무티카(Serratia plymuthica PRI-2C)가 곰팡이 푸사리움 쿨모룸(Fusarium culmorum)에 의해서 방출되는 VOC에 노출되었을 때, 운동성이 활발해지면서, 자신의 테르펜인 소도리펜(sodorifen)을 만드는 반응을 보였다는 것이다.[1]
지적설계된 것처럼 보이는 생물계의 시스템들은 진화론을 부정한다.
토양미생물은 환경에서 휘발성 유기화합물 비율의 변화를 감지할 수 있는 것처럼 보인다. 그런 다음 적절하게 자체 조정을 한다. 이전의 연구들은 휘발성 유기화합물이 종간(inter-species) 미생물 통신을 위한 ‘신호 분자(infochemicals)’로 사용된다는 것을 확인했다. 연구팀은 미생물들의 관계에서 휘발성 유기화합물이 "신호로 인식되는 방법"을 조사한 다음, 반응에 관여하는 조절 유전자들과 경로를 확인했다. 근권(rhizosphere, 식물 뿌리의 영향이 미치는 범위)에서 분리된 토양세균 S. plymuthica는 곰팡이 Fusarium culmorum에서 방출된 VOCs에 노출되거나, 또는 노출되지 않고 자란다. 곰팡이가 방출한 휘발성 유기화합물에 대한 박테리아 반응의 분자적 기초를 확인하기 위해서, 박테리아의 전사체(transcriptome)와 단백질군(proteome)이 각 상황 하에서 분석되었다.
정교한 생체분자 시퀀스와 센서를 사용하여, 그들은 토양세균 S. plymuthica가 화학주성, 운동성, 신호 전달, 에너지 대사, 세포 외피, 테르펜 소도리펜 등과 관계가 있는 여러 유전자와 단백질들을 차별적으로 발현한다는 사실을 발견했다. 소도리펜의 생성은 곰팡이 F. culmorum에 의해서 탐지되는 것으로 보이며, "이러한 박테리아-곰팡이 대화에 관련되어 있었다.“
세계에서 가장 많이 사용되는 언어는... 테르펜이다. 미생물들은 냄새를 통해서, 서로 그리고 다른 세계와 통신한다. - NIOO 보도자료
실험은 잘 설계되었으며, 연구팀은 결과를 정확하게 분리하기 위해서, 인상적인 기법을 사용했다. 따라서 그들은 "곰팡이의 휘발성 유기화합물은 토양세균 S. plymuthica에서 차별적으로 발현되는 화합물들의 생산을 유도한다"고 결론지었다.
설명이 필요한 부분
그러나 그들은 정확한 결론에 도달했던 것일까? 곰팡이가 박테리아의 유전자를 통제하여 그 생성물을 조절할 수 없다는 점을 감안할 때, 곰팡이가 실제로 박테리아의 밖에서 어떤 것이 발현되도록 박테리아를 유도할 수 있는 것일까? 그들의 결론은 엄격한 기술을 사용했음에도 불구하고, 정확한 것이라고 말할 수 없는 것이다. 왜냐하면 완전하고 정확한 결론을 제시하기 위해서, 식별되거나 설명되어야하는 주요 시스템 요소들에 대한 설명이 생략되었기 때문이다. 생물들의 기능이 지적설계된 것으로 분석될 수 없기 때문에, 그러한 생략은 진화론적 논문들에서는 흔히 볼 수 있는 일이다.
연구자들은 다음과 같이 설명될 필요가 있는 편재되어 있는 현상을 관측했다 : "생물체들 간의 상호작용과 의사소통은 어떤 생태계를 이해하는데 있어서 중요하다. 다른 생물체들과의 의사소통에 있어서 정보화학물질(infochemicals)로 알려진 휘발성 유기화합물(VOCs)들이 핵심적 역할을 하고 있다는 것은 30년 이상 인정되어 왔다." 두 개의 독립적인 별개의 생물체들이 어떻게 함께 작동될 수 있는 것일까? 한 생물체가 생산하는 화학물질이 어떻게 다른 생물체에게 "정보" 또는 "신호"로 인식되는 이유는 무엇인가? 상투적으로, 증거가 없는 추정 이야기인 ‘공진화(coevolution)"라는 용어가 이러한 지식의 간격을 메우기 위해서 삽입되었다.
의사소통의 본질
그러나 두 개의 독립적인 개체들이 함께 작동되기 위해서는, 그들은 하나의 인터페이스 시스템(interface system)으로 연결되어 있어야만 한다. 몇몇 인터페이스(interface) 또는 브리징(bridging) 메커니즘은 모든 상호작용과 의사소통에 있어서 절대적으로 필요하다는 것이 최근 Creation Research Society Quarterly 지에서 보고됐었다.[2] 슈미트 등의 곰팡이와 박테리아의 상호 통신에 관한 보고에서, 연구자들은 그러한 요소에 대해서는 어떠한 것도 언급하고 있지 않았지만, 곰팡이와 박테리아 둘 다 3가지의 필수적인 인터페이스 요소들을 가지고 있는, 일종의 인터페이스임을 틀림없다.
. 자기와 비자기(self and non-self)를 구별할 수 있는 인식 메커니즘
. 정보 및 자원의 교환을 관리하는 프로토콜(protocol) 규칙 및 과정들.
. 두 개체가 상호 접근할 수 있는 조건에서의 공통 매체.
이들 세 가지의 요소들은 인터페이스의 기본 기능을 달성하는데 있어서 필요한, 최소한의 상호작용을 하는 부분들이다. 부품들 중 하나라도 결여되어 있다면, 인터페이스 시스템은 작동되지 못하고 중단될 것이다.
생물체의 자체 조절은 항상 자신의 선천적 시스템을 통해서 이루어진다. 그 결과는 변화된 상황(내부 또는 외부)의 탐지에 의한 자가-조정이다. 따라서 곰팡이 F. culmorum이 방출하는 휘발성 유기화합물에 노출되거나 노출되지 않았을 때의 토양세균 S. plymuthica의 조절은, S. plymuthica의 구별된 경계를 위반함에 의해서도 아니고, 직접 그 시스템을 처리함에 의해서도 아니다.
곰팡이 F. culmorum은 (S. plymuthica와 같이 사용하는 공통 매체인) 환경으로 방출되는 휘발성 유기화합물을 생산한다. 토양세균 S. plymuthica 내의 프로토콜은 이러한 휘발성 유기화합물을 자극으로 인식하고, 바깥 경계면에는 이들 휘발성 유기화합물에 대한 특별한 탐지기를 갖고 있다. 반면에 다른 프로토콜은 자신의 유전자 생성물의 발현을 자체 조정하는 방법을 지정해 놓고 있는 것이다. 토양세균 S. Plymuthica는 운동성이 활발해지고, 소도리펜이라는 자신의 테르펜을 생산한다. 이 물질은 곰팡이 F. culmorum에 의해 검출될 수 있도록 공통 매체 내로 방출된다. 이것은 필수적인 특별한 감지기에 의해서 증강되어, 하나의 자극으로 특화된다. 그리고 내부의 프로토콜에 의해서 자가-조정된다. 이것으로 "박테리아-곰팡이 대화"가 가능하게 되는 것이다.
인터페이스가 진화할 수 있는가?
인터페이스는 죽음과 생존의 반복 과정을 통해서는 설명되기 어렵다. 한 생물체 내의 정보가 다른 생물체와의 관계에서 그 생물체가 얻기 원하는 결과를 예측하는 방식으로 기능하기 때문이다. 이러한 결과들은 다른 비자기(non-self) 시스템에 의해서, 특정 조건(즉, 특정 자극)을 감지한 후 시작되는, 자신들의 내부 과정들에 의한 특별하고 필요한 연속적인 최종 결과물이기 때문이다. 슈미트 등이 "곰팡이의 휘발성 화합물이 ...의 생성을 유도한다"라고 결론을 내렸을 때, 어떤 노출로부터 하나의 반응으로 바로 건너뛰는, 잘못된 설명을 했던 것이다. 미생물들의 의사소통이 어떻게 일어날 수 있는지에 대한, 모든 중요한 시스템 요소들을 생략한 채 건너뛰고 있었던 것이다.
슈미트(Schmidt) 등의 연구 결론은 지적설계에 기초했을 때 더 잘 설명될 수 있다. 사람이 설계한 기계에서, 기능적 인과관계는 100% 설계된 프로그램 내에서만 발생한다. 생물체들 사이에서 발견되는 요소들의 상호작용에 대한 진정한 원인을 식별하고자 할 때, 지적설계 방법론은 모든 시스템 요소들을 설명할 수 있다. 지적설계 방법론은 정확성을 혼란스럽게 하는 요소들을 생략하거나 얼버무리지 않는다. 그리고 환경적 압력에 의한 공진화와 같은 입증되지 않은 미스터리한 추정 이야기로, 생물학적 인과관계를 잘못 설명하는 오류를 방지할 수 있는 것이다.
플랑크톤(plankton)은 바다 조수와 해류를 따라 표류하며, 바다 먹이사슬의 기초를 형성하고 있는 미세한 생물들에 대한 일반적인 이름이다. 식물성 플랑크톤(phytoplankton)은 광합성을 수행하며, 주로 규조류(diatoms)로 이루어져 있다. 동물성 플랑크톤(zooplankton)은 규조류를 먹는 원생동물(protozoa)을 포함하는데, 수염고래(baleen whales, 이빨이 없는 종)는 두 종류의 플랑크톤들을 모두 먹이로 먹는다.
와편모충류(dinoflagellates)라 불리는 한 특별한 그룹의 플랑크톤은 두 개의 편모(flagella)를 갖고 있는 복잡한 해양 원생동물(marine protozoa)이다. 이들 생물은 일종의 미세한 꼬리인 편모를 사용하여 수영을 할 수 있다. 최근에, 이들 와편모충류에서 개틀링 총(Gatling gun, 세계 최초의 다중 총신 기관총)과 같이 작동되는 놀라운 사냥 메커니즘이 발견되었다.[1] 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 생물학자들은 네마토디니움(Nematodinium) 종에서 이 작살-발사 캡슐(projectile-firing capsules, extrusomes, 발사체)을 발견했다.(사진과 동영상은 아래 관련기사 참조)
진화론적 과학자들은 "하등한" 플랑크톤에서 그러한 정교하고 복잡한 구조가 발견되리라고는 전혀 예상하지 못했었다. 어쨌든 이들은 단세포 미생물이다. 애리조나 대학의 그레고리 가벨리스(Gregory Gavelis)는 다음과 같이 말했다. "사람들은 이들 와편모충류가 그들의 먹이를 어떻게 공격하는지 그 방법을 이해하지 못했었다. 왜냐하면 그들의 발사 메커니즘은 전혀 예상하지 못했던 복잡한 방법이었기 때문이었다.“[1]
예상하지 못했던 복잡성에도 불구하고, 그 기사는 연구팀의 발견에 대해 진화론적 왜곡을 가하고 있었다. “연구자들은 이러한 발사체의 진화론적 기원에 대한 새로운 증거를 발견했다"[1]
그러나 사실은 그 반대이다. 그들은 이러한 독특한 형태의 발사 메커니즘이 독침을 쏘는 해파리(jellyfish, cnidarians)에서 발견되는, 자포(nematocysts)라 불리는 놀라운 세포기관과 흡사할 것이라고 예측했었다. 대신 그들이 발견한 것은 "수렴진화(convergent evolution)의 매우 흥미로운 예"였다. 그러나 수렴진화는 과학적 설명이 아니다.[2] 그것은 진화론적으로 관련이 없는(친척이 아닌) 물고기(어류), 고래 및 돌고래(포유류), 멸종된 수생 파충류에서 발견되는 지느러미(fin)와 지느러미발(flipper)의 유사한 모습을 설명하기 위한(동일한 진화가 여러 번 일어났다는), 구조 장치에 불과하다. 또한 연구자들은 자포동물(cnidarians)의 자포는 와편모충류 발사체(extrusome)의 어떠한 유전자도 공유하지 않고 있다는 것을 발견했다. 이 발견은 진화론적 예측과 모순된다. 그러나 그들은 간단하게 "매우 흥미롭다"고 말하며 넘어가고 있었다.[4]
창조과학자들은 이들 작살과 같은 발사체는 정교하며, 완전히 기능을 하는 메커니즘으로, 어떠한 진화적 징후 없이 완벽하게 기능한다는 것을 알고 있다. 이 매혹적인 사격 구조는 아담의 타락 전과 후 모두에서 먹이(detritus, 생물의 잔해나 배설물)를 얻는 방법으로 설계되었을 것이다. 가장 작고, "가장 하등하다는" 생물조차도 놀라운 설계를 보여주고 있는 것이다.
토양 곰팡이(soil fungus)는 필요한 영양분인 철(iron)을 미량 포함하고 있는 단단한 광물을 만났을 때, 놀라운 일을 수행하고 있었다. 볼품없어 보이는 곰팡이는 버려진 국수처럼 활기 없고 나약해 보이지만, 연구자들은 최근 토양 곰팡이가 초소형 채광 작업을 수행하고 있음을 밝혀냈다. 그 세부적 방법은 합리적인 설명을 필요로 하며, 곰팡이가 매우 잘 설계된 유기체임을 가리키고 있었다.
중국의 연구자들은 중국 둥하이(Donghai)의 사문암(serpentinite) 광산에서 나온 토양 곰팡이 탈라로미케스(Talaromyces flavus)를 실험했다. 연구자들은 곰팡이가 리자다이트(lizardite, 사문암 암석에서 발견되는 독특한 광물)라 불리는 녹색 광물에 도달했을 때, 무슨 일이 일어나는지를 정확히 평가하기 위해서 다양한 기술을 사용했다. 연구자들은 그들의 발견을 Geology 지에 발표했다.[1]
첫째, 곰팡이는 그 주변을 조사하는, 균사(hyphae)라 불리는 얇은 필라멘트를 확장시킨다. 그것이 적합한 암석에 접촉했을 때, 균사는 즉시 광물 표면을 분해하는 산(acid)을 분비한다. 이것은 미량의 철을 방출시킨다. 이 첫 번째 단계는 곰팡이가 민감하고 정확하게 철을 탐지할 수 있는, 초소형 철-검출 메커니즘을 갖고 있음을 의미한다. 또한 하등하다고 말해지는 곰팡이가 철의 발견 사실을 자신의 내부 기관과 통신하고 있다는 것을 의미한다. 그에 대한 응답으로, 특정한 산의 생산 및 운송 경로가 활성화되는 것이다.
그러나 산 분비에 의한 광물 부식이 (이것도 놀라운 일이지만) 토양 미생물이 하는 일의 전부가 아니다. 멀리에서 조금씩 캐낸 철을 어떻게 끌어들이는 것일까? 이 문제를 해결하기 위해서, 토양 곰팡이 탈라로미케스는 시데로포어(siderophores)라 불리는 독특한 철-포착 화학물질을 만들어서 내보낸다. 이들은 철 원자에 근처에서 토양 미생물이 기본적으로 한 번에 한 원자를 회수할 수 있도록 해준다.
이 시점에서, 광산 곰팡이는 또 다른 장애물을 만나게 된다. 광물의 표면으로부터 철을 추출하는데 사용되는 동일한 산이 또한 실리콘과 산소와 반응하여, 겔과 같은 실리카 층을 형성하기 때문이다. 이 실리카 층은 화학적 추출의 진행을 방해한다. 이에 굴하지 않고, 곰팡이는 물리적으로 광물을 채굴하기 시작한다.
Geology 연구의 저자들은 곰팡이 균사가 철을 함유한 광물 리자다이트가 보유하고 있는 화학결합의 힘보다 두 자릿수나 더 큰 힘을 발생시킬 수 있음을 계산했다.[2] 단단한 층에 접근하기 위해 실리카 겔을 관통함으로써, 곰팡이 균사는 신속하게 새로운 철 근원을 노출시킨다.
산은 철을 노출시키고, 시데로포어는 철을 포획한다. 균사는 새로운 영역을 개척한다. 그리고 이 사이클은 계속된다. 광산 공학자들이 광석에서 금속을 채취 침출할 때 사용하는 단계와 매우 유사한 조절된 단계들을 구사하고 있는 것이다.
이것은 마치 누군가가 곰팡이의 성장에 철이 중요함을 알고 있었던 것처럼 보인다. 또한 곰팡이는 주변으로 달려갈 수 없지만, 철 근원을 탐지하고 채취해야만 한다는 것을 알고 있었던 것처럼 보인다. 그러므로 암석으로부터 철 광물을 채굴하는 데에 필요한 모든 장비들이 장착되어 있는 것이다.
연구의 저자들은 썼다. “더 강력한 시데로포어 생산이 배양-광물 경계면 아래에 영향 받지 않은 철(Fe, iron) 분포와 함께, Exp-mixP(fungus-mineral interface)에서 검출되었다. 따라서 리자다이트의 세포 촉진 용해(~ 4.6%의 Fe2O3 함유)는 철 추출을 위해 의도된 것임을 가리킨다.“
물론 그러한 의도적인 일은 지성과 의지 없이 일어날 수 없다.
이 연구에 대한 Science News의 리뷰 글에서, 과학부 기자 에릭 핸드(Eric Hand)는 썼다. “곰팡이 Talaromyces flavus는 단계적으로 자신이 원하는 것을 획득하는 방법을 알고 있었다."[3] 그렇다. 곰팡이는 알고 있었다. 곰팡이는 그것은 스스로 학습할 능력이 없기 때문에, 누군가가 곰팡이 안으로 "그 방법"을 프로그래밍해서 넣어주었음에 틀림없다.
지구화학자이며 책임 저자인 헨리 탕(Henry Tang)은 Science News에서 말했다 : “이 곰팡이는 뇌를 가지고 있지 않지만, 꽤 똑똑하다." 실제로 그들은 현명했다. 광물 채광 곰팡이는 전지하신 창조주로부터 부여된 놀라운 채광 방법을 갖고 있었던 것이다.
References
1. Li, Z. et al. 2016. Cellular dissolution at hypha- and spore-mineral interfaces revealing unrecognized mechanisms and scales of fungal weathering. Geology. 44 (4): 319-322.
2. According to the Geology report, the turgor pressure exerted by a 1 X 10 nm hyphal peg is on the order of 10-16 J, whereas the Mg-O bond energy is about 10-18 J.
분명, 생물학 및 해부학 교과서는 개정되어야할 시점이 되었다. 우리가 지금까지 생각했던 것보다 미토콘드리아(mitochondria)에는 훨씬 더 많은 것들이 들어 있었다. 연구자들은 세포 내의 이 작은 발전소가 효율적으로 ATP 에너지를 공급하기 위해서 고도로 조직화되어 있음을 밝혀냈다. 미토콘드리아들은 근육세포들에 걸쳐 서로 연결되어 있어서, 초거대 미토콘드리아 네트워크를 형성하고 있었다. 연구자들은 이 놀라운 발견을 Nature 지에 보고하면서, 그것을 "미토콘드리아 세망(mitochondrial reticulum)“이라 부르고 있었다.[1]
상호 연결된 미토콘드리아 그물(mitochondrial net)은 근육을 움직일 수 있도록 세포 내부에서 수축하는, 긴 관으로 된, 단백질 다발 주위를 감싸고 있다. 이러한 디자인은 효율적으로 정확한 시간에, 정확한 장소에, 정확한 량으로 연료를 공급하도록 해준다. 그러나 과학자들은 더 많은 것들을 발견했다.
선임저자인 국립 건강연구소의 로버트 발라반(Robert Balaban)에 의하면, 모세혈관 옆에 위치하는 미토콘드리아 그물 지역은 미토콘드리아 막 전압을 발생시키기 위해 최적화되어 있고, 근육 내에 상호 연결된 미토콘드리아의 깊이도 ATP 생산에 필요한 전압 사용을 위해 최적화되어 있다는 것이다.[2]
네트워크를 통해 유지되고 있는 가변성의 전압은 ATP를 발생시키는 미토콘드리아 기계에 연료를 공급하고 있다. 다른 말로 해서, 탄수화물의 화학에너지가 공급원 근처의 미토콘드리아 세망으로 들어가, 근육세포 내 깊은 곳으로 이동하는 전기에너지로 변환되는 것이다. 그리고 근육 단백질이 그것을 가장 필요로 하는 곳에서 정확하게 ATP 화학에너지로 변환시킨다. 그것은 도시 전체에 전력을 공급하는 전력망과 너무도 유사한 멋진 구조특성 및 분포배열을 갖고 있다.“[2]
사람들이 도시에서 전력망을 설계하고 구축했다면, 어떤 지적 설계자가 사람이 설계한 공학적 시스템보다 훨씬 더 복잡하고 엄격하게 조절되는, 근육세포 내에 있는 초소형 미세 미토콘드리아 전력망을 만들었을 것이라는 추론은 합리적인 것이다.
(Bacteria Metabolisms Are Like Computer Circuit Boards)
by Brian Thomas
세균(bacteria)들은 때때로 거친 삶에 직면한다. 식물과 동물 세포의 약 1/10 크기인 그들은 자신을 보호하기 위한 어떠한 피부 층도 가지고 있지 않다. 환경은 빠르게 변화하고 있다. 따라서 미생물이 적응하기 위한 적절한 도구를 가지고 있지 않다면, 그들은 오래 지속되지 못할 것이다. 생명공학자들은 박테리아들에 내재되어 있는 일련의 상호 밀접한 관계들을 밝히면서, 세균들이 끊임없이 변화하는 환경에서 살아가기 위해서 사용하는, 세 개의 상호의존적인 대사 시스템의 측면을 모델화하였다.[1] 그리고 그러한 시스템은 매우 과소평가되고 있었다고 기술했다.
생물학자들이 혐기성 세균인 클로스트리듐(Clostridium acetobutylicum) 균을 설탕이 첨가된 신선한 액체배지에서 접종했을 때, 그 미생물이 첫 번째 하는 일은 설탕 에너지를 수확하고 증식하는 것이었다.(번식하는 간단한 방법). 주변에 하수처리 시스템이 존재하지 않기 때문에, 그들의 유기산 노폐물은 그들 주위에 쌓인다. 그러나 장비가 갖추어진 박테리아에서 그것은 문제가 되지 않는다.
산(acids)이 축적되었을 때, 박테리아는 그 노폐물을 소화시키고 그것을 다른 유용한 무언가로 변환시키는 다른 내부 공장의 스위치를 켠다. 멀리서 보면 꽤 단순하게 보이는 것 같지만, 최고의 과학자들은 그러한 시스템을 만들어보려고 했을 때, 박테리아의 대사(metabolism)는 전혀 단순하지 않다는 것을 발견하게 되었다.
박테리아는 복잡한 컴퓨터 회로 기판처럼, 탐지기, 온/오프 스위치, 밝기조절 스위치(dimmer switches), 릴레이 스위치, 피드백 루프...등을 정밀공학을 사용하여 적절히 연결하고 있었다. 그것은 얼마나 복잡할까? C. acetobutylicum 대사의 단지 한 부분의 디지털 버전을 설계한 생명공학자들에게 물어보라. 그들은 실제 세균 배양을 통해 실험했던 그들의 모델을 PNAS 지에 발표했다.[1]
일리노이 공대 뉴스는 "일리노이 대학 연구자들은 최초로, 클로스트리듐 균 대사의 복잡하고 상호의존적인 대사반응, 유전자 조절, 환경적 단서들을 발견했다"고 보도했다.[2]
박테리아 내부에서, 일련의 독특한 맞춤형 효소(단백질 기계)들이 필수적 대사과정 사슬에서 일어나는 각 화학 반응들을 촉진하고 있었다. 이 활동에 의한 부산물 농도의 증가는 세포 외부에 독성의 산성 세계를 초래한다. 두 번째 대사 시스템은 그들의 부품을 바꾸어, 이러한 잠재적으로 치명적인 부산물로부터 박테리아를 구한다.
세포는 외부 환경에 무슨 물질이 있는지, 그리고 두 번째 대사 기어를 넣어야한다는 것을 어떻게 알게 되는 것일까? 작은 기계들이 세포 내부의 산도(acidity)와 세포 외부의 산도를 비교하고, 유전자들을 관리하는 다른 분자기계들에게 그 정보를 전달한다는 것이 밝혀졌다. 이것은 유전자 조절이 작동하기 시작하는 시점이 된다. 이러한 시스템의 상호의존적 측면은 정확한 시점에서, 그리고 정확한 기간 동안, 독성의 유기산을 용매로 변환시키기 일을 시작하기 위해서 어떤 유전자들을 활성화시킨다.
마침내, 이 뛰어난 전략으로도 견딜 수 없도록 환경이 악화되면, 그 시점에서 세포는 보존 모드로 전환되는 스위치를 켠다. 일부 세포는 저항성이 강한 아포(spores)로 변환되고, 환경이 개선되어 또 다른 성장 단계를 시작하기 전까지 기다린다.
일리노이 대학의 생명공학자들은 이들 박테리아의 실제 시스템의 일부분을 디지털 방식으로 모방했다. 그들은 썼다, "그 과정의 복잡성과 시스템 특성은 매우 과소평가 되어왔다."[2] 실제 살아있는 시스템에 내장되어 있는 복잡성을 파악하는 데에는 역공학이 매우 유효하다. 역공학(reverse-engineering)은 심도 있는 분석을 요구한다.
예를 들어, 연구자들은 박테리아의 유전자 조절 모듈의 디지털 버전을 구축하는 것에 대해 설명하면서, “여기에 4가지 주요 분자들(Spo0A, Spo0A~P, σF, σK)의 농도가 주요 모델 변수로 채택되었다. 그리고 그들의 반응 속도는 미분방정식을 이용하여 설명하였다"라고 썼다.[1]
진화적 과정으로 인해, C. acetobutylicum의 대사과정을 만들 수 있는 능력이나, 미래지향적 통찰력이 생겨났는가? 어떤 자연적 과정이 미분방정식을 통해 상호의존적 부품들과 모듈의 필수적 동적 네트워크를 통합시키기에 충분한 기본 수학을 이해하고 있었단 말인가? 그것은 돌연변이인가? 부적자의 죽음인가? 집단 동력학인가? 돌연변이는 방향도 없고, 생각도 없고, 목적도 없는, 지시되지 않은, 무작위적인 복제 오류 아닌가?
그 어떠한 자연적 과정도 그러한 탁월한 전략 및 복잡성과 맞지 않기 때문에, 박테리아 대사과정의 상호의존적 측면은 지적 근원(intelligent source)에 의한 것임에 틀림없다. 그리고 그 지적 근원은 그러한 시스템을 발견하고 모방하려고 애쓰는 뛰어난 공학자들보다 훨씬 더 뛰어나고 현명함이 분명하다. 공학자들은 단순한 디지털 사본을 만들었지만, 그 분은 실제 살아있는 것을 만드셨다.
새로운 연구는 바이러스(viruses)가 조류 대발생(algal blooms)을 억제하는데 도움을 줄 수 있음을 보여주고 있었다.
바다에는 바이러스들이 가득하다. 그들은 1리터 당 100억 마리에 이른다고 PNAS 지는 말한다. 이제 과학자들은 해양 생물학에서 바이러스의 역할을 탐구하기 시작하고 있었다. 바이러스는 세포를 너무도 잘 파괴하기 때문에, 적절한 환경에서 그 기술은 유익한 목적으로 사용될 수 있을 것이다. 그 논문에서 케이티 비들(Katie Bidle)은 “통합적 중추로서 해양 바이러스 생태학을 밝히는 일“을 시도하고 있었다. 즉, 바이러스 메타게놈(virus metagenomes)으로부터 리보뉴클레오티드 리덕타제(ribonucleotide reductases, RNRs)를 통합된 분자 마커(molecular marker)로서 사용함으로써, 구별된 해양 환경에서 거주하는 다양한 바이러스들을 특성화 할뿐만 아니라, 다양한 환경에서 그들 바이러스의 생태학적 전략들을 추정해볼 수 있다는 것이다.
한 생태학적 전략은 도움이 될 수 있을 것으로 보인다. 많은 사람들이 뉴스를 들어 알고 있는 것처럼, 바다 조류가 폭발적으로 증식하는 악명 높은 "적조(red tide)" 현상이 발생하면, 물고기들은 죽게 되고, 적조가 사라질 때까지 물은 사용할 수 없게 된다. 그러나 적조를 어떻게 사라지게 할 수 있을까? Current Biology(2014. 11. 3) 지에 게재된 한 새로운 연구는 "바다에서 폭발적인 조류 발생 시 동물플랑크톤은 바이러스의 전달 벡터로서 역할을 할 수 있음"을 보여주고 있었다. 특히, 동물플랑크톤 중 작은 요각류(copepods)는 E. huxleyi라는 이름의 바이러스를 운반한다. 요각류의 배설물은 독성 조류에 바이러스를 감염시킬 수 있다는 것이다. “지역적으로 식물성 플랑크톤과 인접하게 유영하고 있고, 물리적으로 분리되어 있는 물들을 가로질러 이동하고 있는, 동물성플랑크톤이 숙주-바이러스 접촉율을 증가시켜 대규모 조류들의 사멸을 가속화시킬 수 있는, 바이러스 벡터(viral vectors)로서 역할을 할 수 있음을 우리는 제안한다.” 그들은 말했다.
이것은 마스터 대학(Master’s College)의 창조 생물학자인 조 프랜시스(Joe Francis) 박사의 연구를 지지하는 흥미로운 발견이다. 그는 이미 콜레라(cholera)와 같은 "불쾌한" 세균이 사실은 의도된 환경에서 좋은 기능을 가지고 있었다는 몇몇 사례들을 발견했다. 세포를 탈수시키는 콜레라의 능력은, 강 하구의 몇몇 생물들에게는 유익하게 작동될 수 있다. (see summary by Frank Sherwin at ICR). 또한 프랜시스는 일부 숲을 황폐화시키는 껍질 딱정벌레(bark beetles)의 좋은 기능을 발견해왔다. 사람에게 고통을 주는 많은 "자연 악(natural evil)"들은 사실 좋은 목적으로 의도된 설계 시스템이었지만, 통제를 벗어나면서 발생되었을 가능성이 있다. 만약 그렇다면, 창세기에 기록된 저주가 통제를 벗어나게 된 주요 원인이었을까? 좋은 것도 엉뚱한 곳에 있거나, 적절히 통제되지 않는다면, 커다란 악이 될 수 있다. 또는, 주님이 사탄과 그의 부하들에게 유전자의 일부를 손상시킬 수 있는 능력을 허락하셨고, 그것을 통해 사람과 피조물들을 파괴했을 수도 있다. (욥기에서 볼 수 있듯이 이것은 물론 하나님이 허락하셨을 때에만 가능하다).
죄의 결과는 죽음이라고 창조주는 말씀하셨다. 그것은 하나님이 천사의 칼로 직접 아담과 하와를 죽인다는 것이 아니었다. 하나님은 아담과 하와가 그들의 불순종이 초래한, 생태적 관계가 파괴되고 통제를 벗어난 세계를 바라보면서 살아가도록 하셨다. 그곳에서는 무슨 위험이 언제, 어디서 일어날지 결코 알 수 없다. 만약 사람이 자신이 언제 죽는지를 안다면, 죽기 전날까지 회개를 연기할 것이다. 우리 각자는 죽음이 언제 어디서 홀연히 다가올지 알지 못한다. 그것이 우리가 살아가고 있는 세계이다. 그러나 하나님은 자신의 존재와 선하심에 대한 증거를 남겨놓으셨다. 하늘에서 비가 오게 하시고, 해 아래서 살아가는 우리의 짧은 인생 동안(Ecclesiastes) 음식과 기쁨을 허락하셨다. (사도행전 14장).
바다는 물과 함께 ‘정보(information, DNA 형태)’로 가득하다는 것을 깨달을 필요가 있다. 이 세계는 정보로 가득 차 있다! 윌리엄 뎀스키(William Dembski)의 새로운 책 ‘Being as Communion’는 현실 세계의 근본적 본질로서, 물질이나, 에너지가 아니라, 정보임을 알려주고 있다.
*관련기사 : 전세계 바다서 가장 많은 바이러스 분리 성공 (2013. 7. 2. KBS News)
바이러스(viruses)는 나쁜 평판을 가지고 있다. 그들은 스스로 복제할 수 있고, 때로는 그들이 기생하는 생물체에 질병을 일으키는, 극도로 작은, 잘 설계된 기계들이다. 레트로바이러스(retrovirus)라 불리는 한 부류는 그들 자신의 바이러스 암호를 숙주 세포의 DNA 안으로 접합시킬 수 있는 기계장치를 장착하고 있다.
레트로바이러스는 진화론적 과거로부터 남겨진 유전적 유물로서 말해져 왔다. 그러나 레트로바이러스는 어떻게 기원했는가?
Science 지에 게재된 한 논문은 어떻게 한 레트로바이러스가 탄생했는지를 보여주고 있었다. 연구원들은 "프로바이러스(proviruses)"라 불리는 두 DNA 염기서열이 재조합(recombination)을 통하여 함께 모아졌을 때, XMRV라 불리는 레트로바이러스가 형성되었다는 것을 발견했다.[1] 이것은 부모 세포로부터 유전 물질이 후손에서 유전자들의 새로운 조합으로 재배열될 때인 생식자(gamete) 발달 동안에 발생한다. 이것은 더 많은 유전적 다양성을 발생시킨다.
연구의 저자들은 썼다. “XMRV는 독특한 재조합 사건의 결과로 발생되었다는 것이 우리의 결론이다.”[1]
다른 (또는 모든) 바이러스들도 동물 유전체(genomes) 안에 이미 존재했던 독특한 DNA 염기서열의 재조합에 의해서 이 세계에 생겨난 것일까? 아마도 하나님은 창조주간 동안에 식물과 동물의 필수적인 부품으로 바이러스를 만드셨을 것이다.
만약 그렇다면, 하나님은 바이러스들을 질병을 일으키는 병원체로 창조하지 않으셨음이 확실하다. 창조를 다 마치시고 하나님은 피조물들을 보시고 보시기에 심히 좋았더라(very good)고 선포하셨다.[2] 그러나 다른 많은 피조물들처럼 원래 목적은 뒤틀어졌다. 왜냐하면 인류의 범죄함으로 인하여 피조물도 썩어짐으로 고통을 겪게 되었기 때문이다.[3] 예를 들어, 하나님은 식물을 먹도록 동물에 송곳니를 장착시키셨으나, 많은 동물들이 초식을 포기하고 육식을 하는 데에 긴 송곳니를 사용하게 되었다.[4]
하나님이 수명증진 유전정보를 한 세포에서 다른 세포로 전달하기 위해서, 작은 로봇으로 바이러스를 만드셨을 가능성이 있다.[5] 인류의 타락 이후 어떤 시점에서, 어긋나고 실패하기 시작했을 것이다.
이 연구의 또 다른 의미는 인간-침팬지 조상에 관한 진화론적 주장과 관계된 것이다. 인간과 침팬지는 레트로바이러스와 같은 어떤 DNA 염기서열을 공유하는 것으로 나타난다. 진화론자들은 침팬지와 인간을 발생시킨 조상 개체군의 레트로바이러스 감염으로부터 이것이 기원됐을 것이라고 추정해왔다.[6]
그러나 이 가정은 침팬지와 인간이 분기되고 6백만 년이 흘렀다고 추정하는 사실을 무시하고 있다. 이러한 오랜 기간이 지난 후에 쓸모없는 레트로바이러스 DNA는 인식할 수 없을 정도로 돌연변이가 일어났을 것이다. 또한 진화론은 바이러스가 먼저 출현했다고 가정하고 있다. 그러나 Science 지 연구는 동물 DNA가 먼저 있었고, 레트로바이러스를 생겨났다는 것을 입증했다
또한 그 발견은 레트로바이러스가 되기 위해 조합된 프로바이러스 DNA 염기서열은 재조합을 수행하는 세포 기계들에 의해서 연결될 수 있는 염색체 위의 장소에만 정확하게 위치한다는 것을 의미한다. 따라서 침팬지와 인간에서 공유된 레트로바이러스 감염으로 나타나는 것은 그들의 유전체 내의 프로바이러스(원래는 좋은 유사한 목적을 위해 만들어졌으나 후에 재조합에 의해서 활성화된)로부터 올 수 있었다.
이 연구는 레트로바이러스(심지어 유전체 내에서 발견되는 레트로바이러스같은 DNA 염기서열)가진화에 의해서 생겨난 것이 아니라, 유전적 기능을 위해 창조되어 시작되었다는 개념과 일치한다.
얼마 전에 과학자들은 포자로 번식하는 진균성 점균류(fungal slime mold)였다고 생각한 것이 실제로는 숲 바닥에 일시적으로 모여 있는 단세포 아메바(amoebas)였음을 발견했다. 이것은 진화론자들을 혼란에 빠뜨렸다. 이 생물체는 곰팡이(fungus)인가 아메바인가? 만일 후자라면, 어떻게 단세포인 아메바가 곰팡이처럼 행동하는 것을 배울 수 있었는가?
이제 그 생물체는 더욱 진화론을 거부하는 면이 밝혀졌는데, 그것은 먹이를 위해 박테리아를 “사육하고(farming)” 있는 것이 관측되었기 때문이다.
딕티오스텔리움(Dictyostelium, 숲속의 부식토양이나 야생동물의 분변 등에 서식하는 미생물)이라 불리는 미세한 아메바 세포는 환경 조건이 좋을 때는 단독으로 살아간다. 그러나 환경이 어려워지면 그들은 그 시기를 감지할 수 있고, 서로 서로를 향해 이동하여 다세포인 슬러그양 유니트(slug-like unit)를 형성한다. 슬러그(slug)는 한 작은 탑을 세울 장소를 선택하고, 캡슐을 지지하는 줄기 안으로 딱딱해진 섬유소(cellulose)와 아메바들이 연결되어 작은 탑이 만들어진다. 그리고 나서 놀랍게도 약 30% 정도의 아메바 세포들은 자실체(fruiting body) 안에 강인한 포자로 변형되고, 바람이나 동물들에 의해서 분산된다.[1]
이 아메바들은 어디에서 그리고 어떻게 그러한 정교한 행동 방법을 배웠을까? 아메바들은 명확한 통찰력을 가지고 하나씩 하나씩 단계적으로 관련된 행동 능력들을 진화시킬 수 있었을까?
최근 이 아메바가 먹이를 사육하고 있다는 발견은 또 다른 차원의 복잡한 행동을 보여주는 것이었다. 네이처에 게재된 한 연구는 박테리아 집락들을 배양하고 운영하는 딕티오스텔리움의 능력과, 개미(ants)가 곰팡이를 사육하는 방법, 자리돔(damselfish)이 조류(algae)를 사육하는 방법, 사람이 농사를 짓는 방법 등을 서로 비교하고 있었다.[2] 아메바들은 실험실에서 배양되었는데, 그들은 박테리아가 없는 곳에 뻗어 나와 박테리아들의 씨를 뿌렸다.
그 연구의 저자는 “미생물들도 동물과 같은 놀라움을 가지고 있다”라고 썼다. 연구자들은 아메바가 이동할 때 그들의 경로에 있는 모든 박테리아를 집어삼키지 않고, 차후에 그들의 자실체로 이용하기 위해서 한쪽으로 놓아두는 것을 발견했다. 포자들이 분산되었을 때, “새로운 작물의 씨를 뿌리는 것처럼” 박테리아들은 포자들과 함께 옮겨졌다.[2] 따라서 이들 간단한(?) 단세포들은 경이롭고 복잡한 집합 능력과 포자형성 기술을 가지고 있었을 뿐만이 아니라, 먹이인 박테리아를 모으고, 관리하고, 옮길 수 있는 능력도 가지고 있었던 것이다.[3]
어떻게 (하등하다고 추정하는) 아메바가 이 모든 일들을 생각해낼 수 있었을까? 그 연구의 저자는 “사회성 아메바들의 박테리아 농사와 사회성 곤충들의 곰팡이 농사 사이의 놀라운 수렴진화(convergent evolution)는 여러 세대에 걸친 사육의 이익이 이미 확립된 친족 그룹에 전달되었기 때문”이라고 썼다.[2]
그러나 이것이 정말 이치에 맞는 것인가? 어떤 생물학적 필요가 주어졌을 때, 그 해결책을 스스로 만들어낼 수 없다. 책이 필요하다고 인쇄기가 저절로 생겨날 수 있는가? 대신에, 어떤 엔지니어가 필요한 구조를 정보를 가지고, 부분화하고, 창조적으로 디자인하여, 기능적으로 완전한 것을 만들어낼 때 존재하는 것이다.[4] 어떤 필요에 의해서 우연한 돌연변이들이 일어나, 아메바가 복잡하고 상호의존적인 일련의 공학적 문제들을 해결했다는 주장은 실제 세계에서는 일어날 수 없는 매우 불합리한 주장인 것이다.
실제로 점균류(slime mould)는 어떤 다른 유기체로부터 진화하지도 않았고, 진화해나가지도 않았다. 이들을 “걸어다니는 곰팡이”로 표현했던 창조과학자인 로드니 맥퀸(Rodney McQueen)과 데이비드 캣치풀(David Catchpoole)는 점균류는 창조주간에 점균류로 종류대로 번식하도록 창조되었다고 말했다(출 20:8-11).[1] 이들에 대한 그 어떠한 진화론적 설명도 가능성이 없는 것이다.
References
1. McQueen, R. and D. Catchpoole. 2000. The 'fungus' that 'walks.' Creation Ex Nihilo. 22 (3): 49-51.
2. Brock, D. A. et al. 2011. Primitive agriculture in a social amoeba. Nature. 469 (7330): 393-396.
박테리오파지(bacteriophages, 세균 바이러스)는 더 많은 바이러스들을 복제하기 위해서 세포들을 납치하는 특별한 바이러스(아직 생물체로 볼 수 없는)이다. 새로운 파지가 숙주세포 안에 들어갔을 때, 어떻게 자신의 DNA를 포장할 것인가에 대한 하나의 어려움에 직면한다. 파지의 DNA는 그것을 붙잡고 있는 작은 용기인 캡시드(capsid, 바이러스의 핵산을 싸는 단백질 껍질)의 직경에 비해 1,000 배나 더 길다. 2007년의 연구는 이것이 분자 모터(molecular motor)에 의해서 달성되는 것이 밝혀졌다.[1]
이 모터가 발휘하는 동력은 6×10^-11 뉴턴이다. 이것은 알려진 분자모터들 중에서 가장 강력한 것이며, 크기와 비례하여 자동차 엔진의 두 배 정도로 강력한 것이다. 그것은 초당 300 ATP(adenosine triphosphate) 비율로 에너지 분자 연료를 마구 소비한다.[2] (이들 ATP는 모두 숙주 세포로부터 훔치는 것이기 때문에, 효율은 문제가 되지 않는다.)
또한 박테리오파지의 모터는 기어(gears)들을 가지고 있다. 이 기어들은 DNA가 포장되기 전에 풀려질 필요가 있을 때 편리하도록 해준다. 샌디에이고의 캘리포니아 대학의 더글라스 스미스(Douglas Smith)는 2007년에 말하였다. “그것은 커피잔 안으로 90m의 낚시줄을 감고 포장하는 것과 동일합니다. 그러나 그 바이러스는 5분 안에 자신의 DNA를 포장할 수 있습니다.”[3]
2008년 12월 26일자 Cell 지는 바이러스의 DNA 포장 모터에 너트와 볼트(nuts and bolts)들이 있음을 보도하였다.[4] 그것은 DNA 가닥 둘레를 감싸고 있는 하나의 고리 안에 5 개의 단백질들로 이루어져 있었다. 각 단백질은 차례로 시계반대방향으로 달리면서 캡시드 안으로 한 번에 두 개의 DNA 염기들을 밀어넣고 있었다.
5 개 단백질들은 각각 일련의 사건들에 참여하고 있었다 : ATP와 결합하기(특정 아미노산인 아르기닌의 정확한 위치에 의해서 가능함), DNA 묶기, DNA를 위쪽으로 구부리기, 풀기, 원상태로 만들기.
20세기에 유명한 진화론자였던 할데인(J. B. S. Haldane)은 한 토론회에서 말했었다. “진화가 바퀴와 자석 같은 여러 메커니즘들을 만드는 것은 가능해 보이지 않는다. 왜냐하면 꽤 완전해질 때까지 중간 단계는 전혀 소용없는 것이기 때문이다.”[5] 이러한 말을 한 후 60여 년 뒤에, 생물학적 바퀴, 자석, 모터 등이 발견되어졌다. 이들의 구조나 기능들은 매우 세밀하게 밝혀지고 있고, 이제 바이러스의 포장 모터도 포함되게 되었다. 이들 매우 미세하게 조율된 생물학적 특징들 중 어느 것도 자연적 메커니즘에 의해서 우연히 어쩌다가 생겨날 수는 없는 것으로 보인다. 그것들은 전지전능하신 초자연적인 분에 의해서 생겨났음에 틀림없다.
[5] Dewar, D. 1949. Is Evolution a Myth? A Debate between D. Dewar and L. M. Davies vs. J. B. S. Haldane. London: Watts & Co. Ltd, 90. Quoted in Sarfati, By Design, 86.
*관련기사 : DNA를 바이러스 안에 단단히 싸주는 분자 모터 (2001. 10. 22. KISTI)
2008년 6월 24일 - 고도의 지적설계로 보이는 박테리아의 편모(flagellum)는 또 하나의 설계로 보이는 장치로서 클러치(clutch, 엔진의 동력을 잠시 끊거나 이어주는 축이음 장치)를 가지고 있었다. Science 지는 ‘machine language’에서 이것을 다음과 같이 보고하고 있었다.[1] :
1400 pN-nm의 회전력을 발생시키는 모터(motor)에 의해서 동력을 얻는 세균의 편모는 100 Hz보다 더 큰 주기로 회전할 수 있다. EpsE(클러치 단백질)는 flagellar basal body와 결합되었을 때, 이 강력한 생물학적 모터를 무력화시킬 수 있었다. 이것은 클러치와 매우 유사한 방법으로, 동력원으로부터 동력전달 계통의 연결을 떼어내고 있었다.(fig. S5B). 편모 기능의 클러치 조절은 운동성을 조절하는 편모 유전자 발현의 전사 조절(transcriptional control)에 있어서 분명한 이점을 가지는 것이다. 대장균(E. coli)과 고초균(B. subtilis)과 같은 몇몇 박테리아들은 한 세포에 많은 편모들을 가지고 있다. 편모는 정교하고, 내구성이 있는, 동력학적으로 고효율적인, 분자 기계(molecular machine)이다. 그리고 운동을 정지하고자 할 때, 편모 합성을 처음부터 꺼버릴 필요가 없다. 한번 편모 유전자 발현이 불활성화 되면, 이미 존재하는 편모들이 분리되어 딸세포들 내에서 소멸되어질 수도 있다. 이에 반해, 클러치는 운동을 멈추기 위해 오직 한 단백질의 합성만을 요구한다. 더군다나 생물막 형성(biofilm formation)이 성숙되기 전에 유산되어진다 하더라도, 클러치에 의해서 편모 합성에 다시 초기 투자를 하지 않도록 하면서 한때 무력해진 편모들은 재활성화 할 수도 있다. 그래서 편모의 발현과 조립은 복잡하고 느리나, 클러치의 제어는 간단하고, 빠르고, 가역적일 수 있는 것이다.
따라서 클러치는 편모를 중립 기어에 놓아두고, 엔진이 꺼지도록 하지 않은 채 모터를 쉬게할 수 있는 것이다. 이 논문의 공동저자들 중 한 명인 하버드 대학의 호와드 버그(Howard Berg)는 이 분자 모터를 연구하기 위해서 수년 동안을 소비해왔다. 어떻게 그러한 클러치가 무작위적인 돌연변이와 자연선택을 통해 진화되어질 수 있었는지, 그 논문은 그 어떠한 설명도 하지 않고 있었다.
어떻게 그 클러치가 작동되는 지에 대해서는 NSF News, PhysOrg(2008. 6. 19), Science Daily(2008. 6. 23) 등을 클릭하여 살펴보라. ARN은 지적설계(intelligent design) 측면에서 그 논문을 다루고 있었다.
이것은 자연에서 드러나고 있는 놀랍도록 복잡하고 경이로운 사례들 중에 또 하나의 사례이다. 진화론의 동화 같은 이야기는 관측되는 사실들과 점점 더 멀어지고 있다. 이러한 멋진 과학 법칙은 하나의 대중적 명칭을 필요로 하고 있다. 당신의 의견을 이곳으로(Write in) 보내달라.
미생물들도 의사소통을 하고 있었다!
(Microbes Talk More than People Do)
Randy Guliuzza Ph.D.
의사소통(communication)은 생태계를 구성하는 생물들에게 기본 요소인 것처럼 보인다. 사람과 동물은 공통 언어를 공유하고 있지 않아도, 여러 면에서 서로 의사소통을 할 수 있다. 네덜란드 생태학 연구소(Netherlands Institute of Ecology, NIOO-KNAW)의 흥미로운 새로운 연구 결과에 따르면, 서로 다른 종류의 미생물들 사이에서도 의사소통이 이루어지고 있다는 것이다. 그들은 몇몇 박테리아와 곰팡이들이 상호 통신을 위한 전달 매개체로 테르펜(terpenes)으로 알려진(7/23/2016), 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs)을 사용하는 몇몇 시스템 요소들을 발견했다. NIOO는 이 놀랄만한 사실을 다음과 같은 제목으로 보도하고 있었다 : "세계에서 가장 많이 사용되는 언어는 ... 테르펜"이다.
슈미트(Ruth Schmidt)와 그의 연구팀은 토양세균인 세라티아 플리무티카(Serratia plymuthica PRI-2C)가 곰팡이 푸사리움 쿨모룸(Fusarium culmorum)에 의해서 방출되는 VOC에 노출되었을 때, 운동성이 활발해지면서, 자신의 테르펜인 소도리펜(sodorifen)을 만드는 반응을 보였다는 것이다.[1]
지적설계된 것처럼 보이는 생물계의 시스템들은 진화론을 부정한다.
토양미생물은 환경에서 휘발성 유기화합물 비율의 변화를 감지할 수 있는 것처럼 보인다. 그런 다음 적절하게 자체 조정을 한다. 이전의 연구들은 휘발성 유기화합물이 종간(inter-species) 미생물 통신을 위한 ‘신호 분자(infochemicals)’로 사용된다는 것을 확인했다. 연구팀은 미생물들의 관계에서 휘발성 유기화합물이 "신호로 인식되는 방법"을 조사한 다음, 반응에 관여하는 조절 유전자들과 경로를 확인했다. 근권(rhizosphere, 식물 뿌리의 영향이 미치는 범위)에서 분리된 토양세균 S. plymuthica는 곰팡이 Fusarium culmorum에서 방출된 VOCs에 노출되거나, 또는 노출되지 않고 자란다. 곰팡이가 방출한 휘발성 유기화합물에 대한 박테리아 반응의 분자적 기초를 확인하기 위해서, 박테리아의 전사체(transcriptome)와 단백질군(proteome)이 각 상황 하에서 분석되었다.
정교한 생체분자 시퀀스와 센서를 사용하여, 그들은 토양세균 S. plymuthica가 화학주성, 운동성, 신호 전달, 에너지 대사, 세포 외피, 테르펜 소도리펜 등과 관계가 있는 여러 유전자와 단백질들을 차별적으로 발현한다는 사실을 발견했다. 소도리펜의 생성은 곰팡이 F. culmorum에 의해서 탐지되는 것으로 보이며, "이러한 박테리아-곰팡이 대화에 관련되어 있었다.“
세계에서 가장 많이 사용되는 언어는... 테르펜이다. 미생물들은 냄새를 통해서, 서로 그리고 다른 세계와 통신한다. - NIOO 보도자료
실험은 잘 설계되었으며, 연구팀은 결과를 정확하게 분리하기 위해서, 인상적인 기법을 사용했다. 따라서 그들은 "곰팡이의 휘발성 유기화합물은 토양세균 S. plymuthica에서 차별적으로 발현되는 화합물들의 생산을 유도한다"고 결론지었다.
설명이 필요한 부분
그러나 그들은 정확한 결론에 도달했던 것일까? 곰팡이가 박테리아의 유전자를 통제하여 그 생성물을 조절할 수 없다는 점을 감안할 때, 곰팡이가 실제로 박테리아의 밖에서 어떤 것이 발현되도록 박테리아를 유도할 수 있는 것일까? 그들의 결론은 엄격한 기술을 사용했음에도 불구하고, 정확한 것이라고 말할 수 없는 것이다. 왜냐하면 완전하고 정확한 결론을 제시하기 위해서, 식별되거나 설명되어야하는 주요 시스템 요소들에 대한 설명이 생략되었기 때문이다. 생물들의 기능이 지적설계된 것으로 분석될 수 없기 때문에, 그러한 생략은 진화론적 논문들에서는 흔히 볼 수 있는 일이다.
연구자들은 다음과 같이 설명될 필요가 있는 편재되어 있는 현상을 관측했다 : "생물체들 간의 상호작용과 의사소통은 어떤 생태계를 이해하는데 있어서 중요하다. 다른 생물체들과의 의사소통에 있어서 정보화학물질(infochemicals)로 알려진 휘발성 유기화합물(VOCs)들이 핵심적 역할을 하고 있다는 것은 30년 이상 인정되어 왔다." 두 개의 독립적인 별개의 생물체들이 어떻게 함께 작동될 수 있는 것일까? 한 생물체가 생산하는 화학물질이 어떻게 다른 생물체에게 "정보" 또는 "신호"로 인식되는 이유는 무엇인가? 상투적으로, 증거가 없는 추정 이야기인 ‘공진화(coevolution)"라는 용어가 이러한 지식의 간격을 메우기 위해서 삽입되었다.
의사소통의 본질
그러나 두 개의 독립적인 개체들이 함께 작동되기 위해서는, 그들은 하나의 인터페이스 시스템(interface system)으로 연결되어 있어야만 한다. 몇몇 인터페이스(interface) 또는 브리징(bridging) 메커니즘은 모든 상호작용과 의사소통에 있어서 절대적으로 필요하다는 것이 최근 Creation Research Society Quarterly 지에서 보고됐었다.[2] 슈미트 등의 곰팡이와 박테리아의 상호 통신에 관한 보고에서, 연구자들은 그러한 요소에 대해서는 어떠한 것도 언급하고 있지 않았지만, 곰팡이와 박테리아 둘 다 3가지의 필수적인 인터페이스 요소들을 가지고 있는, 일종의 인터페이스임을 틀림없다.
. 자기와 비자기(self and non-self)를 구별할 수 있는 인식 메커니즘
. 정보 및 자원의 교환을 관리하는 프로토콜(protocol) 규칙 및 과정들.
. 두 개체가 상호 접근할 수 있는 조건에서의 공통 매체.
이들 세 가지의 요소들은 인터페이스의 기본 기능을 달성하는데 있어서 필요한, 최소한의 상호작용을 하는 부분들이다. 부품들 중 하나라도 결여되어 있다면, 인터페이스 시스템은 작동되지 못하고 중단될 것이다.
생물체의 자체 조절은 항상 자신의 선천적 시스템을 통해서 이루어진다. 그 결과는 변화된 상황(내부 또는 외부)의 탐지에 의한 자가-조정이다. 따라서 곰팡이 F. culmorum이 방출하는 휘발성 유기화합물에 노출되거나 노출되지 않았을 때의 토양세균 S. plymuthica의 조절은, S. plymuthica의 구별된 경계를 위반함에 의해서도 아니고, 직접 그 시스템을 처리함에 의해서도 아니다.
곰팡이 F. culmorum은 (S. plymuthica와 같이 사용하는 공통 매체인) 환경으로 방출되는 휘발성 유기화합물을 생산한다. 토양세균 S. plymuthica 내의 프로토콜은 이러한 휘발성 유기화합물을 자극으로 인식하고, 바깥 경계면에는 이들 휘발성 유기화합물에 대한 특별한 탐지기를 갖고 있다. 반면에 다른 프로토콜은 자신의 유전자 생성물의 발현을 자체 조정하는 방법을 지정해 놓고 있는 것이다. 토양세균 S. Plymuthica는 운동성이 활발해지고, 소도리펜이라는 자신의 테르펜을 생산한다. 이 물질은 곰팡이 F. culmorum에 의해 검출될 수 있도록 공통 매체 내로 방출된다. 이것은 필수적인 특별한 감지기에 의해서 증강되어, 하나의 자극으로 특화된다. 그리고 내부의 프로토콜에 의해서 자가-조정된다. 이것으로 "박테리아-곰팡이 대화"가 가능하게 되는 것이다.
인터페이스가 진화할 수 있는가?
인터페이스는 죽음과 생존의 반복 과정을 통해서는 설명되기 어렵다. 한 생물체 내의 정보가 다른 생물체와의 관계에서 그 생물체가 얻기 원하는 결과를 예측하는 방식으로 기능하기 때문이다. 이러한 결과들은 다른 비자기(non-self) 시스템에 의해서, 특정 조건(즉, 특정 자극)을 감지한 후 시작되는, 자신들의 내부 과정들에 의한 특별하고 필요한 연속적인 최종 결과물이기 때문이다. 슈미트 등이 "곰팡이의 휘발성 화합물이 ...의 생성을 유도한다"라고 결론을 내렸을 때, 어떤 노출로부터 하나의 반응으로 바로 건너뛰는, 잘못된 설명을 했던 것이다. 미생물들의 의사소통이 어떻게 일어날 수 있는지에 대한, 모든 중요한 시스템 요소들을 생략한 채 건너뛰고 있었던 것이다.
.Schmidt, R. et al. 2017. Fungal volatile compounds induce production of the secondary metabolite Sodorifen in Serratia plymuthica PRI-2C. Scientific Reports. 7(862): 1-14. DOI:10.1038/s41598-017-00893-3
.Guliuzza, R. J. and F. Sherwin, 2016. Design Analysis Suggests That Our “Immune” System Is Better Understood as a Microbe Interface System. Creation Research Society Quarterly. 53 (2):27-43.
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슈미트(Schmidt) 등의 연구 결론은 지적설계에 기초했을 때 더 잘 설명될 수 있다. 사람이 설계한 기계에서, 기능적 인과관계는 100% 설계된 프로그램 내에서만 발생한다. 생물체들 사이에서 발견되는 요소들의 상호작용에 대한 진정한 원인을 식별하고자 할 때, 지적설계 방법론은 모든 시스템 요소들을 설명할 수 있다. 지적설계 방법론은 정확성을 혼란스럽게 하는 요소들을 생략하거나 얼버무리지 않는다. 그리고 환경적 압력에 의한 공진화와 같은 입증되지 않은 미스터리한 추정 이야기로, 생물학적 인과관계를 잘못 설명하는 오류를 방지할 수 있는 것이다.
*관련기사 : 언어로 의사소통하는 미생물 (2012. 4. 11. 중부매일)
http://www.jbnews.com/news/articleView.html?idxno=432071
‘세균들의 수다’를 막아라 (2015. 4. 6. ScienceTimes)
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%84%B8%EA%B7%A0%EB%93%A4%EC%9D%98-%EC%88%98%EB%8B%A4%EB%A5%BC-%EB%A7%89%EC%95%84%EB%9D%BC/
세균들 의사소통! 항생제의 손상까지 막을 수 있는 박테리아 커뮤니케이션 (2015. 3. 23. KISTI)
http://www.mdon.co.kr/news/article.html?no=3959
이나리. 세균의 의사 소통과 응용. Bulletin of Food Technology, Vol.23, No.3, pp. 367-374.
https://koreascience.kr/article/JAKO201056539826402.pdf
출처 : CEH, 2017. 5. 20.
주소 : http://crev.info/2017/05/microbes-talk-people/
번역 : 미디어위원회
동물성 플랑크톤에서 발견된 다연발의 작살!
: 하등하다는 원생동물에서 고도로 복잡한 기관의 발견
(Lowly Plankton Packs High-Caliber Heat)
by Frank Sherwin, M.A.
플랑크톤(plankton)은 바다 조수와 해류를 따라 표류하며, 바다 먹이사슬의 기초를 형성하고 있는 미세한 생물들에 대한 일반적인 이름이다. 식물성 플랑크톤(phytoplankton)은 광합성을 수행하며, 주로 규조류(diatoms)로 이루어져 있다. 동물성 플랑크톤(zooplankton)은 규조류를 먹는 원생동물(protozoa)을 포함하는데, 수염고래(baleen whales, 이빨이 없는 종)는 두 종류의 플랑크톤들을 모두 먹이로 먹는다.
와편모충류(dinoflagellates)라 불리는 한 특별한 그룹의 플랑크톤은 두 개의 편모(flagella)를 갖고 있는 복잡한 해양 원생동물(marine protozoa)이다. 이들 생물은 일종의 미세한 꼬리인 편모를 사용하여 수영을 할 수 있다. 최근에, 이들 와편모충류에서 개틀링 총(Gatling gun, 세계 최초의 다중 총신 기관총)과 같이 작동되는 놀라운 사냥 메커니즘이 발견되었다.[1] 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 생물학자들은 네마토디니움(Nematodinium) 종에서 이 작살-발사 캡슐(projectile-firing capsules, extrusomes, 발사체)을 발견했다.(사진과 동영상은 아래 관련기사 참조)
진화론적 과학자들은 "하등한" 플랑크톤에서 그러한 정교하고 복잡한 구조가 발견되리라고는 전혀 예상하지 못했었다. 어쨌든 이들은 단세포 미생물이다. 애리조나 대학의 그레고리 가벨리스(Gregory Gavelis)는 다음과 같이 말했다. "사람들은 이들 와편모충류가 그들의 먹이를 어떻게 공격하는지 그 방법을 이해하지 못했었다. 왜냐하면 그들의 발사 메커니즘은 전혀 예상하지 못했던 복잡한 방법이었기 때문이었다.“[1]
예상하지 못했던 복잡성에도 불구하고, 그 기사는 연구팀의 발견에 대해 진화론적 왜곡을 가하고 있었다. “연구자들은 이러한 발사체의 진화론적 기원에 대한 새로운 증거를 발견했다"[1]
그러나 사실은 그 반대이다. 그들은 이러한 독특한 형태의 발사 메커니즘이 독침을 쏘는 해파리(jellyfish, cnidarians)에서 발견되는, 자포(nematocysts)라 불리는 놀라운 세포기관과 흡사할 것이라고 예측했었다. 대신 그들이 발견한 것은 "수렴진화(convergent evolution)의 매우 흥미로운 예"였다. 그러나 수렴진화는 과학적 설명이 아니다.[2] 그것은 진화론적으로 관련이 없는(친척이 아닌) 물고기(어류), 고래 및 돌고래(포유류), 멸종된 수생 파충류에서 발견되는 지느러미(fin)와 지느러미발(flipper)의 유사한 모습을 설명하기 위한(동일한 진화가 여러 번 일어났다는), 구조 장치에 불과하다. 또한 연구자들은 자포동물(cnidarians)의 자포는 와편모충류 발사체(extrusome)의 어떠한 유전자도 공유하지 않고 있다는 것을 발견했다. 이 발견은 진화론적 예측과 모순된다. 그러나 그들은 간단하게 "매우 흥미롭다"고 말하며 넘어가고 있었다.[4]
창조과학자들은 이들 작살과 같은 발사체는 정교하며, 완전히 기능을 하는 메커니즘으로, 어떠한 진화적 징후 없이 완벽하게 기능한다는 것을 알고 있다. 이 매혹적인 사격 구조는 아담의 타락 전과 후 모두에서 먹이(detritus, 생물의 잔해나 배설물)를 얻는 방법으로 설계되었을 것이다. 가장 작고, "가장 하등하다는" 생물조차도 놀라운 설계를 보여주고 있는 것이다.
References
1. Tiny plankton wields biological 'gatling gun' in microbial Wild West. ScienceDaily. Posted on sciencedaily.com April 3, 2017, accessed April 8, 2017.
2. Tomkins, J. P. Convergent Evolution or Design-Based Adaptation? Creation Science Update. Posted on ICR.org July 7, 2016, accessed April 11, 2017.
*Mr. Sherwin is Research Associate, Senior Lecturer, and Science Writer at the Institute for Creation Research.
*관련 기사 : 바다미생물 플랑크톤, 작살 쏘아 먹이 사냥 –동영상 (2017. 4. 4. 한겨레)
http://scienceon.hani.co.kr/505183
작살 15발 쏘며 사냥하는 바다 미생물. 편모조류 사냥장면 고해상도 촬영 (2017. 4. 4. The Science Times)
http://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%9E%91%EC%82%B4-15%EB%B0%9C-%EC%8F%98%EB%A9%B0-%EC%82%AC%EB%83%A5%ED%95%98%EB%8A%94-%EB%B0%94%EB%8B%A4-%EB%AF%B8%EC%83%9D%EB%AC%BC
출처 : ICR News, 2017. 4. 20.
주소 : http://www.icr.org/article/9970
번역 : 미디어위원회
토양 곰팡이가 철을 캐내는 방법은 설계를 가리킨다.
(Iron-mining Fungus Displays Surprising Design)
by Brian Thomas
토양 곰팡이(soil fungus)는 필요한 영양분인 철(iron)을 미량 포함하고 있는 단단한 광물을 만났을 때, 놀라운 일을 수행하고 있었다. 볼품없어 보이는 곰팡이는 버려진 국수처럼 활기 없고 나약해 보이지만, 연구자들은 최근 토양 곰팡이가 초소형 채광 작업을 수행하고 있음을 밝혀냈다. 그 세부적 방법은 합리적인 설명을 필요로 하며, 곰팡이가 매우 잘 설계된 유기체임을 가리키고 있었다.
중국의 연구자들은 중국 둥하이(Donghai)의 사문암(serpentinite) 광산에서 나온 토양 곰팡이 탈라로미케스(Talaromyces flavus)를 실험했다. 연구자들은 곰팡이가 리자다이트(lizardite, 사문암 암석에서 발견되는 독특한 광물)라 불리는 녹색 광물에 도달했을 때, 무슨 일이 일어나는지를 정확히 평가하기 위해서 다양한 기술을 사용했다. 연구자들은 그들의 발견을 Geology 지에 발표했다.[1]
첫째, 곰팡이는 그 주변을 조사하는, 균사(hyphae)라 불리는 얇은 필라멘트를 확장시킨다. 그것이 적합한 암석에 접촉했을 때, 균사는 즉시 광물 표면을 분해하는 산(acid)을 분비한다. 이것은 미량의 철을 방출시킨다. 이 첫 번째 단계는 곰팡이가 민감하고 정확하게 철을 탐지할 수 있는, 초소형 철-검출 메커니즘을 갖고 있음을 의미한다. 또한 하등하다고 말해지는 곰팡이가 철의 발견 사실을 자신의 내부 기관과 통신하고 있다는 것을 의미한다. 그에 대한 응답으로, 특정한 산의 생산 및 운송 경로가 활성화되는 것이다.
그러나 산 분비에 의한 광물 부식이 (이것도 놀라운 일이지만) 토양 미생물이 하는 일의 전부가 아니다. 멀리에서 조금씩 캐낸 철을 어떻게 끌어들이는 것일까? 이 문제를 해결하기 위해서, 토양 곰팡이 탈라로미케스는 시데로포어(siderophores)라 불리는 독특한 철-포착 화학물질을 만들어서 내보낸다. 이들은 철 원자에 근처에서 토양 미생물이 기본적으로 한 번에 한 원자를 회수할 수 있도록 해준다.
이 시점에서, 광산 곰팡이는 또 다른 장애물을 만나게 된다. 광물의 표면으로부터 철을 추출하는데 사용되는 동일한 산이 또한 실리콘과 산소와 반응하여, 겔과 같은 실리카 층을 형성하기 때문이다. 이 실리카 층은 화학적 추출의 진행을 방해한다. 이에 굴하지 않고, 곰팡이는 물리적으로 광물을 채굴하기 시작한다.
Geology 연구의 저자들은 곰팡이 균사가 철을 함유한 광물 리자다이트가 보유하고 있는 화학결합의 힘보다 두 자릿수나 더 큰 힘을 발생시킬 수 있음을 계산했다.[2] 단단한 층에 접근하기 위해 실리카 겔을 관통함으로써, 곰팡이 균사는 신속하게 새로운 철 근원을 노출시킨다.
산은 철을 노출시키고, 시데로포어는 철을 포획한다. 균사는 새로운 영역을 개척한다. 그리고 이 사이클은 계속된다. 광산 공학자들이 광석에서 금속을 채취 침출할 때 사용하는 단계와 매우 유사한 조절된 단계들을 구사하고 있는 것이다.
이것은 마치 누군가가 곰팡이의 성장에 철이 중요함을 알고 있었던 것처럼 보인다. 또한 곰팡이는 주변으로 달려갈 수 없지만, 철 근원을 탐지하고 채취해야만 한다는 것을 알고 있었던 것처럼 보인다. 그러므로 암석으로부터 철 광물을 채굴하는 데에 필요한 모든 장비들이 장착되어 있는 것이다.
연구의 저자들은 썼다. “더 강력한 시데로포어 생산이 배양-광물 경계면 아래에 영향 받지 않은 철(Fe, iron) 분포와 함께, Exp-mixP(fungus-mineral interface)에서 검출되었다. 따라서 리자다이트의 세포 촉진 용해(~ 4.6%의 Fe2O3 함유)는 철 추출을 위해 의도된 것임을 가리킨다.“
물론 그러한 의도적인 일은 지성과 의지 없이 일어날 수 없다.
이 연구에 대한 Science News의 리뷰 글에서, 과학부 기자 에릭 핸드(Eric Hand)는 썼다. “곰팡이 Talaromyces flavus는 단계적으로 자신이 원하는 것을 획득하는 방법을 알고 있었다."[3] 그렇다. 곰팡이는 알고 있었다. 곰팡이는 그것은 스스로 학습할 능력이 없기 때문에, 누군가가 곰팡이 안으로 "그 방법"을 프로그래밍해서 넣어주었음에 틀림없다.
지구화학자이며 책임 저자인 헨리 탕(Henry Tang)은 Science News에서 말했다 : “이 곰팡이는 뇌를 가지고 있지 않지만, 꽤 똑똑하다." 실제로 그들은 현명했다. 광물 채광 곰팡이는 전지하신 창조주로부터 부여된 놀라운 채광 방법을 갖고 있었던 것이다.
References
1. Li, Z. et al. 2016. Cellular dissolution at hypha- and spore-mineral interfaces revealing unrecognized mechanisms and scales of fungal weathering. Geology. 44 (4): 319-322.
2. According to the Geology report, the turgor pressure exerted by a 1 X 10 nm hyphal peg is on the order of 10-16 J, whereas the Mg-O bond energy is about 10-18 J.
3. Hand, E. Iron-eating fungus disintegrates rocks with acid and cellular knives. Science News. Posted on sciencemag.org March 14, 2016, accessed April 6, 2016.
*Mr. Thomas is Science Writer at the Institute for Creation Research.
Article posted on April 21, 2016.
출처 : ICR News, 2016. 4. 21.
주소 : http://www.icr.org/article/9301
번역 : 미디어위원회
세포의 미토콘드리아 세망은 도시 전력망을 닮았다.
(Cell Feature Resembles Power Grid)
by Brian Thomas
분명, 생물학 및 해부학 교과서는 개정되어야할 시점이 되었다. 우리가 지금까지 생각했던 것보다 미토콘드리아(mitochondria)에는 훨씬 더 많은 것들이 들어 있었다. 연구자들은 세포 내의 이 작은 발전소가 효율적으로 ATP 에너지를 공급하기 위해서 고도로 조직화되어 있음을 밝혀냈다. 미토콘드리아들은 근육세포들에 걸쳐 서로 연결되어 있어서, 초거대 미토콘드리아 네트워크를 형성하고 있었다. 연구자들은 이 놀라운 발견을 Nature 지에 보고하면서, 그것을 "미토콘드리아 세망(mitochondrial reticulum)“이라 부르고 있었다.[1]
상호 연결된 미토콘드리아 그물(mitochondrial net)은 근육을 움직일 수 있도록 세포 내부에서 수축하는, 긴 관으로 된, 단백질 다발 주위를 감싸고 있다. 이러한 디자인은 효율적으로 정확한 시간에, 정확한 장소에, 정확한 량으로 연료를 공급하도록 해준다. 그러나 과학자들은 더 많은 것들을 발견했다.
선임저자인 국립 건강연구소의 로버트 발라반(Robert Balaban)에 의하면, 모세혈관 옆에 위치하는 미토콘드리아 그물 지역은 미토콘드리아 막 전압을 발생시키기 위해 최적화되어 있고, 근육 내에 상호 연결된 미토콘드리아의 깊이도 ATP 생산에 필요한 전압 사용을 위해 최적화되어 있다는 것이다.[2]
네트워크를 통해 유지되고 있는 가변성의 전압은 ATP를 발생시키는 미토콘드리아 기계에 연료를 공급하고 있다. 다른 말로 해서, 탄수화물의 화학에너지가 공급원 근처의 미토콘드리아 세망으로 들어가, 근육세포 내 깊은 곳으로 이동하는 전기에너지로 변환되는 것이다. 그리고 근육 단백질이 그것을 가장 필요로 하는 곳에서 정확하게 ATP 화학에너지로 변환시킨다. 그것은 도시 전체에 전력을 공급하는 전력망과 너무도 유사한 멋진 구조특성 및 분포배열을 갖고 있다.“[2]
사람들이 도시에서 전력망을 설계하고 구축했다면, 어떤 지적 설계자가 사람이 설계한 공학적 시스템보다 훨씬 더 복잡하고 엄격하게 조절되는, 근육세포 내에 있는 초소형 미세 미토콘드리아 전력망을 만들었을 것이라는 추론은 합리적인 것이다.
References
1.Glancy, B. et al. 2015. Mitochondrial reticulum for cellular energy distribution in muscle. Nature. 523 (7562): 617-620.
2.High-resolution 3D images reveal the muscle mitochondrial power grid. National Institutes for Health News. Posted on nig.gov July 30, 2015, accessed August 6, 2015.
*Mr. Thomas is Science Writer at the Institute for Creation Research.
출처 : ICR News, 2015. 8. 20.
주소 : http://www.icr.org/article/8953
번역 : 미디어위원회
세균의 대사는 컴퓨터 회로판과 같이 작동된다.
(Bacteria Metabolisms Are Like Computer Circuit Boards)
by Brian Thomas
세균(bacteria)들은 때때로 거친 삶에 직면한다. 식물과 동물 세포의 약 1/10 크기인 그들은 자신을 보호하기 위한 어떠한 피부 층도 가지고 있지 않다. 환경은 빠르게 변화하고 있다. 따라서 미생물이 적응하기 위한 적절한 도구를 가지고 있지 않다면, 그들은 오래 지속되지 못할 것이다. 생명공학자들은 박테리아들에 내재되어 있는 일련의 상호 밀접한 관계들을 밝히면서, 세균들이 끊임없이 변화하는 환경에서 살아가기 위해서 사용하는, 세 개의 상호의존적인 대사 시스템의 측면을 모델화하였다.[1] 그리고 그러한 시스템은 매우 과소평가되고 있었다고 기술했다.
생물학자들이 혐기성 세균인 클로스트리듐(Clostridium acetobutylicum) 균을 설탕이 첨가된 신선한 액체배지에서 접종했을 때, 그 미생물이 첫 번째 하는 일은 설탕 에너지를 수확하고 증식하는 것이었다.(번식하는 간단한 방법). 주변에 하수처리 시스템이 존재하지 않기 때문에, 그들의 유기산 노폐물은 그들 주위에 쌓인다. 그러나 장비가 갖추어진 박테리아에서 그것은 문제가 되지 않는다.
산(acids)이 축적되었을 때, 박테리아는 그 노폐물을 소화시키고 그것을 다른 유용한 무언가로 변환시키는 다른 내부 공장의 스위치를 켠다. 멀리서 보면 꽤 단순하게 보이는 것 같지만, 최고의 과학자들은 그러한 시스템을 만들어보려고 했을 때, 박테리아의 대사(metabolism)는 전혀 단순하지 않다는 것을 발견하게 되었다.
박테리아는 복잡한 컴퓨터 회로 기판처럼, 탐지기, 온/오프 스위치, 밝기조절 스위치(dimmer switches), 릴레이 스위치, 피드백 루프...등을 정밀공학을 사용하여 적절히 연결하고 있었다. 그것은 얼마나 복잡할까? C. acetobutylicum 대사의 단지 한 부분의 디지털 버전을 설계한 생명공학자들에게 물어보라. 그들은 실제 세균 배양을 통해 실험했던 그들의 모델을 PNAS 지에 발표했다.[1]
일리노이 공대 뉴스는 "일리노이 대학 연구자들은 최초로, 클로스트리듐 균 대사의 복잡하고 상호의존적인 대사반응, 유전자 조절, 환경적 단서들을 발견했다"고 보도했다.[2]
박테리아 내부에서, 일련의 독특한 맞춤형 효소(단백질 기계)들이 필수적 대사과정 사슬에서 일어나는 각 화학 반응들을 촉진하고 있었다. 이 활동에 의한 부산물 농도의 증가는 세포 외부에 독성의 산성 세계를 초래한다. 두 번째 대사 시스템은 그들의 부품을 바꾸어, 이러한 잠재적으로 치명적인 부산물로부터 박테리아를 구한다.
세포는 외부 환경에 무슨 물질이 있는지, 그리고 두 번째 대사 기어를 넣어야한다는 것을 어떻게 알게 되는 것일까? 작은 기계들이 세포 내부의 산도(acidity)와 세포 외부의 산도를 비교하고, 유전자들을 관리하는 다른 분자기계들에게 그 정보를 전달한다는 것이 밝혀졌다. 이것은 유전자 조절이 작동하기 시작하는 시점이 된다. 이러한 시스템의 상호의존적 측면은 정확한 시점에서, 그리고 정확한 기간 동안, 독성의 유기산을 용매로 변환시키기 일을 시작하기 위해서 어떤 유전자들을 활성화시킨다.
마침내, 이 뛰어난 전략으로도 견딜 수 없도록 환경이 악화되면, 그 시점에서 세포는 보존 모드로 전환되는 스위치를 켠다. 일부 세포는 저항성이 강한 아포(spores)로 변환되고, 환경이 개선되어 또 다른 성장 단계를 시작하기 전까지 기다린다.
일리노이 대학의 생명공학자들은 이들 박테리아의 실제 시스템의 일부분을 디지털 방식으로 모방했다. 그들은 썼다, "그 과정의 복잡성과 시스템 특성은 매우 과소평가 되어왔다."[2] 실제 살아있는 시스템에 내장되어 있는 복잡성을 파악하는 데에는 역공학이 매우 유효하다. 역공학(reverse-engineering)은 심도 있는 분석을 요구한다.
예를 들어, 연구자들은 박테리아의 유전자 조절 모듈의 디지털 버전을 구축하는 것에 대해 설명하면서, “여기에 4가지 주요 분자들(Spo0A, Spo0A~P, σF, σK)의 농도가 주요 모델 변수로 채택되었다. 그리고 그들의 반응 속도는 미분방정식을 이용하여 설명하였다"라고 썼다.[1]
진화적 과정으로 인해, C. acetobutylicum의 대사과정을 만들 수 있는 능력이나, 미래지향적 통찰력이 생겨났는가? 어떤 자연적 과정이 미분방정식을 통해 상호의존적 부품들과 모듈의 필수적 동적 네트워크를 통합시키기에 충분한 기본 수학을 이해하고 있었단 말인가? 그것은 돌연변이인가? 부적자의 죽음인가? 집단 동력학인가? 돌연변이는 방향도 없고, 생각도 없고, 목적도 없는, 지시되지 않은, 무작위적인 복제 오류 아닌가?
그 어떠한 자연적 과정도 그러한 탁월한 전략 및 복잡성과 맞지 않기 때문에, 박테리아 대사과정의 상호의존적 측면은 지적 근원(intelligent source)에 의한 것임에 틀림없다. 그리고 그 지적 근원은 그러한 시스템을 발견하고 모방하려고 애쓰는 뛰어난 공학자들보다 훨씬 더 뛰어나고 현명함이 분명하다. 공학자들은 단순한 디지털 사본을 만들었지만, 그 분은 실제 살아있는 것을 만드셨다.
References
1.Liao, C. et al. Integrated, systems metabolic picture of acetone-butanol-ethanol fermentation by Clostridium acetobutylicum. Proceedings of the National Academy of Sciences. Posted online before print, June 22, 2015, accessed June 29, 2015.
2.Kubetz, R. Unlocking fermentation secrets opens the door to new biofuels. Posted on engineering.illinois.edu June 24, 2015, accessed June 25, 2015.
출처 : ICR News, 2015. 7. 20.
주소 : http://www.icr.org/article/8826
번역 : 미디어위원회
바이러스는 바다를 좋게 만들 수 있다.
(Viruses May Do the Ocean Good)
David F. Coppedge
새로운 연구는 바이러스(viruses)가 조류 대발생(algal blooms)을 억제하는데 도움을 줄 수 있음을 보여주고 있었다.
바다에는 바이러스들이 가득하다. 그들은 1리터 당 100억 마리에 이른다고 PNAS 지는 말한다. 이제 과학자들은 해양 생물학에서 바이러스의 역할을 탐구하기 시작하고 있었다. 바이러스는 세포를 너무도 잘 파괴하기 때문에, 적절한 환경에서 그 기술은 유익한 목적으로 사용될 수 있을 것이다. 그 논문에서 케이티 비들(Katie Bidle)은 “통합적 중추로서 해양 바이러스 생태학을 밝히는 일“을 시도하고 있었다. 즉, 바이러스 메타게놈(virus metagenomes)으로부터 리보뉴클레오티드 리덕타제(ribonucleotide reductases, RNRs)를 통합된 분자 마커(molecular marker)로서 사용함으로써, 구별된 해양 환경에서 거주하는 다양한 바이러스들을 특성화 할뿐만 아니라, 다양한 환경에서 그들 바이러스의 생태학적 전략들을 추정해볼 수 있다는 것이다.
한 생태학적 전략은 도움이 될 수 있을 것으로 보인다. 많은 사람들이 뉴스를 들어 알고 있는 것처럼, 바다 조류가 폭발적으로 증식하는 악명 높은 "적조(red tide)" 현상이 발생하면, 물고기들은 죽게 되고, 적조가 사라질 때까지 물은 사용할 수 없게 된다. 그러나 적조를 어떻게 사라지게 할 수 있을까? Current Biology(2014. 11. 3) 지에 게재된 한 새로운 연구는 "바다에서 폭발적인 조류 발생 시 동물플랑크톤은 바이러스의 전달 벡터로서 역할을 할 수 있음"을 보여주고 있었다. 특히, 동물플랑크톤 중 작은 요각류(copepods)는 E. huxleyi라는 이름의 바이러스를 운반한다. 요각류의 배설물은 독성 조류에 바이러스를 감염시킬 수 있다는 것이다. “지역적으로 식물성 플랑크톤과 인접하게 유영하고 있고, 물리적으로 분리되어 있는 물들을 가로질러 이동하고 있는, 동물성플랑크톤이 숙주-바이러스 접촉율을 증가시켜 대규모 조류들의 사멸을 가속화시킬 수 있는, 바이러스 벡터(viral vectors)로서 역할을 할 수 있음을 우리는 제안한다.” 그들은 말했다.
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이것은 마스터 대학(Master’s College)의 창조 생물학자인 조 프랜시스(Joe Francis) 박사의 연구를 지지하는 흥미로운 발견이다. 그는 이미 콜레라(cholera)와 같은 "불쾌한" 세균이 사실은 의도된 환경에서 좋은 기능을 가지고 있었다는 몇몇 사례들을 발견했다. 세포를 탈수시키는 콜레라의 능력은, 강 하구의 몇몇 생물들에게는 유익하게 작동될 수 있다. (see summary by Frank Sherwin at ICR). 또한 프랜시스는 일부 숲을 황폐화시키는 껍질 딱정벌레(bark beetles)의 좋은 기능을 발견해왔다. 사람에게 고통을 주는 많은 "자연 악(natural evil)"들은 사실 좋은 목적으로 의도된 설계 시스템이었지만, 통제를 벗어나면서 발생되었을 가능성이 있다. 만약 그렇다면, 창세기에 기록된 저주가 통제를 벗어나게 된 주요 원인이었을까? 좋은 것도 엉뚱한 곳에 있거나, 적절히 통제되지 않는다면, 커다란 악이 될 수 있다. 또는, 주님이 사탄과 그의 부하들에게 유전자의 일부를 손상시킬 수 있는 능력을 허락하셨고, 그것을 통해 사람과 피조물들을 파괴했을 수도 있다. (욥기에서 볼 수 있듯이 이것은 물론 하나님이 허락하셨을 때에만 가능하다).
죄의 결과는 죽음이라고 창조주는 말씀하셨다. 그것은 하나님이 천사의 칼로 직접 아담과 하와를 죽인다는 것이 아니었다. 하나님은 아담과 하와가 그들의 불순종이 초래한, 생태적 관계가 파괴되고 통제를 벗어난 세계를 바라보면서 살아가도록 하셨다. 그곳에서는 무슨 위험이 언제, 어디서 일어날지 결코 알 수 없다. 만약 사람이 자신이 언제 죽는지를 안다면, 죽기 전날까지 회개를 연기할 것이다. 우리 각자는 죽음이 언제 어디서 홀연히 다가올지 알지 못한다. 그것이 우리가 살아가고 있는 세계이다. 그러나 하나님은 자신의 존재와 선하심에 대한 증거를 남겨놓으셨다. 하늘에서 비가 오게 하시고, 해 아래서 살아가는 우리의 짧은 인생 동안(Ecclesiastes) 음식과 기쁨을 허락하셨다. (사도행전 14장).
바다는 물과 함께 ‘정보(information, DNA 형태)’로 가득하다는 것을 깨달을 필요가 있다. 이 세계는 정보로 가득 차 있다! 윌리엄 뎀스키(William Dembski)의 새로운 책 ‘Being as Communion’는 현실 세계의 근본적 본질로서, 물질이나, 에너지가 아니라, 정보임을 알려주고 있다.
*관련기사 : 전세계 바다서 가장 많은 바이러스 분리 성공 (2013. 7. 2. KBS News)
https://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=2683995
'바이러스 왕국' 북극해...전세계 해양 바이러스의 42% 차지 (2019. 4. 29. 중앙일보)
https://www.joongang.co.kr/article/23454164#home
해양바이러스 유전체 20만개 확보…알려진 것보다 10배 많아 (2019. 5. 13. KPGO)
http://kpgp.or.kr/bbs/board.php?bo_table=business_news&wr_id=260&sca=%EC%97%B0%EA%B5%AC+%EB%8F%99%ED%96%A5&sst=wr_datetime&sod=desc&sop=and&page=1
유익한 바이러스도 있고 (2015. 6. 13. 매일경제)
https://www.mk.co.kr/news/special-edition/6794326
장내 미생물 이어 인체 바이러스 연구도 한창 (2016. 12. 14. 사이언스온)
http://scienceon.hani.co.kr/465847
좋은 바이러스도 있을까 (2020. 7. 18. 동아사이언스)
http://m.dongascience.com/news.php?idx=38217
출처 : CEH, 2014. 11. 2.
주소 : http://crev.info/2014/11/viruses-may-do-the-ocean-good/
번역 : 미디어위원회
바이러스는 창조된 것인가, 진화된 것인가?
(Were Viruses Created or Evolved?)
by Brian Thomas Ph. D
바이러스(viruses)는 나쁜 평판을 가지고 있다. 그들은 스스로 복제할 수 있고, 때로는 그들이 기생하는 생물체에 질병을 일으키는, 극도로 작은, 잘 설계된 기계들이다. 레트로바이러스(retrovirus)라 불리는 한 부류는 그들 자신의 바이러스 암호를 숙주 세포의 DNA 안으로 접합시킬 수 있는 기계장치를 장착하고 있다.
레트로바이러스는 진화론적 과거로부터 남겨진 유전적 유물로서 말해져 왔다. 그러나 레트로바이러스는 어떻게 기원했는가?
Science 지에 게재된 한 논문은 어떻게 한 레트로바이러스가 탄생했는지를 보여주고 있었다. 연구원들은 "프로바이러스(proviruses)"라 불리는 두 DNA 염기서열이 재조합(recombination)을 통하여 함께 모아졌을 때, XMRV라 불리는 레트로바이러스가 형성되었다는 것을 발견했다.[1] 이것은 부모 세포로부터 유전 물질이 후손에서 유전자들의 새로운 조합으로 재배열될 때인 생식자(gamete) 발달 동안에 발생한다. 이것은 더 많은 유전적 다양성을 발생시킨다.
연구의 저자들은 썼다. “XMRV는 독특한 재조합 사건의 결과로 발생되었다는 것이 우리의 결론이다.”[1]
다른 (또는 모든) 바이러스들도 동물 유전체(genomes) 안에 이미 존재했던 독특한 DNA 염기서열의 재조합에 의해서 이 세계에 생겨난 것일까? 아마도 하나님은 창조주간 동안에 식물과 동물의 필수적인 부품으로 바이러스를 만드셨을 것이다.
만약 그렇다면, 하나님은 바이러스들을 질병을 일으키는 병원체로 창조하지 않으셨음이 확실하다. 창조를 다 마치시고 하나님은 피조물들을 보시고 보시기에 심히 좋았더라(very good)고 선포하셨다.[2] 그러나 다른 많은 피조물들처럼 원래 목적은 뒤틀어졌다. 왜냐하면 인류의 범죄함으로 인하여 피조물도 썩어짐으로 고통을 겪게 되었기 때문이다.[3] 예를 들어, 하나님은 식물을 먹도록 동물에 송곳니를 장착시키셨으나, 많은 동물들이 초식을 포기하고 육식을 하는 데에 긴 송곳니를 사용하게 되었다.[4]
하나님이 수명증진 유전정보를 한 세포에서 다른 세포로 전달하기 위해서, 작은 로봇으로 바이러스를 만드셨을 가능성이 있다.[5] 인류의 타락 이후 어떤 시점에서, 어긋나고 실패하기 시작했을 것이다.
이 연구의 또 다른 의미는 인간-침팬지 조상에 관한 진화론적 주장과 관계된 것이다. 인간과 침팬지는 레트로바이러스와 같은 어떤 DNA 염기서열을 공유하는 것으로 나타난다. 진화론자들은 침팬지와 인간을 발생시킨 조상 개체군의 레트로바이러스 감염으로부터 이것이 기원됐을 것이라고 추정해왔다.[6]
그러나 이 가정은 침팬지와 인간이 분기되고 6백만 년이 흘렀다고 추정하는 사실을 무시하고 있다. 이러한 오랜 기간이 지난 후에 쓸모없는 레트로바이러스 DNA는 인식할 수 없을 정도로 돌연변이가 일어났을 것이다. 또한 진화론은 바이러스가 먼저 출현했다고 가정하고 있다. 그러나 Science 지 연구는 동물 DNA가 먼저 있었고, 레트로바이러스를 생겨났다는 것을 입증했다
또한 그 발견은 레트로바이러스가 되기 위해 조합된 프로바이러스 DNA 염기서열은 재조합을 수행하는 세포 기계들에 의해서 연결될 수 있는 염색체 위의 장소에만 정확하게 위치한다는 것을 의미한다. 따라서 침팬지와 인간에서 공유된 레트로바이러스 감염으로 나타나는 것은 그들의 유전체 내의 프로바이러스(원래는 좋은 유사한 목적을 위해 만들어졌으나 후에 재조합에 의해서 활성화된)로부터 올 수 있었다.
이 연구는 레트로바이러스(심지어 유전체 내에서 발견되는 레트로바이러스같은 DNA 염기서열)가진화에 의해서 생겨난 것이 아니라, 유전적 기능을 위해 창조되어 시작되었다는 개념과 일치한다.
References
1. Paprotka, T. et al. 2011. Recombinant Origin of the Retrovirus XMRV. Science. 333 (6038): 97-101.
2. Genesis 1:31.
3. Romans 8:21-22.
4. Criswell, D. 2009. Predation Did Not Come from Evolution. Acts & Facts. 38 (3): 9.
5. Indeed, viral machinery is exploited by man for gene therapy. If man can use viruses to accomplish a good purpose, then so can God.
6. Thomas, B. 2010. Evolution's Best Argument Has Become Its Worst Nightmare. Acts & Facts. 39 (3): 16-17.
* Mr. Thomas is Science Writer at the Institute for Creation Research.
Article posted on September 2, 2011.
출처 : ICR News, 2011. 9. 2.
주소 : http://www.icr.org/article/were-viruses-created-or-evolved/
번역 : IT 사역위원회
단순한(?) 아메바가 박테리아를 사육하고 있었다.
('Simple' Amoebas Can Farm Bacteria)
by Brian Thomas
얼마 전에 과학자들은 포자로 번식하는 진균성 점균류(fungal slime mold)였다고 생각한 것이 실제로는 숲 바닥에 일시적으로 모여 있는 단세포 아메바(amoebas)였음을 발견했다. 이것은 진화론자들을 혼란에 빠뜨렸다. 이 생물체는 곰팡이(fungus)인가 아메바인가? 만일 후자라면, 어떻게 단세포인 아메바가 곰팡이처럼 행동하는 것을 배울 수 있었는가?
이제 그 생물체는 더욱 진화론을 거부하는 면이 밝혀졌는데, 그것은 먹이를 위해 박테리아를 “사육하고(farming)” 있는 것이 관측되었기 때문이다.
딕티오스텔리움(Dictyostelium, 숲속의 부식토양이나 야생동물의 분변 등에 서식하는 미생물)이라 불리는 미세한 아메바 세포는 환경 조건이 좋을 때는 단독으로 살아간다. 그러나 환경이 어려워지면 그들은 그 시기를 감지할 수 있고, 서로 서로를 향해 이동하여 다세포인 슬러그양 유니트(slug-like unit)를 형성한다. 슬러그(slug)는 한 작은 탑을 세울 장소를 선택하고, 캡슐을 지지하는 줄기 안으로 딱딱해진 섬유소(cellulose)와 아메바들이 연결되어 작은 탑이 만들어진다. 그리고 나서 놀랍게도 약 30% 정도의 아메바 세포들은 자실체(fruiting body) 안에 강인한 포자로 변형되고, 바람이나 동물들에 의해서 분산된다.[1]
이 아메바들은 어디에서 그리고 어떻게 그러한 정교한 행동 방법을 배웠을까? 아메바들은 명확한 통찰력을 가지고 하나씩 하나씩 단계적으로 관련된 행동 능력들을 진화시킬 수 있었을까?
최근 이 아메바가 먹이를 사육하고 있다는 발견은 또 다른 차원의 복잡한 행동을 보여주는 것이었다. 네이처에 게재된 한 연구는 박테리아 집락들을 배양하고 운영하는 딕티오스텔리움의 능력과, 개미(ants)가 곰팡이를 사육하는 방법, 자리돔(damselfish)이 조류(algae)를 사육하는 방법, 사람이 농사를 짓는 방법 등을 서로 비교하고 있었다.[2] 아메바들은 실험실에서 배양되었는데, 그들은 박테리아가 없는 곳에 뻗어 나와 박테리아들의 씨를 뿌렸다.
그 연구의 저자는 “미생물들도 동물과 같은 놀라움을 가지고 있다”라고 썼다. 연구자들은 아메바가 이동할 때 그들의 경로에 있는 모든 박테리아를 집어삼키지 않고, 차후에 그들의 자실체로 이용하기 위해서 한쪽으로 놓아두는 것을 발견했다. 포자들이 분산되었을 때, “새로운 작물의 씨를 뿌리는 것처럼” 박테리아들은 포자들과 함께 옮겨졌다.[2] 따라서 이들 간단한(?) 단세포들은 경이롭고 복잡한 집합 능력과 포자형성 기술을 가지고 있었을 뿐만이 아니라, 먹이인 박테리아를 모으고, 관리하고, 옮길 수 있는 능력도 가지고 있었던 것이다.[3]
어떻게 (하등하다고 추정하는) 아메바가 이 모든 일들을 생각해낼 수 있었을까? 그 연구의 저자는 “사회성 아메바들의 박테리아 농사와 사회성 곤충들의 곰팡이 농사 사이의 놀라운 수렴진화(convergent evolution)는 여러 세대에 걸친 사육의 이익이 이미 확립된 친족 그룹에 전달되었기 때문”이라고 썼다.[2]
그러나 이것이 정말 이치에 맞는 것인가? 어떤 생물학적 필요가 주어졌을 때, 그 해결책을 스스로 만들어낼 수 없다. 책이 필요하다고 인쇄기가 저절로 생겨날 수 있는가? 대신에, 어떤 엔지니어가 필요한 구조를 정보를 가지고, 부분화하고, 창조적으로 디자인하여, 기능적으로 완전한 것을 만들어낼 때 존재하는 것이다.[4] 어떤 필요에 의해서 우연한 돌연변이들이 일어나, 아메바가 복잡하고 상호의존적인 일련의 공학적 문제들을 해결했다는 주장은 실제 세계에서는 일어날 수 없는 매우 불합리한 주장인 것이다.
실제로 점균류(slime mould)는 어떤 다른 유기체로부터 진화하지도 않았고, 진화해나가지도 않았다. 이들을 “걸어다니는 곰팡이”로 표현했던 창조과학자인 로드니 맥퀸(Rodney McQueen)과 데이비드 캣치풀(David Catchpoole)는 점균류는 창조주간에 점균류로 종류대로 번식하도록 창조되었다고 말했다(출 20:8-11).[1] 이들에 대한 그 어떠한 진화론적 설명도 가능성이 없는 것이다.
References
1. McQueen, R. and D. Catchpoole. 2000. The 'fungus' that 'walks.' Creation Ex Nihilo. 22 (3): 49-51.
2. Brock, D. A. et al. 2011. Primitive agriculture in a social amoeba. Nature. 469 (7330): 393-396.
3. Palmer, J. Amoebas show primitive farming behaviour as they travel. BBC News. Posted on bbc.co.uk January 19, 2011, accessed January 21, 2011.
4. Guliuzza, R. 2011. Evaluating Real vs. Apparent Design. Acts & Facts. 40 (1): 10-11.
출처 : ICR News, 2011. 2. 10.
주소 : http://www.icr.org/article/5894/
번역 : 서태철
바이러스도 분자 모터들을 가지고 있었다.
(Virus Motors Impossible for Evolution)
by Brian Thomas, Ph.D.
박테리오파지(bacteriophages, 세균 바이러스)는 더 많은 바이러스들을 복제하기 위해서 세포들을 납치하는 특별한 바이러스(아직 생물체로 볼 수 없는)이다. 새로운 파지가 숙주세포 안에 들어갔을 때, 어떻게 자신의 DNA를 포장할 것인가에 대한 하나의 어려움에 직면한다. 파지의 DNA는 그것을 붙잡고 있는 작은 용기인 캡시드(capsid, 바이러스의 핵산을 싸는 단백질 껍질)의 직경에 비해 1,000 배나 더 길다. 2007년의 연구는 이것이 분자 모터(molecular motor)에 의해서 달성되는 것이 밝혀졌다.[1]
이 모터가 발휘하는 동력은 6×10^-11 뉴턴이다. 이것은 알려진 분자모터들 중에서 가장 강력한 것이며, 크기와 비례하여 자동차 엔진의 두 배 정도로 강력한 것이다. 그것은 초당 300 ATP(adenosine triphosphate) 비율로 에너지 분자 연료를 마구 소비한다.[2] (이들 ATP는 모두 숙주 세포로부터 훔치는 것이기 때문에, 효율은 문제가 되지 않는다.)
또한 박테리오파지의 모터는 기어(gears)들을 가지고 있다. 이 기어들은 DNA가 포장되기 전에 풀려질 필요가 있을 때 편리하도록 해준다. 샌디에이고의 캘리포니아 대학의 더글라스 스미스(Douglas Smith)는 2007년에 말하였다. “그것은 커피잔 안으로 90m의 낚시줄을 감고 포장하는 것과 동일합니다. 그러나 그 바이러스는 5분 안에 자신의 DNA를 포장할 수 있습니다.”[3]
2008년 12월 26일자 Cell 지는 바이러스의 DNA 포장 모터에 너트와 볼트(nuts and bolts)들이 있음을 보도하였다.[4] 그것은 DNA 가닥 둘레를 감싸고 있는 하나의 고리 안에 5 개의 단백질들로 이루어져 있었다. 각 단백질은 차례로 시계반대방향으로 달리면서 캡시드 안으로 한 번에 두 개의 DNA 염기들을 밀어넣고 있었다.
5 개 단백질들은 각각 일련의 사건들에 참여하고 있었다 : ATP와 결합하기(특정 아미노산인 아르기닌의 정확한 위치에 의해서 가능함), DNA 묶기, DNA를 위쪽으로 구부리기, 풀기, 원상태로 만들기.
20세기에 유명한 진화론자였던 할데인(J. B. S. Haldane)은 한 토론회에서 말했었다. “진화가 바퀴와 자석 같은 여러 메커니즘들을 만드는 것은 가능해 보이지 않는다. 왜냐하면 꽤 완전해질 때까지 중간 단계는 전혀 소용없는 것이기 때문이다.”[5] 이러한 말을 한 후 60여 년 뒤에, 생물학적 바퀴, 자석, 모터 등이 발견되어졌다. 이들의 구조나 기능들은 매우 세밀하게 밝혀지고 있고, 이제 바이러스의 포장 모터도 포함되게 되었다. 이들 매우 미세하게 조율된 생물학적 특징들 중 어느 것도 자연적 메커니즘에 의해서 우연히 어쩌다가 생겨날 수는 없는 것으로 보인다. 그것들은 전지전능하신 초자연적인 분에 의해서 생겨났음에 틀림없다.
References
[1] Fuller, D. N. et al. 2007. Single phage T4 DNA packaging motors exhibit large force generation, high velocity, and dynamic variability. Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (43): 16868-16873.
[2] Sarfati, J. 2008. By Design. Powder Springs, GA: Creation Book Publishers, 143.
[3] Seethaler, S. Powerful Molecular Motor Permits Speedy Assembly of Viruses. University of California, San Diego press release, October 29, 2007.
[4] Sun, S. et al. 2008. The Structure of the Phage T4 DNA Packaging Motor Suggests a Mechanism Dependent on Electrostatic Forces. Cell. 135 (7): 1251-1262.
[5] Dewar, D. 1949. Is Evolution a Myth? A Debate between D. Dewar and L. M. Davies vs. J. B. S. Haldane. London: Watts & Co. Ltd, 90. Quoted in Sarfati, By Design, 86.
*관련기사 : DNA를 바이러스 안에 단단히 싸주는 분자 모터 (2001. 10. 22. KISTI)
https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=69630
RNA 나노모터 이용 인공 나노 기공 (2009. 10. 8. HelloDD)
https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=28886
박테리아와 바이러스에 존재하는 나노 바이오모터(biomotor) (2014. 7. 18. KISTI)
https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=247538
출처 : ICR, 2009. 1. 9.
주소 : http://www.icr.org/articles/view/4326/
번역 : IT 사역위원회
박테리아 편모의 모터는 단백질 클러치를 가지고 있었다.
(Bacterial Flagellar Motor Has a Protein Clutch)
2008년 6월 24일 - 고도의 지적설계로 보이는 박테리아의 편모(flagellum)는 또 하나의 설계로 보이는 장치로서 클러치(clutch, 엔진의 동력을 잠시 끊거나 이어주는 축이음 장치)를 가지고 있었다. Science 지는 ‘machine language’에서 이것을 다음과 같이 보고하고 있었다.[1] :
1400 pN-nm의 회전력을 발생시키는 모터(motor)에 의해서 동력을 얻는 세균의 편모는 100 Hz보다 더 큰 주기로 회전할 수 있다. EpsE(클러치 단백질)는 flagellar basal body와 결합되었을 때, 이 강력한 생물학적 모터를 무력화시킬 수 있었다. 이것은 클러치와 매우 유사한 방법으로, 동력원으로부터 동력전달 계통의 연결을 떼어내고 있었다.(fig. S5B). 편모 기능의 클러치 조절은 운동성을 조절하는 편모 유전자 발현의 전사 조절(transcriptional control)에 있어서 분명한 이점을 가지는 것이다. 대장균(E. coli)과 고초균(B. subtilis)과 같은 몇몇 박테리아들은 한 세포에 많은 편모들을 가지고 있다. 편모는 정교하고, 내구성이 있는, 동력학적으로 고효율적인, 분자 기계(molecular machine)이다. 그리고 운동을 정지하고자 할 때, 편모 합성을 처음부터 꺼버릴 필요가 없다. 한번 편모 유전자 발현이 불활성화 되면, 이미 존재하는 편모들이 분리되어 딸세포들 내에서 소멸되어질 수도 있다. 이에 반해, 클러치는 운동을 멈추기 위해 오직 한 단백질의 합성만을 요구한다. 더군다나 생물막 형성(biofilm formation)이 성숙되기 전에 유산되어진다 하더라도, 클러치에 의해서 편모 합성에 다시 초기 투자를 하지 않도록 하면서 한때 무력해진 편모들은 재활성화 할 수도 있다. 그래서 편모의 발현과 조립은 복잡하고 느리나, 클러치의 제어는 간단하고, 빠르고, 가역적일 수 있는 것이다.
따라서 클러치는 편모를 중립 기어에 놓아두고, 엔진이 꺼지도록 하지 않은 채 모터를 쉬게할 수 있는 것이다. 이 논문의 공동저자들 중 한 명인 하버드 대학의 호와드 버그(Howard Berg)는 이 분자 모터를 연구하기 위해서 수년 동안을 소비해왔다. 어떻게 그러한 클러치가 무작위적인 돌연변이와 자연선택을 통해 진화되어질 수 있었는지, 그 논문은 그 어떠한 설명도 하지 않고 있었다.
어떻게 그 클러치가 작동되는 지에 대해서는 NSF News, PhysOrg(2008. 6. 19), Science Daily(2008. 6. 23) 등을 클릭하여 살펴보라. ARN은 지적설계(intelligent design) 측면에서 그 논문을 다루고 있었다.
[1] Blair, Turner, Winkelman, Berg and Kearns, “A Molecular Clutch Disables Flagella in the Bacillus subtilis Biofilm,” Science, 20 June 2008: Vol. 320. no. 5883, pp. 1636 - 1638, DOI: 10.1126/science.1157877.
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이것은 자연에서 드러나고 있는 놀랍도록 복잡하고 경이로운 사례들 중에 또 하나의 사례이다. 진화론의 동화 같은 이야기는 관측되는 사실들과 점점 더 멀어지고 있다. 이러한 멋진 과학 법칙은 하나의 대중적 명칭을 필요로 하고 있다. 당신의 의견을 이곳으로(Write in) 보내달라.
출처 : CEH, 2008. 6. 24.
주소 : https://crev.info/2008/06/bacterial_flagellar_motor_has_a_protein_clutch/
번역 : IT 사역위원회