LIBRARY

KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

미디어위원회
2014-04-22

문어 지능의 진화?

김철중


      문어(octopus)는 발이 8개 달린 연체동물로 일반적으로 무척추동물은 무뇌 동물이라고 오해하는 사람들도 있지만, 문어는 뇌가 있을 뿐 아니라, 무척추동물계의 천재라고 불릴 정도로 지능이 높다. 문어의 뇌는 50~75개 정도의 엽(lobe)들을 가지고 있고, 적어도 생쥐(mouse)의 뇌만큼이나 많은 뉴런(대략 1억 개)들을 가지고 있다. 문어 다리는 약 5천만 개의 뉴런으로 구성된 신경 조직에 의해 통제되는데, 문어 다리는 뇌의 명령 없이도 미각과 촉각 활동을 하고, 뇌가 방향을 지시하지 않아도 유연하게 구부려 움직이기 때문에, 문어의 다리는 잘린 다음에도 살아 있을 때처럼 움직일 수 있다. 다리로 병뚜껑을 열 수도 있고, 반복에 의해 학습하거나 흉내 내는 능력도 있다. 심지어 장난도 친다고 한다. 문어는 위장술의 달인이다. 바위에 붙으면 바위 색으로 변하고, 산호 옆에 있으면 산호처럼 보일 정도로 변화무쌍하다. 천적이 나타나면 두 다리로 밑바닥을 걸으면서, 여섯 개의 다리로는 공처럼 몸을 말아 마치 코코넛처럼 보이게 한다. 흐느적거리며 움직이지만, 도망치는 속도가 다리를 모두 사용하여 이동할 때보다 훨씬 빠르다.


2010년 남아공 월드컵 당시 점쟁이 문어 ‘파울’이 화제가 된 적이 있었다. 독일의 승패를 모두 맞춰서(심지어는 독일의 준결승 패배와 스페인의 우승까지) 적중률 100%를 자랑했던 파울의 신통력에 대해 수학자들과 생물학자들은 그 ‘족집게’ 예언 능력이 어디에서 나오는지 분석하기 시작했다. 수학자들은 ‘파울’의 정확한 예측은 초능력 때문이라기보다는, 확률의 우연의 연속일 가능성이 높다고 판단했고, 어떤 생물학자들은 문어가 색맹이라 특정색의 음영에 대한 선호 때문이라고 밝히기도 했다.



최근 진화론자들은 문어가 물고기들을 잡기 위하여 더 큰 뇌가 필요했다고 말하고 있다. 그래서 문어는 자신의 뇌를 동물계에서 가장 복잡한 뇌들 중의 하나로 진화시켰다고 주장한다. 문어, 오징어 등과 같은 두족류는 약 5억 년 전인 캄브리아기의 바다를 지배하고 있었으며, 그들의 세계는 캄브리아기의 생물학적 빅뱅과 함께 크게 변화되었고, 물고기의 조상을 포함한 지구상 생명체들의 다양한 변화들이 빠르게 일어났다는 것이다. 그런데 갑자기 두족류는 맛있는 물고기의 출현이라는 새로운 기회를 갖게 되었고, 처음으로 심각한 경쟁과 강력한 포식동물들을 만나게 되었으며, 이 때문에 그들은 서둘러서 영리해져야만 했다는 것이다. 그래서 오늘날의 문어가 어떠한 무척추동물보다 가장 복잡한 뇌를 갖게 되었다는 것은 놀라운 일이 아니라고 주장하고 있다.


이 기적적인 이야기를 받아들이기 위해서는, 먼저 뇌가 없는 문어가 캄브리아기 바다에서 어떠한 조상도 없이 갑자기 존재했다고 믿어야 한다. 그리고 복잡한 뇌가 없던 문어가 물고기가 먹기 좋다는 것을 이해했다고 믿어야 한다. 복잡한 뇌가 없던 문어가 어떻게 물고기를 잡기 위해서 발달된 뇌가 필요한 줄을 알았을까? 진화론은 하나님 없이 모든 것을 설명하려고 하다 보니, 이와 같은 황당한 이야기를 지어낼 수밖에 없는 것이다.



*문어의 경이로운 위장술 (youtube 동영상)
1) https://www.youtube.com/watch?v=eS-USrwuUfA

2) https://www.youtube.com/watch?v=t-LTWFnGmeg

3) https://www.youtube.com/watch?v=os6HD-sCRn8

 

*문어의 놀라운 지능 (youtube 동영상)
1) https://www.youtube.com/watch?v=T8cf7tPoN5o

2) https://www.youtube.com/watch?v=r1bxBmJAAJE

3) http://www.youtube.com/watch?v=AP_dpbTbess&feature=related

4) http://www.youtube.com/watch?v=9kuAiuXezIU

 

*관련기사 : 강아지 지능의 문어, 수명은 고작 2년 ‘가문박명’ (2011. 10. 1. 동아일보)
http://news.donga.com/It/3/08/20110930/40749068/1

개와 문어 누구 머리가 좋을까 (2012. 2. 24. 한겨레)
무척추동물 문어도 사람 얼굴 인식, 곤충과 조류도 비슷한 능력
http://ecotopia.hani.co.kr/44677


출처 - 대전지부 계간지 “GooD” 33호 (2014년 4월)

미디어위원회
2014-04-15

모든 발명에 영감을 주고 있는 생체모방공학 

: 파리, 폐, 광합성, 굴 근육, 진주층, 찌르레기, 뱀, 뇌, 폭격수 딱정벌레, 먹장어, 나방의 모방

(Biomimetics Is All About Design Inspiration)

David F. Coppedge


      과학자들이 생물을 모방하려고 하는 이유는 무엇일까? 생물들이 잘 설계되지 않았다면, 그것을 모방하려고 몰려들지 않을 것이다.

여러 편의 과학 논문 및 뉴스 기사들은 자연을 모방하는 것(생체모방공학, biomimetics)이 수년 후에는 획기적 발명들을 쏟아내는 과학적 노다지가 될 것임을 보여주고 있었다. 다음은 다양한 생물들로부터 생물학적 설계를 모방하고 있는 최근의 사례들이다 :

1. 검정파리(Blowfly)는 미니 무인항공기에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 25. Live Science, Evolution News & Views)

2. 사람의 폐(lungs)는 깨지지 않는 보안 암호에 영감을 주고 있다. (2014. 4. 3. Science Daily)

3. 광합성(photosynthesis)은 연료 전지에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 28. PhysOrg)

4. 굴(oyster)은 방풍유리 및 군사적 방호복에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 31. Live Science)

5. 생물학적 근육(muscle)은 공학적 근육에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 7. PNAS, 2014. 3. 31. Medical Xpress)

6. 진주층(mother-of-pearl)은 슈퍼 강력 소재에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 24. Science Daily)

7. 찌르레기 떼(starling murmurations)는 학생의 무인항공기에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 27. PhysOrg)

8. 하늘을 나는 뱀(flying snakes)은 활강용 의복에 영감을 주고 있다. (2014. 4. 1. Live Science)

9. 인간의 뇌는 빛-기반 컴퓨터 칩 개발에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 28. Science Daily)

10. 폭격수 딱정벌레(Bombardier beetle)는 자동현금인출기 보호 장치에 영감을 주고 있다. (2014. 3. 27. PhysOrg)

11. 먹장어의 점액(Hagfish slime)은 강인한 섬유(실)에 영감을 주고 있다. (2014. 4. 4. Science Daily)

12. 나방의 눈은 태양 전지판의 눈부심 방지 코팅에 영감을 주고 있다. (2014. 4. 4. Science Daily)

이들 기사에서 가장 흔한 공통적인 단어는 '영감을 주고 있다(inspire)'라는 단어이다. 과학자들이 생물체를 보면서 영감을 받는 이유는 무엇인가? 그것은 생물에서 유용한 설계를 찾아낼 수 있기 때문이 아닌가? 최고의 지식을 가진 과학자들이 모방하기를 원하는 최첨단 기능들이 모두 복제 실수인 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히 만들어졌을 것이라는 이론이 합리적일 수 있을까?  



생체모방공학의 혁명은 여전히 뜨겁다. 당신의 현명한 학생들을 이 운동에 참여시키라. 그것은 진화론의 마지막이 될 것이며, 세상에 풍성한 유익함을 가져다 줄 수 있는 설계-기반의 새로운 사고의 시작이 될 것이다.

연습 문제 : 이 기사들 중에 진화가 언급되어 있는 글이 있는가? 진화론은 설계된 기능을 모방하는 작업과 어떤 관계가 있는지 논하여 보라.


*참조 : 생체모방공학

https://creation.kr/Topic102/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6487906&t=board


번역 - 미디어위원회

링크 - https://crev.info/2014/04/biomimetics-design-inspiration/

출처 - CEH, 2014. 4. 8.

미디어위원회
2014-04-10

역공학이 밝혀낸 이상적 추진 방식. 

: 생물들의 유사한 공학적 구조는 우연(수렴진화)인가, 설계인가?

(Reverse Engineering Reveals Ideal Propulsion Design)

Dr. Randy J. Guliuzza 


     공기와 물을 통해 수십 종의 생물들이 어떻게 그들의 몸을 추진해 나가는지에 대한 최근의 한 분석에서, 연구자들은 이상적인 설계뿐만 아니라, 또한 공통적인 설계도 발견했다.[1]

동물들은 물이나 공기를 통해 자신을 성공적으로 추진해 나가기 위해서, 추력(thrust, 물체를 그 운동 방향으로 미는 힘)을 만들어낼 수 있는 구조를 가지고 있어야만 한다. 새(birds)들은 우아하게 하늘을 날고, 물고기(fish)와 고래(whales)는 물속을 힘들이지 않고 미끄러져 나간다. 날개와 지느러미는 이들 동물의 환경에 너무도 완벽하게 적합되어 있어서, 한 관측자는 이들 부속 기관들이 각각 공기와 물속에서 효율적으로 추력을 발생시킬 수 있도록 설계된 것처럼 보인다고 추론하고 있었다.  

한 팀의 연구자들은(Roger Williams University, Providence College, Indiana University-Bloomington, the Marine Biological Laboratory, California Institute of Technology, Harvard, and Texas A&M-Galveston) 통찰력 있는 새로운 보고서를 제출했는데, 그들은 유체 환경 속을 이동하는 동물들의 복잡한 방법에 대한 공학적 분석을 실시했다. 연구팀은 59종의 동물들에 대해 조사했고, 그들의 발견을 Nature Communications 지에 보고했다.[1]


역공학은 생물들의 최적의 추진 구조, 모양, 성능을 밝혀냈다.

역공학(reverse engineering, 완성된 제품을 분해 분석하여 제품의 기본적인 설계 개념과 적용 기술을 파악하고 재현하는 공학)을 사용하여, 연구의 저자들은 매우 다른 생물들이 모두 동일한 기본 메커니즘을 사용하여 자신들을 추진하고 있는 것을 발견했다.[2] Texas A&M-Galveston의 연구원 나단 존슨(Nathan Johnson)은 Houston Chronicle 지에서 그들의 놀라운 발견에 대해 이렇게 적고 있었다 : ”곤충, 새, 박쥐, 고래, 물고기, 돌고래, 심지어 작은 연체동물들도 모두 동일한 기본 메커니즘을 사용하고 있음이 발견되었다.”[3] 연구 결과들은 ”59종의 동물들에 대한 비디오 영상을 비교 분석한 결과, 정상 운동 동안에 길이방향 추진 구부러짐( spanwise propulsor bending)의 분명하고 반복적인 패턴을 보여주었고, 이 패턴은 유체 내에서 움직이는 다양한 크기의 동물 그룹들에서 유사했다.”[1] 

연구팀은 생물들의 추진 구조에 대한 정확한 측정값을 얻어낼 수 있었다. 사람이 만든 날개와 방향타의 조절 표면과는 다르게, 동물의 날개(wings), 지느러미(fins), 갈라진 꼬리(flukes) 등은 움직이는 각 단계 동안에 추진 활동의 일환으로서, 어떤 부분에서 의도적으로 구부러진다. 연구자들의 역공학 분석 결과, 놀랍게도 연구된 모든 생물 종들의 날개, 지느러미, 갈라진 꼬리 등은 본질적으로 동일한 지점인, 끝으로 향하여 2/3 지점에서 구부러진다는 것을 보여주었다.

(사진은 여기를 클릭)

추가적 측정에 의해서, 날개 또는 지느러미 끝의 최대 구부러지는 각도는 평균 약 26도로 모든 생물 종들에서 거의 유사함이 발견되었다. 구부러지는 거리 대 굴곡 각도에 대한 그림은 모든 생물 종들에 걸쳐 매우 유사한 것으로 나타난다. 이들 전혀 유사하지 않은 생물들에 있는 날개와 지느러미에서 믿을 수 없도록 유사한 이동 패턴은 매우 놀라운 현상이었다. 왜냐하면, 이들 날개와 지느러미는 완전히 다른 구성 물질들로 이루어져 있고, 근본적으로 다른 방식으로 건설되고 있기 때문이다.       

더 자세한 디자인 분석에 의하면, 이들 서로 다른 생물들의 공통적인 굴곡 지점과 각도는 매우 에너지 효율적으로 추력을 생산할 수 있음이 확인되었다. 유체-동력 실험에 의하면, 이들 디자인된 추진 구조의 굴곡 각도는 추력 압력을 증강시키며, 날개 또는 지느러미 끝에서 오는 공기와 물의 순환(소용돌이 순환(vortex circulation)'으로 불려짐)을 매우 크게 강화시키는 것으로 나타났다. 연구의 저자는 이렇게 썼다 : ”소용돌이 순환과 추력 생산 및 효율은 유연성(flexibility)에 따라 달라진다. 이것은 동물 추진력의 유연성은 추진체 구부러짐과 관련된 소용돌이 정도를 조절함으로써, 추력 생산과 효율성을 최대화하도록 미세하게 조율되어 있을 수 있음을 가리키는 것이다.”[1]

이 연구에서 역공학은 분명 눈에 띄는 것이다. 그러나 현실 세계에서 모든 생물학적 기능들의 발견은 본질적으로 역공학이다. 만약 생물학적 기능이 공학적 분석을 통해 명확히 드러난다면, 그 기능의 기원을 설명하기 위해서 공학적 분석을 사용하지 않는 이유는 무엇 때문인가?


이상적인 추진 구조의 기원에 대한 설명은? : 우연? 설계?

그렇다면 (진화계통나무에서 멀리 떨어진) 서로 매우 다른 동물 그룹들에서 그들의 비행과 수영을 최적화시켜주고 있는 날개와 지느러미의 완벽한 유연성은 어떻게 생겨나게 된 것일까?

Houston Chronicle 지에서 존슨은 말했다 : ”이러한 유사성이 자연에서 발견되는 것에 대해 우리가 생각할 수 있는 최선의 이유는 그것이 가장 에너지 효율적이라는 것이다.”[3] 연구의 저자들은 기능들을 발견하기 위해서 설계 분석을 사용하고 있었지만, 다양한 생물들에서 이들 유사한 에너지 효율적인 구조의 존재 원인으로서 한 분 설계자(Designer)의 존재 가능성은 배제하고 있었다. 무엇 때문일까? 그것은 진화론 때문인가?

진화론자들은 하나의 원인으로 하나님을 배제함으로써, 지적인 원인에 호소함 없이 명백히 지적으로 보이는 구조를 어떻게든 설명해야하는 입장에 처해있다. 이러한 것들이 발생할 때마다, 진화론자들은 마술과 같고, 신과 같은 자연(Nature)에 그 원인을 돌리고 있었다. Houston Chronicle 지는 보도했다 : ”Texas A&M Univeristy 연구자들의 새로운 발견에 따르면, 물리학의 마법이 조류와 상어로부터 해파리에 이르기까지 지구 행성을 가로질러 동물들을 추진시켰다.”[3]

연구팀은  Nature Communications 보고에서 숙고하고 있었다 : ”무슨 요인이 이러한 광범위한 동물 그룹을 가로질러 매우 강요된 구부러짐 운동 역학을 수렴하도록 자연선택을 유도했을까?”[1] 그들은 에너지 효율 탐구를 통해서 자연선택이 유사한 설계를 수렴시키도록 유도했을 것으로 추측했다. 이것은 필연적으로 자연을 창조주의 위치에 올려놓도록 하고 있었다. ”그 연구는 ‘어머니 자연(Mother Nature)’의 설계가 인간의 공학 기술에 비해 얼마나 앞서는 것인지를 보여줬다.” Chronicle 지는 이렇게 쓰고 있었다. ”과학자들은 그들의 발견이 수억 년에 걸친 진화의 공학기술을 따라잡는 데에 도움이 되기를 희망하고 있었다.”[3]

'마법'과 '어머니 자연'에 호소하는 것은 명쾌한 공학적 분석을 벗어나 사람의 의식과 장비로 탐지할 수 있는 영역 너머로 전가시키는 비이성적인 일이다.

대조적으로, 1802년에 지적설계 논증의 선구자였던 윌리엄 페일리(William Paley)는 생물들을 사람이 만든 기계들과 비교했었다. 그는 다양한 생물에서 보여지는 유사한 기능의 기원은 사람이 만든 기계적 설계가 복사되고 변형되어 유사한 용도로 다양하게 사용되고 있는 사례들로 설명될 수 있다고 가정했다.[4]

헨리 모리스(Henry Morris) 박사는 자연계에서 설계의 발견은 설계자 때문이라고 썼다. ”생물계에서, 서로 다른 동물과 식물들 사이에 많은 유사성들이 있다... 창조론자들은 공통적 창조와 설계의 증거로서 유사성들을 해석한다... 창조론자들은 그것들을 특별한 목적을 위해 창조주에 의해서 설계된 구조들로 설명한다. 그래서 목적이 유사했을 때에, 유사한 구조들이 존재하는 것이다.”[5]

페일리와 모리스의 설명은 Nature Communications 지에 게재된 연구자들의 공학적 분석과 일치하고, 설계의 기원에 대한 매번의 관측들과 일치한다. 새로 발견된 이들 서로 다른 생물들의 공학적 유사성은 창조주에 의한 이상적이고 공통적인 설계 때문이라는 창조 모델에 대한 신뢰성을 높여주고 있는 것이다.



References

1. Lucas, K. N. et al. 2014. Bending rules for animal propulsionNature Communications. 5:3293.
2. Reverse engineer. transitive verb. To disassemble and examine or analyze in detail (as a product or device) to discover the concepts involved in manufacture usually in order to produce something similar. Merriam-Webster. Posted on merriam-webster.com, accessed March 13, 2014.
3. Alexander, H. A&M study finds magic formula of physics moves every kind of animal on earthHouston Chronicle. Posted on chron.com February 20, 2014, accessed March 14, 2014.
4. Paley, W. 1802. Natural Theology: or, Evidences of the Existence and Attributes of the Deity, Collected from the Appearances of Nature, 2nd ed. London: R. Faulder, chapter xii, 227-258.
5. Morris, H. 1974. Scientific Creationism. San Diego, CA: Creation-Life Publishers, 69-70.

*Dr. Guliuzza is ICR's National Representative.


번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.icr.org/article/8015/ 

출처 - ICR News, 2014. 3. 14.

미디어위원회
2014-02-13

정전기를 띠는 거미줄은 과학자들의 주목을 받고 있다. 

(Magnetic Spider Webs Attract Scientists' Attention)

Brian Thomas Ph.D


      아니, 이것은 공상과학이 아니다. 그것은 실제이다. 거미줄(spider web)은 먹이를 포획하기 위해서 전기(electricity)를 사용한다. 최근 연구자들은 이들 거미의 경이로운 구조물에서 추가로 환경에 미치는 혜택을 발견했다.


거미줄의 접착제 같은 코팅 내에 들어있는 전기적 특성은 주위의 자기장을 변경시킨다. 잠재적인 먹이가 근처에서 비행할 때, 거미줄은 밖으로 튀어나가 작은 자석처럼 목표에 달라붙는다.

거미줄은 음전하 또는 중성을 띤다. 반면에 곤충의 몸은 종종 양전하를 띤다. 2013년에 연구자들은 거미줄이 중성전하를 띤 곤충보다 양전하를 띤 곤충을 매우 큰 효율로 낚아채는 것을 발견했다.[1]


어떻게 거미는 첨단 마이크로 전자공학을 이용한 제조를 배웠는가? 빅토르는 UC 버클리 보도에서 말했다. ”정전기 전하는 도처에 있다. 우리는 이것이 특수한 거미줄의 진화를 유도했을 수 있다고 제안한다.”[1] 그러나 새로운 기술의 발명을 촉진한 정전기를 관측한 사람이 있는가?

이제 별도의 연구팀은 거미줄의 전기적 전하가 단지 곤충만이 아니라, 다른 것도 포획함을  보고하고 있었다.


Naturwissenschaften 지에 논문을 게재한 두 명의 옥스포드 과학자들은 거미줄이 꽃가루(pollen)도 끌어당기고, 그것을 의도적으로 소비하고 있음을 기술하고 있었다.[2, 3] 선임 저자인 프리츠(Fritz Vollrath)는 옥스포드 보도 자료에서 말했다. ”공기를 통해 움직이는 모든 것은 정전하를 발생시킨다. 그래서 거미줄이 이것을 사용해서 먹이를 활발하게 포착하는 것을 보는 것은 매혹적이다.”[4]


심지어 거미줄은 특정 화학물질도 포획한다. ”거미줄이 또한 오염물질도 포획한다는 것은 커다란 보너스이다. 그것은 세계적으로 농약 등의 화학물질 추적과 공기질을 평가하는 데에 저렴한 자연적 방법을 제공하고 있다”라고 프리츠는 말했다.[4]


그래서, 이 다음에 거미줄이 당신의 얼굴에 묻었을 때, 기분 나쁜 마음을 갖지 말고, 거미줄을 털어내기 전에, 거미줄이 우리의 공기를 정화하고 있다는 사실을 기억하라.



References

1.Sanders, R. Spider webs more effective at snaring electrically charged insects. UC Berkeley News. Posted on berkeley.edu July 4, 2013, accessed January 20, 2014.
2.Vollrath, F. and D. Edmonds. 2013. Consequences of electrical conductivity in an orb spider's capture web. Naturwissenschaften. 100 (12): 1163-1169.
3.Thus, orb-weaving spiders should not be described as carnivorous but as omnivorous.
4.How electricity helps spider webs snatch prey and pollutants. University of Oxford news release. Posted on ox.ac.uk December 8, 2013, accessed January 20, 2014. ScienceDaily, Jan. 14, 2014. 

 

*관련기사 : 정전기 띤 거미줄, 먹이 향해 튀어나가 (2014. 1. 16. ScienceTimes)

https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%A0%95%EC%A0%84%EA%B8%B0-%EB%9D%A4-%EA%B1%B0%EB%AF%B8%EC%A4%84-%EB%A8%B9%EC%9D%B4-%ED%96%A5%ED%95%B4-%ED%8A%80%EC%96%B4%EB%82%98%EA%B0%80/

거미줄의 찌릿한 비밀, 정전기로 곤충 당긴다 (2013. 7. 8. 한겨레) 

http://ecotopia.hani.co.kr/169762

새총처럼 거미줄 쏴 먹이잡는 ‘스파이더맨’ 신종거미 (2014. 1. 22. 나우뉴스)
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20140122601013


번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.icr.org/article/7882/ 

출처 - ICR News, 2014. 1. 29.

미디어위원회
2014-02-06

여우는 자기장을 감지할 수 있는가? 

(Do Foxes Have Magnetic Senses?)

Brian Thomas Ph.D


    겨울에 붉은여우(red fox)는 눈 덮인 산야에서 먹이를 보지 못하지만 쥐를 사냥한다. 어떻게 이 일을 수행하는 것일까? 물론, 청각은 중요한 역할을 담당하고 있지만, 체코와 독일의 연구자들에 의하면, 유럽 여우들은 쥐들이 북쪽으로 직면하고 있을 때 훨씬 더 성공적으로 덮쳐 사로잡는 것으로 나타났다. 이것은 여우들이 자기장을 감지하고 이용하는 것을 가리킨다. 여우는 가시광선이 보여주는 것보다 더 많은 것을 볼 지도 모른다.

붉은여우는 먹이가 지구 자기극 북쪽을 향하고 있을 때뿐만 아니라, 남쪽을 향하고 있을 때, 자주 1m 깊이의 눈 밑에 묻혀있는 먹이라 할지라도 발견한다. 여우는 먼저 잠시 멈추어, 머리를 기울여 미세한 소리와 감각을 수집한다. 그런 다음 도약을 하고 뛰어들어, 발과 코를 집어넣고 아래로 똑바로 들어간다. 그리고 놀랍게도 그 입에 쥐를 물고 나타나는 것이다. 2011년 Biology Letters 지에 게재된 보고에 따르면, 붉은 여우가 자기 북극과 시계방향으로 20도 내에서 공격했을 때 성공률은 놀랍게도 74%였다.[1]


최근 NPR 블로그에는 여우의 겨울 사냥 능력을 논의하고 있었다. 거기에는 여우의 행동을 보여주는 비디오 클립을 링크시켜 놓았다.

여우가 동쪽이나 서쪽을 향하고 있을 때, 성공률은 18% 또는 그 이하였다. 이것은 여우가 분명 '지자기 감지(geomagnetic sensory) 능력‘이 있음을 가리킨다.


지금까지 아무도 여우에서 자기장을 빠르게 감지하는 어떤 특별한 기관이나, 기관들의 조합을 발견하지 못했다. 연구의 저자들은 두더지가 지하를 다닐 때 사용하는 자철광 기반 탐지기와 같은 것일 수 있다고 제안했다. 아니면, 몇몇 새들처럼 빛 대신 전자기 흐름을 감지하도록 조율된 망막세포를 가지고 있을 수 있다는 것이다. 그렇다면, 여우는 소리, 빛, 전자기력을 종합하여 먹이의 거리와 방향을 삼각 측량하고 있을지도 모른다.


연구의 저자들은 이 삼차원 목표 조준 시스템이 어떻게 작동될 수 있는지 기술하고 있었다 :

먹이에 근접했을 때, 고정된 방향으로(즉 북쪽으로) 움직이는 여우는 자기 나침반에 의해서 발생되는 시각 패턴의 특별한 구성요소가 먹이로부터의 소리 근원에 중첩될 때까지 접근한다. 그래서 적절한 거리에 도달했을 때 공격을 시작할 수 있는 것이다.[1]

이와 같은 잘 통합되어 있고, 효과적인 시스템은 어디에서 생겨난 것일까? 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히 어쩌다 생겨난 것일까? 연구팀은 Biology Letters 지에서 썼다. ”여우는 시력을 이용하여 잡을 수 없는 먹이를 포획하도록 다른 해결책을 진화시켰을 것이다.”[1] 그러나 그러한 주장을 지지하는 증거는 전혀 없다. 여우나 환경, 또는 자연적 힘의 조합이 여우의 사냥 문제 또는 다른 문제를 해결하기 위한, 미세한 지자기 감지기를 발명해낼 수 없다. 어떤 문제의 진정한 해결책은 지적인 해결사로부터 오는 것이다. 어떤 문제를 해결하려는 사람은 무작위적인 방법을 결코 사용하지 않는다.  



References

1. Cerveny, J. et al. 2011. Directional preference may enhance hunting accuracy in foraging foxes. Biology Letters. 7 (3): 355-357. Foxes use the Earth’s magnetic field as a targeting system. National Geographic, 2011. 1. 12.
2. Krulwich, R. ‘You’re Invisible, But I'll Eat You Anyway.’ Secrets Of Snow-Diving Foxes. NPR. Posted on npr.org January 3, 2014, accessed January 14, 2014.

 

*관련기사 : 그 많던 여우는 왜 사라졌을까 (2017. 9. 28. 한국일보)

https://www.hankookilbo.com/News/Read/201709281428418918

개는 지구 자기장 축 방향으로 ‘실례’한다 (2014. 1. 4. 서울신문)

http://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20140104500018

똥개의 재발견… "내 안에 나침반 있다" (2014. 1. 9. 조선비즈)

https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2014/01/08/2014010804614.html

집 찾아오는 개…지구 ‘자기장’ 눈으로 볼 수 있다? (2016. 3. 1. 동아일보)

https://www.donga.com/news/It/article/all/20160301/76758640/1

소ㆍ사슴도 체내 나침반 있다 (2008. 8. 26. KBS)

http://world.kbs.co.kr/service/news_view.htm?lang=k&Seq_Code=108363

"지구자기장 남북 축 따라, 잉어들 정렬" -관찰분석  (2012. 12. 6. 사이언스온) 

http://scienceon.hani.co.kr/72182


번역 - 미디어위원회

링크 - https://www.icr.org/article/do-foxes-have-magnetic-senses

출처 - ICR News, 2014. 1. 24.

미디어위원회
2014-01-27

놀라운 능력의 동물들 

: 코끼리의 지능, 돌고래의 속도, 생물형광 물고기, 꿀벌의 경이, 거미의 전기, 무당벌레의 항공술 

(Amazing Animals)

David F. Coppedge


      크고 작은 동물들의 능력은 과학자들과 대중을 매료시키고 있다. 여기에 몇 가지 최근의 발견들이 있다.


코끼리의 IQ : National Geographic(2013. 12. 28) 지는 코끼리들이 그들의 코를 가지고 '생각'하는 것을 보여주는 실험을 기술하고 있었다. 냄새는 코끼리의 인지 능력과 문제 해결 능력의 한 중요한 부분이다. 

    (*참조 : Elephant Makes a Stool—First Known Aha Moment for Species.  National Geographic2011. 8. 21.)


돌고래의 속도 : 돌고래의 매우 빠른 수영 속도는 ‘그레이의 패러독스(Gray’s Paradox)’라 불려지는 미스터리이다. 물리학은 그들이 생성할 수 있는 것보다 더 많은 동력을 요구하는 것처럼 보인다. 그 문제는 해결되었다. National Geographic(2014. 1. 15) 지는, 돌고래의 끝이 갈라진 꼬리(tail flukes)는 강력하고 유연하여, 예측되는 항력(drag)에 대해 돌고래를 추진하기에 충분하다고 보도하고 있었다.


생물형광 물고기 : 실제로 어둠 속에서 빛을 내는 물고기는 더 많다. Live Science(2014. 1. 8) 지의 보도에 의하면, 11목(orders) 180종의 물고기들이 생물형광(biofluorescence)을 보여주고 있는데, 어떤 것들은 자신의 몸체 전체가, 심지어 내부까지 그러하다는 것이다. 생물형광은 한 파장의 빛을 흡수하여 다른 파장의 빛으로 방출하는 과정으로, 효소 반응을 통하여 빛을 만들어내는 생물발광(bioluminescence)과는 다르다. 물고기는 태양의 푸른 빛(blue light)을 흡수하여, 녹색, 빨강, 오렌지 색으로 다시 방출한다. 그것은 푸른 빛이 필터로 제거됐을 경우에 볼 수 있다. 그 기사(그리고 Science Now(2014. 1. 8)의 또 다른 글)는 다른 형광물고기 종들의 사진을 보여주고 있었다. 4분짜리 비디오는 연구자가 우연히 자신의 연구를 시작하게 됐던 계기를 설명하고 있었다. ”그곳 아래에는 빛을 내는 생물들이 있지만, 사람들은 그것을 결코 볼 수 없다”고 PLoS ONE(2014. 1. 8) 지에 게재된 논문('The Covert World of Fish Biofluorescence – A Phylogenetically Widespread and Phenotypically Variable Phenomenon.”)의 공동 저자는 말했다.


꿀벌의 경이로움 : 꿀벌은 '환상적인 빛의 춤'을 춘다고 PhysOrg(2014. 1. 6) 지는 보도했다. 꿀벌은 그들이 ”발견한 먹이 근원을 동료들에게 알려주기 위해서, 보이지 않는 편광을 흔들기 춤(waggle dances)”을 통해서 정보로 전환시킨다.


거미의 전기 : PhysOrg(2014. 1. 14) 지는 거미줄의 정전기에 대한 연구 결과를 보고했다. 실제로 정전기는 거미줄이 비행 곤충 쪽으로 다가가도록 추진한다. 그래서 곤충이 국소적 전기장을 감지하기 전에 포획할 수 있게 한다. 또한 정전기는 공기 중 오염물질에 대한 효율적인 덫이 되고 있다. 과학자들은 환경 모니터링에 거미줄을 활용하는 방안을 생각하고 있다.


무당벌레의 항공술 : 1,100m의 고공에서 시속 60km로 날아갈 수 있는 생물이 무엇일까? 그것은 무당벌레(ladybug, ladybird beetle)이다! 그들의 '특별한 비행 경로'가 레이더로 발견되었다고 PhysOrg(2014. 1. 10) 지는 보도했다.



이 세계는 사람이 조금만 이해하고 있는 경이로운 생물체들로 가득하다. 대형동물에서 작은 곤충에 이르기까지, 우리가 보고 있는 것은 믿을 수 없을 정도로 놀라운 설계이다. 시간을 갖고 주변에 있는 동물들을 자세히 한번 살펴보라. 그러면 그들이 사람의 생각으로는 불가능해 보이는 놀라운 일들을 수행하고 있는 것을 발견하게 된다. 동물원이나 수족관을 방문하거나, 주변에 있는 작은 생물들을 관찰해 보라. 그러한 능력들이 방향도 없고, 목적도 없고, 지능도 없는, 무적위적인 복제 오류인 돌연변이들에 의해서 우연히 어쩌다가 생겨날 수 있었겠는가? 그러한 능력들이 무작위적인 자연적 과정으로 우연히 어쩌다가 생겨날 수 있었을 것이라고 말하는 사람들은 누구인가? 이와 같은 글에서 진화론은 전혀 쓸모가 없다. 예를 들면, 빛을 내는 물고기 글의 저자는 말했다 : ”물고기 형광의 진화와 기능에 대해서 알려진 것이 거의 없다.” 그들은 진화에 대해서 모르고 있지만, 우리는 설계에 대해서 알고 있다. 왜냐하면 우리는 그것을 일상적인 경험을 통해 인식하고 있기 때문이다. 만약 생물들이 멋지게 설계되지 않았다면, 왜 생물들을 모방하여 더 효율적인 것들을 만들어내려고, 생물공학자들은 수백만 달러의 연구비를 들여가며 애를 쓰고 있는가? 우연히 어쩌다 만들어진 것이 신뢰할 수 있는 것일까?  


번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2014/01/amazing-animals/ 

출처 - CEH, 2014. 1. 18.

미디어위원회
2013-12-20

나비의 날개 : 방수 옷에 영감을 불어넣다. 

(Butterfly Wings: Inspiration for Waterproof Clothing?)

by Brian Thomas, Ph.D.

   

     물을 흘려 내리는 가장 좋은 방법은 무엇일까? 최근 Nature 지에 논문을 게재한 연구자들은 나비 날개의 작은 비늘을 모방한 놀라운 방수(water-repelling) 결과를 보고했다.[1] 이들 곤충의 날개는 놀라운 효율성으로 물에 저항한다. 이것은 섬유, 풍력 발전, 심지어 항공기 엔진에 이르기까지 모든 것들의 더 나은 설계에 영감을 불어넣고 있다는 것이다.

물은 매끄러운 표면에서 미끌어진다. 그래서 방수에 대한 연구는 일반적으로 연꽃(lotus)과 같은 식물 잎들을 주로 대상으로 하고 있었다.

이 새로운 연구에서, MIT의 공학자들은 나비의 날개에 비늘가루(scales, 인분)처럼 생긴 작은 능선(ridges)을 가진 표면을 실리콘으로 코팅했다. 그리고 이것은 이전 연꽃에 기반한 기술보다 물방울을 40% 더 빠르게 튕겨냈다.[1] 연구자들은 그들이 만든 표면과, 몰포 나비(Morpho butterfly)의 날개, 식물 잎들을 가지고 실험을 했다. 

연구의 선임 저자인 크리파 바라나시(Kripa Varanasi)는 BBC News에서 말했다. ”수년 동안 산업체들은 연꽃 잎을 모방해 왔다. 그들은 나비와 한련(nasturtiums)을 모방하는 것을 생각하기 시작해야할 것이다.”[2] 한련은 물냉이(watercress plants)의 과학적 이름이다.

연구팀은 그들이 설계한 능선을 가진 물체가 물방울과 충돌하고, 반으로 나뉘어져 구슬이 되어 떨어지는 영상을 촬영했다. 이와 같은 결과 후에 발전의 여지가 있었는가? ”우리의 연구는 단일 능선을 사용했다. 그러나 나비 날개는 교차되는 능선들을 가지고 있다. 그들은 물방울을 4개로 깨뜨렸다.” 바라나시는 말했다.[2] Nature 지의 논문 초록에 함께 게재된 비디오 클립은 이 개념의 일부를 설명해주고 있다.[3] 

물을 튕겨내는 기술에 대한 이전 연구들은 연꽃 잎에 있는 왁스 코팅을 모방하는 것에 초점을 맞추어 왔다. 아이러니하게도, 단순히 표면을 매끈하게 만드는 것은(직관적인 시도) 그 기술을 이룰 수 없었다. 나비의 날개 능선처럼 동일한 간격으로 나 있는 작은 혹들은 물이 표면에서 머무는 시간을 감소시켜서 물을 더 잘 격퇴시켰다.

이들 능선들은 정확한 크기를 가지고 있고, 물방울을 작은 구슬로 조각내어 빠르게 흩어버리는 모양을 가지고 있었다. 물방울이 빠르게 물러 갈수록, 물체는 더 건조하게 남아있을 수 있다. 이들 초소수성 표면(super-hydrophobic surfaces)을 튼튼하게 설계하고 효율적으로 생산할 수 있다면, 방수 외투나 비행기 날개와 같은 것의 제조에 혁명을 일으킬 수 있다.[2]

하나님께서 설계하신 나비 날개와 같은 구조를 더 근접하게 모방하면 할수록, 공학자들은 더 완벽한 공학적 기술을 확보할 수 있는 것이다.  



References

1.Bird, J. C. et al. 2013. Reducing the contact time of a bouncing drop. Nature. 503 (7476): 385-388.
2.Morgan, J. New waterproof surface is ‘driest ever.’ BBC News. Posted on bbc.co.uk November 20, 2013, accessed November 21, 2013.
3.Stay dry with a bounce. NatureVideo online video. Posted on nature.com, accessed November 21, 2013. 


번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.icr.org/article/7857/ 

출처 - ICR News, 2013. 12. 13.

미디어위원회
2013-12-16

벌새의 물질 대사는 진화론적 공학기술의 경이? 

(Hummingbird Metabolism a “Marvel of Evolutionary Engineering”)

David F. Coppedge


      벌새(hummingbirds)는 사람과는 달리 포도당(glucose)에서처럼 과당(fructose)에서도 동등하게 에너지를 추출할 수 있다. 진화론자들은 그것을 진화론적 공학기술의 경이라고 부르고 있었다. 즉, 그것은 완벽한 진화를 의미한다는 것이다.

일부 기자들은 과학자들이 복제할 수도 없고, 아직 이해하지도 못하고 있는 경이로운 공학기술을 진화가 만들었다고 보도하고 있었다. 벌새에 관한 토론토 대학(2013. 11. 30)의 보도 자료를 숙고해 보라. 그들은 벌새의 공학기술을 이렇게 표현하고 있었다 :

• 벌새의 대사(metabolism)는 하나의 진화론적 공학기술의 경이이다. 이 작은 새는 자신의 식사인 꽃의 꿀에 포함된 당분(sugar)을 연소하여 에너지 넘치는 공중 정지비행(hovering flight)에 필요한 모든 전력을 공급할 수 있다 .

• ... 그들은 당분의 개별적 구성 요소인 포도당(glucose)과 과당(fructose)을 동등하게 연소시킬 수 있도록 잘 적응되어 있다. 이것은 다른 척추동물이 수행할 수 없는 독특한 특성이다.

• ”벌새는 그들의 고에너지 생활양식에 동력을 제공하는 최적의 연료 사용 전략을 가지고 있다. 그들은 지질 저장을 최대화 하면서, 동시에 불필요한 체중 증가를 최소화 한다.”

• ”매우 놀라운 것은 벌새는 운동 대사의 많은 부분을 과당에 의존할 수 없는 사람과 같은 포유동물과는 달리, 과당을 매우 잘 사용한다.”

• 벌새는 공중정지 비행을 유지하기 위해서, 자신의 날개를 초당 50회 이상 흔드는 엄청난 량의 고에너지를 필요로 한다. 사실 벌새가 사람의 크기라면, 그것은 올림픽 마라톤에 참가한 선수 보다 10배 이상의 에너지를 소비하는 것이다. 벌새는 그들의 근육 안으로 가장 최근에 소화된 당분을 태움으로써 이것을 성취할 수 있다. 이것은 당분을 지방으로 변환시키는데 드는 에너지 비용을 절약할 수 있게 한다.

• 벌새는 매우 빠른 속도로 그들의 혈액에 있는 당분을 그들의 근육으로 이동시킬 수 있다. 하지만 우리는 그들이 이 작업을 어떻게 수행할 수 있는지, 아직 완전히 이해하지 못하고 있다.

• ... 만약 벌새가 당분을 빠르게 사용하는 평균 크기의 사람이라면, 그는 매 분 마다 한 캔 이상의 탄산음료를(대부분 고과당 옥수수 시럽으로 만들어진) 마실 필요가 있을 것이다. 

이제 이러한 경이로움이 어떻게 진화론적으로 오용되고 있을까?

• 벌새의 대사과정은 진화론적 공학기술의 경이이다.

• 진화론적 관점에서 이 연구 결과는 완벽하게 이치에 맞는다고 켄 웰치(Ken Welch)는 말한다. 사람은 오랜 시간에 걸쳐 복잡한 식사를 진화시켰지만. 벌새는 당분이 풍부한 식사를 진화시켰다.

과학자들이 아직도 다 이해하지 못하고 있는 벌새의 이와 같은 고효율적인 최적의 물질대사를 방향도 없고, 목적도 없고, 지능도 없고, 지시되지 않은, 무작위적인 자연적 과정으로 돌린다는 것은 매우 비논리적으로 보인다.



또 다시 ”진화론적 이치”라는 우스꽝스러운 모순 어법이 등장하고 있다. 그것이 진화됐다면, 그것은 이치에 맞지 않는다. 왜냐하면, 다윈의 무작위적인 세계에서 이치라는 것은 없기 때문이다. 이치에 맞는다는 것은 한 시스템 외부에서의 판단을 필요로 한다. 한 시스템이 작동될 수 있지만, 그것은 정신과 분리되어서 이해될 수 없다.

그리고 두 번째 모순 어법이 등장한다. 그것은 ”진화론적 공학기술”이라는 말이다. 그것이 공학기술이라면, 그것은 진화론적이 아니다. 그리고 그것이 진화론적이라면, 그것은 공학기술이 아니다. 공학기술은 정신, 계획, 그리고 전체 기능을 위해 부품들을 조립하고 배치시키는 능력을 필요로 한다. 목적도 없고, 생각도 없고, 방향도 없고, 계획도 없는, 무작위적인 운 좋은 우연들이 모두 함께 일어나 경이로운 공학기술을 만들어낼 수 있었을까?

진화론자들은 마치 진화를 모든 것을 가능하게 할 수 있는 요술 지팡이처럼 취급한다. 진화는 다윈표 사이다의 고과당 옥수수 시럽 음료를 과학자들의 뇌에서 지방으로 변환시키는 것처럼 보인다. 진화론을 끌어들이지 말고, 벌새의 경이로운 공학기술을 감상해 보라. 당신의 머리를 맑게 하기 위해서, Flight: The Genius of Birds 을 보라.


번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2013/12/hummingbird-metabolism-a-marvel-of-evolutionary-engineering/ 

출처 - CEH, 2013. 12. 5.

미디어위원회
2013-10-28

해파리 : 바다에서 가장 효율적인 수영선수! 

(The Ocean’s Most Efficient Swimmer Is… A Jellyfish)

David F. Coppedge


    파도 사이를 떠다니는 해파리(jellyfish)는 매우 게을러 보이지만, 고도로 효율적인 메커니즘으로 구동되고 있어서, 미 해군은 그들의 추진 방법을 모방하려 하고 있었다.

Nature(2013. 10. 7) 지는 설명했다. ”왜 해파리가 바다에서 가장 효율적인 수영선수일까?” 부제목은 이렇게 설명하고 있었다. ”문젤리피쉬(moon jellyfish, Aurelia aurita, 무럼해파리)의 탄력 있는 몸체는 에너지 소모 없이 추가 거리를 여행할 수 있도록 허락한다.” 에드영(Ed Yong)은 다음과 같이 쓰고 있었다 :   

홍연어(sockeye salmon)는 강력한 근육을 사용하여 폭포를 뛰어 오르는 매끄러운 어뢰 같은 물고기다. 이에 반해 문젤리피쉬는 부드럽게 박동하는 종처럼 떠다니는 엉성한 젤리 같은 생물이다. 연어는 분명 강력한 수영선수이지만, 한 연구에 의하면 효율성에 있어서는 해파리가 더 뛰어나다는 것이다. 해파리는 주어진 거리를 여행하는 데에 있어서, 다른 수영하는 생물들보다 몸무게 대비하여 더 적은 에너지를 사용한다는 것이다. 

종처럼 생긴 해파리 몸체의 휴식(relaxation)은 해파리가 아무런 에너지 소모 없이 80%를 더 여행할 수 있게 한다고 그 기사는 설명하고 있었다. 용(Yong)은 결론지었다. ”문젤리피쉬의 에너지절약 기술은 바다를 항해하는 기계(떠다니는 부표로부터 자동 잠수정까지)를 설계할 때 유용하게 사용될 수 있을 것이다.” 확실한 것은 해군이 그것을 연구하고 있다고, Science Daily(2013. 10. 17) 지는 보도했다.

버지니아 공대의 공학자들은 해파리가 어떻게 가장 낮은 저비용으로 이동하는지를 연구하는 한 국책 연구에 참여하고 있다. 그 발견은 연구자들이 미국 해군에서 해파리에 영감을 받은 물속 이동 장치의 설계에 사용될 수 있을 것이다.

해군은 이미 77kg의 초기 타입을 시험 중에 있다. 또한 New Scientist(2013. 10. 7) 지는 해파리의 수영 효율성 뒤에 있는 물리학의 일부를 설명하고 있었다. 그 동작을 모델화 하는 것은 해파리의 부드러운 몸체 때문에 매우 어려운 일이었다. Science Daily 지는 이 ‘원시적(primitive)’으로 보이는 바다 생물체에 관한 더 놀라운 사실들을 보도하고 있었다 :

”해파리는 모방하고 싶은 매혹적인 생물체이다. 왜냐하면, 해파리는 낮은 대사율에 기인하여, 다른 바다생물 보다 거의 에너지를 소모하지 않는 생물이기 때문이다. 해파리는 다양한 물속 상황에서도 생존할 수 있고, 몸체 하중을 운반하기 위한 적절한 모습을 가지고 있다.” 프리야(Priya)는 여러 작은 해파리 모방 로봇들이 발표되던 해인 2012년에 말했다. ”해파리들은 세계의 모든 주요 바다에서 살아가고 있고, 넓은 범위의 온도 변화와 염분 농도 변화(민물과 바닷물)에 견딜 수 있는 능력을 가지고 있다.,. 해파리 종의 대부분은 얕은 해안가 바닷물에서 발견된다. 그러나 일부 해파리들은 해수면 아래 7,000m 깊이에서도 발견되었다.” 

이 초라해 보이는 해파리가 생체역학(biomechanics)과 관련되어 Nature(2013. 10. 16) 지의 주제로 보도될 줄을 누가 생각이라도 했겠는가?



해파리는 다른 많은 동물들과 함께, 고생대 가장 초기 지층인 캄브리아기 지층에서 갑자기 폭발적으로 나타난다. Evolution News & Views(2013. 7. 26) 지가 설명했던 것처럼, 캄브리아기의 해파리는 오늘날과 동일한 몸체를 처음부터 갖추고 있었고, 어떠한 중간 전이형태도 발견되지 않았다. 이들의 조상은 어디에 있는가? 어떤 해파리는 매우 복잡한 눈을 가지고 있음이 보도됐었다.(4/28/11. 아래 관련자료 링크 1번 참조). 진화론은 이러한 것들이 모두 무작위적인 돌연변이로 우연히 어쩌다가, 그것도 빠르게 폭발적으로 생겨났다고 주장한다. 증거도 없고, 논리적이지도 않고, 그저 주장만 있다. 그러한 주장이 과학일 수 있을까? 과학 교과서들은 이러한 주장만을 실어야 하는가? 이에 반해 창조론은 이러한 것들이 어떤 목적을 가지고 세밀하게 창조된 것이라고 주장한다. 창조론은 자연에서 발견되는 정밀하고 정교한 공학적 설계들을 모방하고 응용하여, 실생활에 유용하게 적용할 수 있도록 하는, 과학을 더 깊이 연구할 수 있게 하는 하나의 자극제가 되고 있는 것이다. 


*관련기사 : "해파리, 바닷물 흐름따라 움직인다" / YTN 사이언스 (youtube 동영상)

https://www.youtube.com/watch?v=iRPKosbk7fc

해파리 발광원리 규명…양자효율 높일 가능성 열린다 / YTN 사이언스 (youtube 동영상)

https://www.youtube.com/watch?v=LjDnWxYqpy0


번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2013/10/most-efficient-swimmer-jellyfish/ 

출처 - CEH, 2013. 10. 19.

미디어위원회
2013-10-18

나비 날개에 나타나는 창조주의 광학설계

허진우


     아마 대부분의 사람들은 초등학생 시절 여름방학 때 나비를 채집하여 표본을 해본 기억이 한두 번쯤은 있을 것으로 안다. 나비의 모양도 모양이지만 나비 날개의 화려하고 아름다운 색상에 매료되어서일 것이다. 나비 날개에서 보이는 그 아름다운 색의 비밀은 어디서 오는 것일까?   

옛날 사람들은 붉은 꽃잎을 으깨면 붉은 색소가 묻어나듯이 나비날개도 비슷할 것으로 생각하여 나비 날개를 으깨어 보았지만 색을 얻을 수 없었다. 나비의 몸에서는 분명 화려한 색깔이었는데, 그것을 으깨면 아무런 색이 묻어나오지 않았다. 왜냐하면, 나비 날개에는 처음부터 색소가 없었기 때문이다. 색소가 없는데 어떻게 색을 만들어 낼 수 있을까? 그것은 바로 구조색(structural color)이라는 것으로, 색소가 없어도 나비 날개에 있는 매우 정교하고 독특한 나노구조로 인해 빛을 만들어내기 때문이다. 

중앙 및 남 아메리카에 서식하는 몰포(Morpho) 나비는 영롱하고 아름다운 파란색 날개로 유명한데, 이는 보는 각도에 거의 무관하게 여전히 아름다운 청색을 가지기 때문이다. 앞에서 언급한 바와 같이 나비의 날개에는 색소가 전혀 없다. 다만 날개의 표면구조가 독특해 파란색 파장의 빛만을 반사함으로써 그렇게 보이는 것이다. 이러한 구조색은 보통 다층박막과 회절격자 구조에 의해 나타난다. 스넬(Snell)의 법칙과 프레넬(Fresnel)의 법칙에 의하면, 빛이 굴절율이 서로 다른 박막으로 입사할 때, 박막의 각 경계면에서는 빛의 반사가 일어나며 이때 반사되는 빛들은 일정한 위상차를 가지게 된다. 그런데 이때 반사를 최대한으로 하기 위해서는 반사하는 각 빛이 서로 위상차가 없게 되는 조건, 즉 보강간섭(constructive interference)의 조건을 만족시켜야 하는데, 입사각에 따라 박막의 두께, 굴절율의 조건이 잘 만족되어야 하며, 이에 따라 반사가 극대가 되는 파장이 결정된다.

또 다른 빛의 간섭 현상으로 회절격자에 의한 것이 있는데, 이는 마치 다중 슬릿과 같은 일정한 주기의 광구조에 빛이 입사하면, 광구조의 크기 및 입사, 회절 각도에 따라 특정한 파장의 빛이 반사되므로, 예를 들어 파란색 파장을 반사시키기 위해선 각 조건이 이에 맞게 기하 광학적으로 잘 설계되어야 한다.


그렇다면 몰포 나비 날개의 구조를 살펴보도록 하자. 그림에서 보이는 것처럼 나비의 날개는 ‘scale’과 scale 내부의 ‘cuticle’로 이루어져 있다. 실제, 날개의 scale은 ~100um 크기이며 마치 꽃잎처럼 보이는데 이것이 마치 기와와 같이 규칙적인 배열을 하고 있으며, 하나의 scale의 단면을 전자 현미경으로 확대해보면, 높이 2um 정도의 여러 개 다층박막이 마치 세로로 빽빽이 약 700nm 간격으로 세워져 있는 ‘ridge’(산등성이) 구조로 형성돼 있는데, 이를 좀 더 확대하면, 하나의 ridge는 그림에서처럼 정교한 주름구조를 가지며, 각 주름의 너비는 수십 나노 정도에 불과한 라멜라(lamella)구조로 이루어져 있다.[1] 즉, 몰포 나비의 날개는 표면이 scale로 이루어져 있는데, scale 내부에 다층박막 구조가 있고, 이를 이루는 박막 하나가 그 단면이 실제 박막이 아닌 회절격자의 형태를 가짐으로 파란색의 구조색을 가지며, 앞에서 언급한 광학적 조건에 의해 파란색 파장만을 잘 반사시키도록 다층박막의 두께와 날개의 굴절률 및 회절격자의 주기성 등이 최적으로 설계되어 있는 것이다.

.몰포 나비 날개의 표면구조 형상과 실제 나비 날개의 표면 이미지

한 가지 더 놀라운 것은 라멜라의 주름 구조가 마치 나뭇가지의 형상으로 이루어져 있는데, 가지의 뻗어나간 위치나 너비는 그 어느 것 하나도 동일하지 않아 이 구조를 구현하기 위해서는 복잡한 변수들에 의해서도 다 표현될 수 없을 정도이다. 즉 나비 날개의 구조는 마이크로 크기의 다층박막 배열에서는 규칙성을 가지지만 동시에 그것을 구성하는 나노 구조에서는 불규칙성을 가진다는 것이다. 이러한 구조는 도저히 인위적으로 모방할 수 없는 구조라 할 수 있는데, 미국의 한 대학에서 이를 모방하여 파란색만을 반사시키는 구조를 제작하였으나, 불규칙적인 나노구조를 구현할 수 없었고, 그렇게 제작한 구조는 몰포 나비의 날개와 비교했을 때, 시야각에 따라 반사 파장과 빛의 강도가 불안정한 특성을 보여주었다.[2] 규칙성 속의 불규칙성, 복잡하나 정교한 이러한 나노구조를 통해 안정적인 반사특성을 얻을 수 있다는 것이 그저 놀라울 따름이다.

이러한 구조와 특성이 우연에 의해 만들어진 것이라고 누가 말할 수 있겠는가? 영롱하고 아름다운 파란색을 안정적으로 나타내기 위해, 기하 광학적으로 이에 맞게 독특한 나노구조로 설계되었다고 밖에는 말할 수 없을 것이다. 그동안 자연에 감춰졌던 나노세계의 형상과 현상들은 나노과학이 발달된 현 시대에서는 더 이상 숨길 수 없는 것이 되었으며, 이를 설계하고 만드신 창조주의 지혜와 능력을 분명히 보여주는 증거가 된다. 어느 누구도 자연에 나타나 있는 창조주 하나님의 섭리를 볼 수 없다고 핑계하지 못할 것이다.  

”창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그가 만드신 만물에 분명히 보여 알려졌나니 그러므로 그들이 핑계하지 못할지니라” (롬 1:20)


참고자료
1. Kyungjae Chung et al, 'Flexible angle-independent structural color reflectors inspired by morpho butterfly wings', Adv mat., 24, p 2375-9 (2012)
2. Rebecca E. Coath, 'Investigating the use of replica morpho butterfly scales for colour displays', University of southhampton, school of electronics and computer science, p 1-9, MAY (2007)



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