박쥐의 비행을 모방한 최첨단 비행 로봇의 개발
(Bats Inspire High-Tech New Flying Robots)
Avery Foley
사람들은 박쥐(bat)를 좋아하지 않지만, 모기들을 일부 제거하고 있다. 이 날아다니는 포유류는 종종 소름끼치는, 무서운, 또는 지조가 없는, 나쁜 이미지를 갖고 있다. 그러나 이 놀라운 야행성 생물은 공학적 경이이며, 새로운 기술을 개발하는 데에 영감을 불어넣고 있다.
박쥐 로봇
연구자들은 박쥐의 놀라운 비행 능력을 모방한, 경량의 배트봇(Bat Bot, B2)을 설계해 왔다.[1] 얇은 실리콘 날개는 탄소 섬유 프레임 위로 뻗어 있으며, 장착된 소형 컴퓨터, 5개의 모터, 센서들은 로봇이 자율적으로 비행할 수 있도록 해준다. 하나님의 창조물인 박쥐를 모방한 이 독특한 디자인은, 배트봇이 박쥐와 유사한 방식으로 비행하고, 비틀고, 다이빙하고, 기동할 수 있게 해준다.
배트봇은 94g의 45cm 길이의 날개를 갖고 있다. 로봇은 날개 막을 동시에 펴고, 각 날개를 접고, 각 다리를 독립적으로 움직일 수 있다. 궁극적으로 연구자들은 B2가 박쥐처럼 거꾸로 매달릴 수 있기를 희망하고 있었다. 현재 30m 미만의 거리만을 비행할 수 있다.[3] 그러나 실제와 달리, B2는 아직 자체적으로 착륙할 수 없다. 민감한 전자장치를 보호하기 위해서, 아직까지는 그물에 떨어진다.
연구자들은 배트봇 기술이 회전날개를 갖고 있는 로터형 드론(rotor-powered drones)의 문제점을 해결하는데 도움이 되기를 희망하고 있었다. 배트봇은 더 민첩하고, 조용하며, 배터리를 덜 사용하고, 부드러운 날개를 가지고 있어서, 충돌 시에 부상 위험을 줄여준다. 즉, 건설 현장이나 재해 지역의 조사 시에, 사람과 가까이에서 사용될 수 있다.
.CNET에서 배트봇에 대한 영상을(여기를 클릭) 확인해보라.
박쥐 비행의 복잡성은 경이롭다.
B2 설계에 관여한 엔지니어인 캘리포니아공대 정순조(Soon-Jo Chung) 교수의 말에 의하면, 박쥐는 매우 복잡한 비행생물이며, 그 디자인을 복사하는 것은 ”비행 로봇의 성배(the holy grail of aerial robotics)”라는 것이다. Science Robotics 지에 게재된 B2에 관한 논문은, ”박쥐는 동물들 사이에서 가장 복잡한 동력 비행 메커니즘을 가지고 있다”고 주장했다.[5]
박쥐는 쉽게 날아다니는 것처럼 보이지만, 박쥐의 비행에는 날개를 형성하는 유연한 막과 결합된, 40개가 넘는 능동적 및 수동적 관절들이 필요하다. 정 교수는 ”로봇 설계 시에, 이러한 관절 모두(40개)를 통합하는 것은 비실용적이거나, 불가능하다”고 말한다. 따라서 B2는 단지 9개의 관절만을 가지고 있다.
이 연구에 관여하지 않은, 토론토 미시소거(Toronto Mississauga, 캐나다) 대학의 한 생물학자는 박쥐가 ”얼마나 복잡한지를 말하면서, 어리석은 사람에게는 우스꽝스러워 보인다”고 말했다. 즉, 박쥐는 믿을 수 없도록 극도로 복잡하여, 그 디자인은 거의 최상급을 넘어서는 것으로 보인다는 것이다. 그는 계속해서 말했다 :
박쥐는 곤충이 움직일 수 있는 모든 방법으로 움직일 수 있는 어깨를 가지고 있다. 그리고 팔꿈치, 손목, 그리고 날개 막의 리딩에지를 제어하는 다섯 개의 손가락과 엄지 손가락을 가지고 있다.[6]
비행은 3번 진화했는가?
우리는 자연계에서 날아다니는 많은 비행 생물들을 보고 있다. 많은 새(조류)들과, 곤충(절지동물)들 뿐만 아니라, 박쥐(포유류)도, 그리고 멸종된 익룡(파충류)도 비행할 수 있었다. 각각의 경우에서, 비행은 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducibly complex, 환원 불가능한 복잡성)’으로 많은 기관과 구조들을 모두 갖추고 있어야만 가능하다. 그리고 ”그 날개들은 서로 완전히 다르다. 이들 비행 생물체들이 어떤 진화적 연관성을 가지고, 순차적으로 진화했다는 어떠한 증거도 없다.”[7]
항공역학 박사인 창조과학자 앤디 맥킨토시(Andy McIntosh) 교수는 ”자연계에서 비행의 복잡성”이라는 그의 글에서, 비행에 필요한 조건들에 대해서 이렇게 썼다 :
공기보다 무거운 비행체를 제어하기 위해서는, 4가지의 기본적 요구 사항이 있다. 1)윗면에 낮은 공기 압력을 제공하는 정확한 날개 모양, 2)무게를 지탱할 만큼 충분한 날개 면적, 3)어떤 추진 수단, 또는 활공 수단, 4)방향 및 속도를 변경하기 위한, 여분의 표면 또는 주요 표면의 변경 수단.
진화론자들은 파충류, 조류, 포유류, 곤충에서 이러한 매우 복잡한 비행이 어떻게 우연히 진화할 수 있었는지를 설명해야만 한다. 현재의 진화 이야기는 파충류에서 조류로, 어떤 종류의 설치류에서 박쥐로 진화했다는 것이다. 그러나 비행하는 곤충들은 무엇으로부터 진화했는지 아직까지 아무도 모른다. (비행 곤충은 진화론적 연대로 수억 년 된 암석지층에서도 발견되므로, 이들은 매우 일찍 진화했음에 틀림없다). 그러나 이들 곤충들 중에 어떤 한 그룹에서도, 비행이 진화되었음을 가리키는 화석 증거는 없다.
영광을 돌릴 분에게 영광을 돌리라.
다른 생물들도 그렇지만, 비행 생물은 창조주의 탁월하신 창의력과 공학적 설계를 보여준다. 비행은 진화하지 않았다. 하나님께서는 창조주간 다섯째 날에 완전한 형태의, 비행하는 생물들을 창조하셨다. (창세기 1:20-22)
과학자들은 극도로 복잡한 박쥐의 비행을 통해, 하나님의 창조를 보고 있는 것이다. 그들은 이 기술을 모방하려 하고 있다. 하나님의 설계를 빌리는 것은, 우리의 기술을 발전시키고 발명해내는 훌륭한 방법이 되고 있다. 그러나 우리는 합리적으로 생각해야 한다. 박쥐의 비행과 같은 극도로 복잡한 경이로운 기술이 무작위적인 자연적 과정으로 우연히 생겨날 수 있는 것인가? 많은 새(조류)들과, 곤충(절지동물)들, 멸종된 익룡(파충류)의 비행도 각각 독립적으로 여러 번 진화되었는가? 아니다. 그와 같은 생각은 극도로 불합리한 생각이다. 그러한 박쥐의 비행에서 밝혀지고 있는 경이로운 복잡성은 초월적 지혜의 창조주가 계심을 가리키는 것이다.
”창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그가 만드신 만물에 분명히 보여 알려졌나니 그러므로 그들이 핑계하지 못할지니라” (로마서 1:20)
Footnotes
1.Meghan Rosen, 'Bat Robot Takes Wing,” Science News, February 1, 2017,
https://www.sciencenews.org/article/bat-robot-takes-wing.
2.The Verge’s Facebook page, accessed April 10, 2017,
https://www.facebook.com/verge/videos/1294561677246839/.
3.Andrew Wagner, 'A ‘Bat Bot’ Takes Flight,” PBS, February 2, 2017,
http://www.pbs.org/newshour/rundown/bat-bot-takes-flight/.
4.Rosen, 'Bat Robot Takes Wing.”
5.Rebecca Hersher, 'Bat Bot Flying Robot Mimics ‘Ridiculously Stupid’ Complexity of Bat Flight,” NPR, February 3, 2017,
http://www.npr.org/sections/thetwo-way/2017/02/03/513232878/bat-bot-flying-robot-mimics-ridiculously-stupid-complexity-of-bat-flight.
6.Wagner, 'A ‘Bat Bot’ Takes Flight.”
7.Andy McIntosh, 'The Intricacies of Flight in the Natural World,” Answers in Genesis, March 3, 2016,
https://answersingenesis.org/animal-behavior/intricacies-of-flight-natural-world/.
*관련기사 : 박쥐처럼 나는 소형 로봇 '배트봇' 개발 (2017. 2. 2. 연합뉴스)
http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/02/01/0200000000AKR20170201034500017.HTML
박쥐의 비행원리, 차세대 비행기 제작에 도움 (2015. 5. 1. SBS News)
https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1002956432
[현장영상] 박쥐처럼 나는 로봇…생채 모방 '바이오닉 플라잉 폭스' 공개 (2018. 4. 19. 연합뉴스)
https://www.youtube.com/watch?v=vF56KzlJvtE
생체 공학적으로 설계된 인공 큰박쥐 (2018. 7. Motion Control)
https://motioncontrol.co.kr/default/news_tobe/?nwsid=n3&uid=11245
박쥐처럼 ‘소리로 보는’ 기술 개발. 빠른 속도로 3D 영상 재현…상용화 눈앞 (2019. 6. 26. ScienceTimes)
박쥐처럼 반향정위 사용해 환경 탐색하는 ‘로뱃(Robat)’ (2019. 4. 8. AiTimes)
https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=48105
번역 - 미디어위원회
링크 - https://answersingenesis.org/technology/biomimicry/bats-inspire-high-tech-new-flying-robots/ ,
출처 - Answers, 2017. 4. 18.
1초에 800번 날갯짓을 하는 모기의 비행은 설계를 가리킨다.
(High Frequency Mosquito Flight Shows Design)
by Frank Sherwin
화석기록은 곤충들의 놀라운 다양성에 대한 어떠한 확실한 진화적 증거도 없음을 보여준다. ”최근 연구는 동물학자들에게 절지동물(곤충)의 계통발생에 대한 그들의 인식을 재고하도록 만들고 있다”고 진화론자들은 말하고 있었다.[1] 덧붙여서 세속적 곤충학자들은 증거가 부족함에도 불구하고, 비행 곤충들은 어떻게든 비행하지 못했던 생물들로부터 진화했다고 추정하고 있다.
비행(flight)의 기원에 관한 가장 유명한 가설 중 하나에 의하면, 날개는 딱딱하고 아가미와 같은 가슴의 외측 부분이 돌출되어 진화했을 수 있다고 말한다. 나중에 이 고정된 엽(lobe)이 활공에 사용될 수 있었을 것이라는 것이다....[2]
한편 과학적 관측에 의하면, 모기(mosquitos, Diptera)는 항상 모기였다.[3] 모든 곤충들처럼, 모기는 모기가 아닌 어떤 조상 생물로부터 진화했다는 어떠한 증거도 없기 때문에, 그들은 곤충학자들을 혼란스럽게 만들었다. 그러나 모기의 놀라운 특성들은 곤충학자들을 매료시키고 있었다. ICR은 타락 이전에 모기들은 무엇을 먹었을 지에 대해 추정해왔다.[4]
최근 Nature 지는 고도의 날갯짓을 하는 모기의 비행에 관한 매력적인 기사를 발표했다.[5] 이 포괄적인 논문에서 저자들은 ”날개짓 운동학을 정의해주고 있는 세 축과 각도인, 스트로크 위치(stroke position), 날개 피치각(wing pitch angle), 이탈각(deviation angle) 등 모기 날개의 날개짓에 대해 기술하고 있었다.”
과거에 동물학자(즉, 공기역학자)들은 준안정모델링(quasi-steady modeling)이라고 불리는, 날개 운동의 모니터링 방식을 사용해왔다. 그러나 모기의 경우에 이러한 접근법은 ”후류 포착(wake capture), 회전 항력(rotational drag), 비선형 소용돌이 현상(nonlinear vortex phenomena)” 등을 나타낼 수 없었다.[6] 그러나 최근에 4명의 연구자들은 모기의 '흔치않은 날개 운동학'을 성공적으로 기술했다.
날개치기 힘이 어떤 평범하지 않은 메커니즘의 결과인지를 밝히기 위해서, 우리는 평균 날개 끝 속도(mean tip velocity) 및 평균 시위 길이(mean chord length)에 기초한 4개의 레이놀드 수(Reynolds numbers)에서, 양력과 항력 곡선에 기초한 동력계수를 사용한 준안정모델을 만들었다. 모기의 날갯짓은 결과적으로 준안정모델에 의해 잘 설명되지 않았다.[6]
복잡하다고? 물론이다! 모기는 작지만 좁고 긴 날개로 1초에 800번의 날갯짓을 할 수 있다! 꿀벌(bees)은 초당 230번, 벌새(hummingbirds)는 초당 50~60번의 날갯짓을 한다. 하나님께서는 이 성가신 생물만의 독특한 특성으로, 양력을 향상시키는 두 가지 정교한 메커니즘을 장착시켜놓으셨다.
이 기사의 마지막 단락에는 저자들은 모기의 진화에 대해 묻고 있었다.
모기가 다른 곤충들이 사용하는 일반적인 운동학적 패턴의 범위를 벗어나 작동하도록 진화한 이유에 대해서는 여전히 열려있는 질문으로 남아있다.[7]
연구자들은 모기의 날개가 무작위적인 과정으로 생겨날 수 없음을 이해하고 있는 것처럼, ”일반적인 범위를 벗어나는”이라는 말을 쓰고 있었다. 아마도 이것은 세속적 연구자(그리고 독자)들에게, 흔한 모기의 날개에서도 경이로운 설계가 발견되도록 하여, 창조주가 계심을 나타내시기 위한 방법인 것처럼 보인다.
References
1. Miller, S. and J. Harley. 2013. Zoology, 9th ed. New York: McGraw Hill, 261.
2. MIller and Harley, 267.
3. Thomas, B. 2013. Bloody Mosquito Fossil Supports Recent Creation. Creation Science Update. Posted on ICR.org October 25, 2013, accessed April 10, 2017.
4. Sherwin, F. 2013. Mosquitoes and the Fall. Acts & Facts. 42 (3): 9.
5. Bomphrey, R., et al. 2017. Smart wing rotation and trailing-edge vortices enable high frequency mosquito flight. Nature. 544 (7648): 92-95.
6. Bomphrey, 94.
7. Bomphrey, 95.
*관련기사 : 1초에 800번 날갯짓 모기만의 비행술 –초고속카메라 관찰 (2017. 3. 31. 한겨레)
http://scienceon.hani.co.kr/504197
The Secrets of Mosquito Flight Uncovered (youtube 동영상)
https://www.youtube.com/watch?v=WPLcV5Y83WE&feature=youtu.be
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/9971
출처 - ICR News, 2017. 4. 24.
쇠똥구리 : 초원을 보존하는 작은 일꾼
(Dung Beetles: Promoters of Prairie Preservation)
James J. S. Johnson, J. D.
사도 바울은 사회적 성공이나 물질적 성공을 예수 그리스도에 속한 삶과 궁극적인 가치와 비교해 배설물로 여겼다.[1] 그러나 딱정벌레에게 배설물은 이야기가 다르다. 아이러니하게도 고대 이집트인들은 보잘것없는 '쇠똥구리(dung beetle, scarabs)'를 신으로 숭배했다.
분변을 모으고, 옮기고, 저장하는 쇠똥구리의 삶을 상상해보라. 이 하찮은 존재에 대해서 아이들에게 이야기를 해주라! 그러나, 쇠똥구리의 관점에서, 그것은 완전히 정상이며, 배설물은 그 생물의 전부이다.
거름을 소량으로 분배시키고 있는, 쇠똥구리가 제공하고 있는 귀중한 생태학적 공헌을 생각해보라. 초식동물들이 떨어뜨린 거름을 사용하여, 자신과 가족뿐만 아니라, 자신 주변의 서식지에 이익을 주고 있는 것이다. 쇠똥구리가 마치 올림픽의 구기 종목처럼, 둥굴게 만들어 힘을 다해 밀고 옮기는 초식동물들의 분변은 얼마나 가치 있는 것일까?
종종 무시되거나 비난받고 있지만, 곤충은 초원 생태계에 있어서 중요하다. 그들은 씨앗과 꽃가루를 퍼뜨리며, 식물을 분해하고, 토양을 비옥하게 하고(예를 들어 초식동물의 배설물에서 질산염을 분배시킴으로), 새들과 작은 포유류에는 먹이가 된다. 1인치도 되지 않는 쇠똥구리는... 숟가락 같은 머리를 사용하여 때로는 사과만큼 큰 배설물 공을 굴린다. 일단 다져진 배설물 공에 만족하면, 쇠똥구리는 그것을 묻고, 그것을 먹으며, 그 안에 알을 낳는다. (알을 위한 공기구멍을 뚫은 후). 애벌레가 부화될 때, 그들은 배설물 공에 남아있는 것들을 먹어치운다. 이런 식으로 쇠똥구리는 먹이를 확실히 구축하고, 의도하지는 않았지만, 배설물에 들어있거나 묻은 씨앗들을 분포시킨다.[2]
쇠똥구리는 초식동물(예로, 영양이나 소)의 배설물을 축적하고 저장함으로써, 자신과 후손에게 봉사한다. 그렇게 하는 동안, 영양가 있는 질산염과 거기에 묻어있는 씨앗을 다른 지역으로 운반시키고 섞어서, 주변 생태계의 요구를 충족시킨다. 따라서 씨앗과 유용한 비료가 동시에 발아를 위한 새로운 장소로 분포되는 것이다.[2] 쇠똥구리는 씨앗과 비료를 이동시켜 뿌리는, 느린 동작의 택배기사이며, 농부라고 생각하라!
이들 쇠똥구리는 그들의 원래 생태계를 돌보는 이타주의적 환경론자인가? 아니다. 쇠똥구리는 생물 생태계를 연구하지 않았다. 그들은 미국 대초원의 영양물질 분포를 증진시키기 위해 파종 장소를 선택하지 않았다.
오히려 대초원에서 보여지는 상호주의적 공생(mutualistic symbiosis)은, 즉 초식동물들은 쇠똥구리에게 자원을 제공하고, 쇠똥구리는 풀들이 계속해서 잘 자라나게 해주고, 그 풀들은 다시 초식동물의 먹이가 되는 이러한 시스템은, 하나님의 천재적인 사전 계획으로, 생체공학적으로 복합적이고 상호작용적인 것이다. 이러한 복잡한 생태계 시스템이 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히 모두 생겨난 것들인가? 사람에게 필요한 것들을 제공하면서, 동시에 동물과 식물이 서식지에서 서로 살아가도록, 지표면 위아래에서 작동되는, 다중목표를 수행하는 위대한 초원은, 초월적 지혜의 하나님의 작품인 것이다.
겉으로 보기에는 보잘것없는 곤충이지만, 광활한 서부의 평원에서는 하나님의 손으로 만드신 귀중한 하나의 보석인 것이다. 우리의 발아래 풀밭에서 일어나는 일을 주의 깊게 바라본다면, 쇠똥구리조차도 하나님을 영화롭게 하고 있으며, 평범해 보이는 대초원도 하나님의 섭리로 있게 되었다는 것을 알 수 있는 것이다.
References
1. Philippians 3:8 (KJV).
2. Bilger, B. 1994. Habitats. T. Hare, ed. New York: Macmillan, 69. Dung beetles perform a similar service in the African savanna grasslands: 'Dung beetles, such as these Scarabaeus aeratus females, feed on the [fecal] droppings of other animals. They also collect balls of dung…and place them in chambers in the ground, upon which they lay their eggs.” Moore, P. D. and B. D. Turner. 1991. Savanah Grassland. In The Encyclopedia of Animal Ecology. P. D. Moore, ed. Oxford, UK: Equinox, 72.
*Dr. Johnson is Associate Professor of Apologetics and Chief Academic Officer at the Institute for Creation Research.
Cite this article: James J. S. Johnson, J.D., Th.D. 2017. Dung Beetles: Promoters of Prairie Preservation. Acts & Facts. 46 (1).
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/9757
출처 - ICR, Acts & Facts. 46(1), 2017.
동물들은 생각했던 것보다 훨씬 현명할 수 있다.
: 벌, 박쥐, 닭, 점균류에서 발견된 놀라운 지능과 행동
(Animals Can Be Smarter Than You Think)
David F. Coppedge
여기에 놀라운 지적 능력을 가진 네 생물이 있다.
호박벌
Science(2016. 10. 6) 지의 한 기사는 먹이를 얻기 위해 끈을 잡아당기도록 훈련받은 호박벌(bumblebees, 뒤영벌)에 대한 비디오 영상을 보여주고 있다. 동료의 행동을 지켜본 다른 벌은 그 비법을 배울 수 있었다. 페이스 북에서 공유되어있는 1분짜리 동영상은 볼만한 가치가 있다. 벤 구아리노(Ben Guarino)는 놀라움으로 이렇게 글을 쓰고 있었다 :
사람의 커다란 뇌와 비교할 때, 호박벌의 뇌는 너무도 작다. 사람 뇌의 약 0.0002%에 불과한 벌의 뇌는 햄버거에 붙어있는 깨의 크기와 비슷하다. 그러나 크기만 가지고 곤충의 뇌를 생각하는 것은 함정이 될 수 있다. 참깨 크기의 뇌를 가진 곤충의 지적능력을 과소평가해서는 안 될 것이다.
예를 들어, PLOS Biology(2016. 10. 4) 지에 보고된 한 연구에 따르면, 벌은 매우 현명한 것으로 밝혀졌다. 런던의 퀸메리 대학의 과학자들은 ”곤충은 문화적 전달에서 필수적인 인지적 요소(cognitive elements)를 가지고 있다고 제안했다”. 그들은 새로운 논문에서 썼다. 벌은 새로운 기법을 다른 벌에게 가르치는 것이 가능하다. 즉, 다른 꿀벌은 그녀의 동료에게서 어떤 행동을 배울 수 있다.
*Bees string experiment: scientists prove bumblebees can learn and share tool-use skills. (youtube 동영상)
https://www.youtube.com/watch?v=xScdBEJCACA
https://www.youtube.com/watch?v=gSCr5OxXN1A
박쥐
당신은 황혼의 하늘을 검게 뒤덮으며, 동굴을 나오고 있는 박쥐 무리를 영상으로 본 적이 있을 것이다. 박쥐들은 서로 가깝게 날아다니는 동안, 그들의 반향정위(echolocation, 발사한 초음파의 반향으로 물체의 존재를 측정하는 능력)로 인해 일어날 수 있는 혼란을 어떻게 피하고 있는 것일까? 너무 많은 초음파들의 상호 간섭으로 매우 혼란할텐데 말이다. Society for Integrative and Comparative Biology(2017. 1. 2) 지에 게재된 한 기사는 ”반향정위가 발견된 이후 과학자들이 미스터리하게 생각했던” 이 질문에 대해 연구를 실시했다. 박쥐에 대해 알게 된 것 한 가지는 그러한 상황에서 박쥐들은 ‘상호억제(mutual suppression)’라 불리는 행동을 하면서, 그들의 통화량을 줄인다는 것이다. 텍사스 A&M 대학의 연구자들은 박쥐들이 '로봇박쥐'와 함께, 센서가 장착된 끈들이 어지럽게 흩어져있는 특수 조작된 음향실에서, 얼마나 현명하게 행동하는지를 입증해내었다. 충돌회피(collision-avoidance) 전략이 박쥐의 뇌 안에 배선(hard-wired) 되어 있음을 발견했다. 왜냐하면 각 개체들은 동일한 방식으로 행동했기 때문이다.
언론 보도는 감사와 함께 생체모방공학(biomimetics)으로 결론을 내리고 있었다 :
흥미롭게도 아담스의 연구 결과는 무선통신 네트워크(wireless telecommunication networks)를 개선하는 데 유용할 수 있다. 무선 네트워크에서, 정보는 많은 간섭 없이 여러 컴퓨터에 동시에 전송된다. 아담스는 말한다. ”잠시 멈추고, 다시 듣고, 다시 진행하라. 이것은 우리가 박쥐에서 보고 있는 것과 똑같은 것이다.” 미래의 연구는 박쥐가 여러 개체의 간섭을 어떻게 처리하는지를 밝힐 수 있을 것이며, 이는 더 나은 무선 네트워크 개발에 빛을 비춰줄 것이다.
박쥐에게 감사해야할 많은 이유가 있다. 누가 알겠는가? 우리가 곧 효율적인 무선통신에 대해 박쥐에게 감사해야할지 말이다.
*Bats avoid collisions by calling less in a crowd (PhysOrg, 2017. 1. 4)
https://phys.org/news/2017-01-collisions-crowd.html
닭
꼬꼬댁 우는 암닭의 얼굴은 별로 똑똑해 보이지 않기 때문에, 과학 잡지인 Springer 지(2017. 1. 2)의 ”닭을 생각하며, 지성, 배려, 복잡성을 생각해보라”라는 제목은 이상하게 보인다. 당신이 닭고기를 먹고 있다면, 그 방법은 도움이 될 수도 있다. 당신은 잘못 생각했을 수 있다. '닭 심리학'의 전문가에 따르면, 닭은 우리와 공통점이 많다는 것이다.
사람들이 믿고 있는 것처럼, 닭은 멍청한 '새 대가리'가 아니다. 그들은 뚜렷한 성격을 가지고 있고, 상대방의 의표를 찌를 수 있다. 그들은 자신들의 서열에 따라 쪼아 먹는 순서를 알고 있으며, 추론에 의해서 생각할 수 있다. 이러한 행동은 7세 정도의 사람에서 발달되어 있는 능력이다. 세계에서 가장 풍부한 가축인 닭에 대한, 심리, 행동, 감정에 대해 최신 연구를 수행했던 The Someone Project의 선임연구원인 로리 마리노(Lori Marino)는, 닭의 지적능력은 다른 조류 집단에 비해 불필요하게 과소평가 및 평가절하 됐었다고 말한다. 그녀의 글은 Springer 지의 동물인식(Animal Cognition)에 게재되었다.
”닭은 다른 지능형 동물에서 우리가 알고 있는 심리적 특성의 대부분이 결여된 것으로 인식되고 있으며, 일반적으로 다른 동물에 비해 지능이 낮다고 생각하고 있다”라고 마리노는 말한다. ”닭의 심리에 대한 생각은 대부분의 사람들에게는 이상한 것이다.”
마리노는 닭들은 새롭게 부화된 병아리들의 수와 같은, 숫자 감각을 가지고 있음을 보여주었다. 닭들은 간단한 산술 연산을 수행할 수 있었음을 실험은 보여주었다. 그들은 최대 3분 동안 볼의 궤적을 기억할 수 있었다. 그들은 ”더 나은 식량 보상을 위해서 견뎌야할 때, 자기 통제력을 지니고 있었다.” 이 기사는 이렇게 쓰고 있었다 :
또한 닭의 의사소통은 매우 복잡하며, 다양한 시각적 표현과 적어도 24가지의 구별된 발성의 폭넓은 레퍼토리로 구성되어 있다. 새들은 참조적 의사소통(referential communication)의 복잡한 능력을 소유하고 있는데, 이것은 정보를 전달하기 위해 부름(calls), 표현(displays), 소리(whistles)와 같은 신호들을 포함한다. 예를 들어, 그들은 위험이 있을 때 경보를 알리기 위해서 이것을 사용할 수 있다. 이 능력은 어느 정도 자기인식(self-awareness)을 필요로 하며, 다른 동물의 견해를 인식할 수 있으며, 영장류를 포함하여, 고도로 지적이고 사회적인 생물 종에서 보여지는 행동이다.
닭들은 시간 간격을 감지하고, 미래의 사건을 예상할 수 있다. 다른 많은 동물들과 마찬가지로, 그들은 문제 해결을 위해 요구되는 사회적 상황에 놓였을 때, 그들의 인지적 복잡성을 보여주었다.
덧붙여서 닭들은 복잡한 감정을 나타내었다. 당신이 어미닭이 병아리를 보호하고 있는 것을 본 적이 있다면, 그녀가 얼마나 공격적인지를 알 것이다. ”닭들은 그들에게 최선인 것에 기초로 결정을 내린다”라고 기사는 말하고 있다. 심지어 속임수를 피우거나, 서로의 비밀을 배우는(위에서 기술한 호박벌처럼) 것도 그렇다. 확실한가? 이 모든 것들을 생각한다면, 당신은 닭고기 먹기가 조금 불편할 지도 모른다. 적어도 닭다리를 뜯을 때, 그 새에 대한 약간의 경의를 표해야할 것이다.
*관련기사 : ”닭대가리라고?…의사소통 위한 울음소리만 24개” (2016. 12. 25. 한국경제)
http://www.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2016122521831닭은 사실 똑똑하다…”엘리베이터 타고 집도 찾아와요” (2017. 1. 1. 연합뉴스)
http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2016/12/29/0200000000AKR20161229182600004.HTML
점균류
뇌가 없이도 지능을 갖고 있는, 가장 놀라운 사례 중 하나로 끝을 맺고자 한다. 스테파니 파파스(Stephanie Pappas)는 Live Science(2017. 1. 3) 지에서 점균류(slime mold)의 지능에 대해서 이렇게 쓰고 있었다. ”이 뇌도 없는 작은 얼룩은 배우고 가르친다.” 불쾌함 없이 점균류를 생각하는 것은 어려울 수 있지만, 과학자들은 이들 군집된 곰팡이들이 하는 것에서 감동을 받고 있었다.
배우고 가르치기 위해서 뇌가 필요한 것이 아니다. 새로운 연구에 따르면, 신경계도 없는, 보잘 것 없고, 하찮은 유기체인 점균류는 반발 자극에 적응할 수 있고, 서로 서로 융합하여 그 적응을 전달할 수 있다.
이것이 ”학습이 신경계의 진화보다 앞선 것”임을 보여주는 지는 논란의 여지가 있지만, 모든 사람들은 ”점균류가 정말로 기괴하다”는 데에, 거의 외계인 수준이라는 데에 동의할 수 있다.
이전 점균류에 관한 연구에 따르면, 그들의 궤적에 저장된 정보를 기초로 원시적인 형태의 메모리를 발견했다. 전적으로 뇌가 없음에도 불구하고, 점균류는 미로 또는 지점들 사이를 통과하는 가장 빠른 경로를 찾을 수 있었다.
아메바와 관련이 있는 점균류는 유리한 경로에 익숙해질 수 있으며, 심지어 먹이를 얻기 위해서 불리한 지역을 건널 수도 있다. 그들은 무해한 물질들로부터 유해한 물질을 알아낼 수 있으며, 다른 개체들과 융합하여 그 정보를 전달할 수 있다. 함께 융합된 일부 점균류들은 수천 개의 핵을 공유하는, 수백 평방 센티미터의 슈퍼 유기체를 형성할 수도 있다. 후에 분산되어 각자의 길을 갈 때, 공유됐던 정보들은 전달된다.
*관련기사 : 뇌는 없지만…판단력·기억력 갖춘 균? (2017. 1. 16. Techholic) (동영상을 볼 수 있음)
http://techholic.co.kr/archives/64909
오늘 누군가에게 점균류, 박쥐, 벌, 닭의 놀라운 지적 능력에 대해서 말해주라. 이들의 지적 능력은 어떻게 생겨난 것일까? 어떻게 신경계의 진화에 앞서서 학습 능력이 존재할 수 있는가? 진화론은 이것을 설명할 수 있는가? 생각할 수 없는 어떤 신비적 현상에 의해서, 생각이 없는 물질에서 학습 능력이 저절로 생겨났는가? 만물 우연의 법칙으로 이것도 설명하는가? 생물들의 지적능력은 진화계통나무와는 아무런 상관이 없는 것인가? 진화론은 재정립 과정이 필요해 보인다.
번역 - 미디어위원회
링크 - http://crev.info/2017/01/animals-can-be-smarter-than-you-think/
출처 - CEH, 2017. 1. 4.
음악가처럼 행동하는 새들은 진화론을 부정한다
: 때까치는 새로운 곡조를 만들어 노래할 수 있다.
(Musical Bird Maestros Befuddle Evolution)
Jeffrey P. Tomkins Ph.D
최근 한 국제적 연구팀의 논문에 의하면, 몇몇 명금류(songbirds)들은 사람 음악가의 기술과 동일하게, 즉흥적으로 음악 레퍼토리들을 바꾸고 있다는 것이다.[1] 이러한 고도로 복잡한 음악적 능력을 약간이라도 가진 원숭이는 없기 때문에, 이 발견은 인류 기원의 진화 모델에서 커다란 문제가 되고 있다.
사람의 신비한 타고난 음악적 재능은 그 자체로 진화론자들에게 주요한 문제가 되어왔다. 박자와 소리를 맞추는 능력은 적자생존에 어떤 명백한 선택적 유익(advantage)이 없어 보인다. 또한, 그러한 복잡한 특성에 필요한 복잡한 신경망이 작동되기 위해서는 관련 기관들이 서로 정확하게 구축 연결되어 있어야만 한다. 사람에게 있는 이러한 독특한 능력을 가진 다른 생물로는 어떤 조류(birds) 종들이 유일하며, 예외적으로 보고된 사례는 사람의 진화계통수(evolutionary tree)와는 직접 상관이 없는 코끼리(elephant)라는 것이다.[2, 3, 4]
사람의 음악적 역량의 또 다른 특징은 박자와 음조 외에, 반복과 새로운 멜로디의 균형을 유지하는(재즈음악가의 즉흥 연주처럼) 능력이다. 그러한 독특한 능력은 원숭이에서는 물론이고, 지금까지 다른 동물에서도 보고되지 않았다. 그러나 그러한 놀라운 음악적 특성이 조류에서 발견된 것이다.
사람이 하고 있는 것과 동일한 음악적 혁신(새로운 곡조의 창작)을 명금류가 수행할 수 있다는 주장이 과거에도 있었으나, 회의론자들과 진화 생물학자들에 의해서 거부되어 왔었다. 그러나 이제 새로운 논문이 수행한 광범위하고 객관적인 분석에 의하면, 새들의 음악적 레퍼토리는 더욱 복잡하고, 적절한 시점과 리듬에 맞추어, 다른 새들과 서로 주고받고 있음을 보여주었다.[1] 아래 YouTube 동영상에서 확인할 수 있는 때까치(butcherbird)의 노래는(다른 때까치와 호주산 까치(Australian magpie)도 마찬가지) 그러한 복잡한 원리를 보유하고 있음을 입증해주고 있다.[5]
여전히 음색과 리듬의 수학적 음악적 원리를 유지하면서, 즉흥적으로 새로운 멜로디를 만들어낼 수 있는 일부 조류의 능력은 믿을 수 없을 만큼 복잡한 것으로서, 사람과 같은 수준의 행동인 것이다. 베를린 자유대학교(Freie Universität Berlin)에서 동물행동 실험을 수행해오고 있으며, 최근 발표된 논문의 공동저자인 콘스탄스 샤프(Constance Scharff)는 이렇게 말했다. ”재즈 음악가와는 달리, 때까치는 반복과 변화의 균형을 맞추면서, 그들의 곡조를 노래한다.”[6]
음악에서 창의력(creativity)이 중요한 이유는 무엇인가? 음악을 작곡하는데 있어서, 반복과 변화는 청중들의 지루함 또는 불쾌감을 피하기 위해서, 극단을 피하고, 조심스럽게 균형을 이루어야만 한다. 이러한 측면에서, 음색의 간격과 함께, 곡조에 반복과 변화를 적절히 주는 것은, 기대감, 예상, 긴장, 표출, 놀람 등과 같은 감정에 영향을 미친다.
만약 진화론이 사실이라면, 그래서 사람에게서 발견되는 그러한 복잡한 음악적 재능이 수백만 년에 걸쳐 조금씩 점진적으로 발달된 것이라면, 인류의 가장 가까운 친척으로 추정하는 대형 영장류에서도, 조금 부족한 수준일지라도, 그러한 능력이 발견되어야만 할 것이다. 그러나 진화론의 예측과는 다르게, 그러한 복잡한 특성은 원숭이에서는 전혀 발견되지 않고 있다. 고도로 복잡한 신경망이 필요한 그러한 복잡한 특성은, 진화계통수 상에서 사람의 아랫가지에 위치한 동물들에서 발견되지 않는다. 특별히 매우 작은 뇌를 가지고 있는 일부 새들을 제외하고 말이다. 지구상 생물들의 놀라운 다양성처럼, 우리는 모든 수준에서 상상할 수 없는 고도로 복잡한 공학적 복잡성을 보게 되는 것이다. 이것은 진화론적 예측과는 완전히 반대되는 것으로서, 다시 한 번 하나님의 전능하신 창조적인 지혜와 권능을 가리키고 있는 것이다.
References
1. Janney, E., et al. 2016. Temporal regularity increases with repertoire complexity in the Australian pied butcherbird's song. Royal Society Open Science. 3 (9): 160357.
2. Tomkins, J. 2009. Some Birds Were Created to Boogie. Creation Science Update. Article posted on ICR.org May 13, 2009, accessed October 7, 2016.
3. Patel, A., et al. 2009. Experimental Evidence for Synchronization to a Musical Beat in a Nonhuman Animal. Current Biology. 19 (10): 827–830.
4. Schachner, A., et al. 2009. Spontaneous Motor Entrainment to Music in Multiple Vocal Mimicking Species. Current Biology. 19 (10): 831–836.
5. New Jersey's Science & Technology University. Sometimes birds really behave like musicians. YouTube NJIT.
6. Maskevich, D. 2016. Research Finds That Birds Behave Like Human Musicians. New Jersey Institute of Technology. Posted on nijt.edu accessed October 7, 2016. Phys.org, 2016. 10. 6
*Dr. Tomkins is Director of Life Sciences at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in genetics from Clemson University.
*관련기사 : 새도 사람처럼 노래를 배운다. 금화조 노래 습득, 인간의 언어 학습 과정과 비슷 (2018. 8. 8. ScienceTimes)
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/9636
출처 - ICR News, 2016. 10. 20.
발광다이오드는 나비들이 최초로 발명했다.
(Butterflies Invented LEDs First)
David F. Coppedge
발광다이오드(Light-emitting diodes, LEDs)는 2001년에 커다란 기술개선을 이룩한 물리학자들의 중요한 발명이었다. 그러나 지금은 나비(butterflies)들이 그것을 최초로 발명했었음이 발견되었다. 우리는 이미 일부 새들에서처럼, 나비들의 날개가 광결정(photonic crystals)들에 의해서 아른아른 빛나는 찬란함을 나타낸다는 것을 알고 있다. 그러나 이제 나비들은 그들의 날개 위로 훨씬 더 눈에 띄는 특성을 가지는 것으로 나타났다. 그들은 진짜 LEDs를 가지고 있었다.
엑세터(Exeter)의 피트 부쿠식(Pete Vukusic)과 MIT의 이안 후퍼(Ian Hooper)는 자외선(ultraviolet light) 아래에서 아프리카산 산호랑나비(swallowtails)가 놀랍도록 밝게 빛나는 것을 보고 깜짝 놀랐다. 그들은 광결정이 자외선을 흡수하고, 나비의 눈들에게 특별히 감수성이 높은 가시광선 영역의 청녹색(blue-green) 부분에서 재발산(re-radiate)하고 있는 것을 금주의 사이언스 지에 보고하였다. 단지 그것뿐만이 아니었다. 광결정은 측면으로의 산란을 막기 위해서 원통형 모양을 가지고 있었는데, 이것은 최대 효과를 위한 공간구조이었다. 그리고 튜브형 자루(tubular shafts) 밖으로 똑바로 빛의 초점을 모으기 위해서 반사 표면(reflective surfaces)을 가지고 있었다. ”이것은 발광다이오드(LED)의 디자인과 거의 동일한 것입니다” 부쿠식은 말했다. 반도체 또는 전원 없이도 강력한 빛을 방출할 수 있다는 것은 ”방법적인 면에서 두 배로 효율적인 업적”이라 할 수 있다고 그는 말했다. 이 구조가 하나의 발광다이오드로 불려지는 것은 단지 LED와 유사하기 때문만이 아니라, 그것이 정말로 작동되는 방법 때문이라고 그는 설명했다. 연구원은 그들의 결과가 엔지니어들에게 인공 장치들을 개선하는 데에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각하고 있다. ”당신이 이러한 것들을 연구할 때, 그리고 광구조의 이용이 가능하리라고 생각할 때, 자연(nature)이 이러한 정밀한 것들을 함께 제공하고 있다는 것에 대해 진정 감사해야 될 것입니다.” 그가 말했다. 관련 기사들은 BBC News(2005. 11. 18), News@Nature.을 보라.
BBC 기사에서 나비들은 3천만 년 동안 이러한 방법을 사용하여 왔었다고 언급된 것과 News@Nature가 지나가는 말로 그 시스템은 빛을 바깥쪽으로 방출하도록 진화되어 왔을 것이라고(어떻게 그렇게 되었는지에 대한 말없이) 언급한 것을 제외하고는, 기사들의 어떤 곳에서도 진화(evolution)라는 말은 언급되어 있지 않았다. 진화론자들은 모두 한 마리의 나비가 이러한 복잡한 시스템을 갖추고 있었다는 것에 너무도 놀라는 것처럼 보였다. 심지어 골수 진화론자이며 혹독한 ID-비판론자인 케르 탄(Ker Than)도 어떻게 이러한 정밀한 광학 시스템이 진화되었는지에 관하여 감히 추정하지 못했다. 네이처 지의 다윈식의 안개 경적(Darwinese foghorn)에는 사실상 ”나비는 설계에 의해서 밝게 빛나고 있다”라는 부제목이 붙었어야 했다. 자! 그들은 깨닫기 시작하는가?
나비들은 알, 애벌레, 번데기 단계를 거쳐서 태어난다는 사실을 생각해 보라. 그 마지막 단계에서, 모든 그 내장(guts)들이 정밀한 발광다이오드, 비행을 위한 소프트웨어와 하드웨어들, 시각, 믿을 수 없을 정도로 민감한 후각시스템, 그리고 더 많은 것들로 변형되는 것이다.
어린이들은 항상 하는 것처럼 그들의 나비 채집망을 들고 나와 창조과학을 배워야할 것이다. 이제 그들은 물리학과 광학 전자공학을 또한 배워야할 것이다. 여기에 너무도 좋은 과학 견본 재료가 있다.
* 참조 : Butterfly brilliance
http://creationontheweb.com/content/view/6156
Beautiful black and blue butterflies
http://creationontheweb.com/content/view/4317/
The Heliconius hybrid butterfly: speciation yes, evolution no
http://creationontheweb.com/content/view/4406/
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2005/11/butterflies_invented_leds_first/
출처 - CEH, 2005.11. 18.
문어의 유전체는 사람의 것만큼 거대했다.
(Octopus Genome as Large as Human Genome)
Frank Sherwin
경이로운 문어(octopus)는 과학자들을 계속 놀라게 만들고 있었다. 이 무척추동물은 모든 면에서 연구자들을 깜짝 놀라게 만들고 있었는데, 몸 색깔을 극도로 빠르게 변화시켜 주변 배경 속으로 사라지는(위장하는) 능력, 놀라운 지능과 같은 것들이다.
”문어는 고도의 지능을 가진 생물”이라고 영국 남서부 웨이머스 해양생물센터의 해양생물학자인 클레어 리틀(Claire Little)은 말한다. ”문어는 아마도 우리가 알고 있는 가장 지능이 뛰어난 무척추동물입니다. 그들은 애완용 개(dog) 정도의 지능인 것으로 분류되고 있습니다.”[1]
이들 8개의 다리를 가진 생물은 어디에서 왔을까? 진화론자들은 알지 못한다. 문어는 아마도 벨렘나이트(belemnite, 멸종된 두족류)에서 왔을 것이라고 알라비(Allaby)는 말한다.[1] 그러나 드물지만 문어 화석이 발견되었을 때, 그들은 창조과학자들이 예측하는 것처럼 100% 문어였다. 문어는 항상 문어였다.
최근에 생물학자들은 문어의 유전체를 최초로 분석했다. 그들은 문어의 DNA 염기서열을 구성하고 있는 뉴클레오타이드의 정확한 순서를 밝혀낸 것이다. 생물학자들은 문어가 사람의 유전체 크기와 비슷한 거대한 크기의 유전체(genome, 유전자들의 완전한 세트)를 갖고 있음을 발견했다. 생물학자들은 문어의 유전체가 그러한 거대한 크기인 것은, 단순히 중복됐거나, 자체적으로 복사된 것이라고 생각했다. 하지만 심도 깊은 조사에 의해서, 중복된 것이 아님이 밝혀졌다. 대신에 연구자들은 문어의 뇌 발달에 관여하는 커다란 유전자들 집단을 발견했다. 이때까지, 그러한 정교한 뇌 회로는 척추동물에서만 독점적으로 갖고 있는 것으로 생각해왔다.
이들 대략 150개의 뇌 발달 회로는 회충(roundworm, C. elegans)이나 초파리(fruit fly) 같은 잘 연구된 실험실 무척추동물에서는 발견되지 않았었다. 그들은 창조된 문어에서만 독특한 것이다. 다른 연구들은 흡반 조직(sucker tissue)에서 빨판 기능과 관련된 일을 하는 것으로 보이는 활동적인 유전자들을 찾아냈다고, 시카고대학의 캐리 알버틴(Carrie Albertin)은 말한다.[3]
결론적으로, 문어의 유전체는 무척추동물도 예상치 못했던 고도의 복잡성과 타고난 뇌 기능을 가지고 있음을 보여주었다. 문어는 주변 모습과 일치되도록 순식간에 몸 색깔을 변화시켜 위장하고, 문제를 해결하고, 심지어 빨판으로는 맛을 볼 수도 있다. 문어가 보여주는 경이로운 능력과 복잡성은 이들을 창조하신 초월적 지성의 하나님을 가리키고 있는 것이다.
References
1.Getting A Handle On Octopuses' Dominant Arms. NPR Research News. Posted on npr.org July 10, 2008, accessed February 10, 2016.
2.Allaby, M. 2014. Oxford Dictionary of Zoology, 4th edition. Oxford University Press, 429.
3.Greenfieldboyce, N. Octopus Genome Offers Insights Into One Of Ocean's Cleverest Oddballs. NPR Science. Posted on npr.org August 12, 2015, accessed February 19, 2016.
*관련기사 : 문어 유전자 비밀 풀렸다…'생김새와 달리 지능 뛰어나'
http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2015/08/15/0200000000AKR20150815027300075.HTML
(2015. 8. 15. 연합뉴스)
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/9200
출처 - ICR News, 2016. 2. 22.
전기뱀장어의 놀라운 능력은 진화를 거부한다.
(Stunning and stealthy : The amazing electric eel)
Dominic Statham
놀라운 전기뱀장어
전기뱀장어(electric eel, Electrophorus electricus))는 늪의 음침한 곳이나 남미의 강에 숨어 지낸다. 매우 정교한 전기정위(electrolocation, 전기장의 변화를 통하여 주변의 물체나 먹이를 감지하는 능력) 시스템을 갖춘 전기뱀장어는 눈에 잘 안 띄는 상태에서 이동하고 사냥하는 능력을 가진 은밀한 포식자이다. 자신의 몸에서 생성된 전기장의 뒤틀림을 검출하는 전기수용기(electroreceptors)들을 이용하여, 그것은 숨어있는 사냥감을 찾아낼 수 있다. 그리고는 그것은 말(horse)과 같은 대형 포유류까지 기절시키거나, 심지어는 사람을 죽일 만큼 강력한 전기충격으로 먹이를 고정(마비)시킨다.[1] 그것은 긴 원통형의 몸을 가졌다는 점에서, 우리가 흔히 생각하는 뱀장어(order Anguilliformes)와 비슷하지만, 그것은 뱀장어와는 다른 목(目, order)인 김노투스 목(Gymnotiformes, 전기뱀장어 목)에 속한다. 사실, 진화론자들은 물고기의 전기기관이 독립적으로 8번 진화했다고 주장해야만 한다. 그리고 이렇게 강한 전기장을 발생시킬 수 있는 물고기를 생체발전(electrogenic)이라고 부른다.
©depositphotos.com/Yourth2007
전기뱀장어는 어떻게 그렇게 높은 전압을 발생시킬까?
전기물고기는 전기를 발생시키는 유일한 생물이 아니다. 사실 모든 살아있는 생물들은 어느 정도 전기를 발생시킨다. 예를 들면 우리 몸의 근육들은 뇌의 전기신호에 의해 통제된다. 박테리아에 의해 생성되는 전자들은 연료 세포 내에서 전기를 발생시키는 데 사용될 수 있다.[2] 전기뱀장어도 같은 방법으로 전기를 생산하는데, 음식으로부터 얻은 에너지를 사용하여 전기 생산세포(electrocytes)라고 불리는 세포들을 충전한다(아래에 제시된 박스 글을 참고하라.). 또한, 각각의 세포들은 소량의 전류만 운반하는데, 마치 토치 내의 배터리처럼, 이러한 세포들 수천 개가 모여 650V에 달하는 전압을 발전시킬 수 있는 것이다. 평행하게 정렬된 많은 세포들은 1암페어 정도의 전류와 650와트(W; 1W = 1V × 1A) 정도의 충격을 발생시키고 있다.
전기뱀장어들 자신은 어떻게 감전되지 않는 것일까?
이 질문에 대해서 과학자들도 완전히 확답을 하고 있지는 못하지만, 이 문제에 도움이 될 만한 몇 가지 관찰이 있다. 우선, 전기뱀장어의 중요한 기관들(뇌, 심장 등과 같은)은 전기생성 기관과 멀리 떨어진, 머리 근처에 위치해 있으며, 전기가 통하지 않는 지방조직으로 둘러싸여 있다. 또한 피부가 손상된 전기뱀장어들이 자신이 발생시킨 전기충격에 의해 쉽게 상처를 입는 것으로 미루어볼 때, 전기뱀장어의 피부는 절연체인 것으로 보인다. 둘째로, 전기뱀장어들은 짝짓기를 할 때 가장 강력한 충격을 발생시킨다. 하지만 짝에게 피해를 입히지는 않는다. 그러나 짝짓기를 할 때가 아니라면, 다른 전기뱀장어를 죽일 수도 있는 전기를 발생시킨다.[4] 이것은 그들이 켜고 끌 수 있는, (전기에 대한) 방어체계가 있음을 유추해볼 수 있다.
전기뱀장어는 진화를 통해 탄생할 수 있었을까?
이러한 전기기관이 다윈의 진화 과정처럼, 많은 작은 단계들이 하나씩 우연히 생겨나 만들어졌을 것으로 상상하기 어렵다. 발전되는 전기충격이 처음부터 강력하지 않다면, 그것은 먹이를 기절시키는 용도라기보다는 위험을 경고하는 용도였을 것이다. 더욱이, 기절시키는 능력이 진화되기 위해서는, 전기뱀장어는 동시에 스스로를 전기충격으로부터 보호하는 능력 또한 진화됐어야만 한다. 전기충격의 전압을 높여주는 돌연변이가 발생할 때마다, 전기뱀장어의 전기 절연성을 높여주는 돌연변이도 함께 일어났어야만 한다. 게다가 한 번의 돌연변이는 이와 같은 진화에 충분치 않아 보인다. 예를 들어, 주요 장기들이 머리 가까이로 이동하려면 많은 돌연변이들이 동시에 일어나야했기 때문이다. 또한 먹이를 감전시킬 수 있는 물고기는 매우 드물지만, 항해를 하거나, 의사소통의 용도로 낮은 전압의 전기를 사용하는 물고기들은 많이 있다.
전기뱀장어는 ‘칼고기(knifefish)’로 알려진 남미 물고기 한 그룹의 일원이다. 그들 모두는 전기정위 능력을 가지고 있다.[5] 아프리카의 은상어(elephantfish, 코끼리물고기, family Mormyridae) 역시 전기정위 능력이 있으며, 그들의 남미에 사는 친척(김노투스 목)과 함께 이 능력을 진화시켜 왔다고 말해진다. 사실, 진화론자들은 어류의 전기기관들이 8번에 걸쳐 독립적으로 진화했다고 주장해야만 한다.[6] 전기발생 기관의 경이로운 복잡성을 감안해볼 때, 8번은 고사하고, 한 번 우연히 진화했다고 것도 믿기 힘든 일이다. 남미의 칼고기와 아프리카의 은상어 모두 그들의 전기기관을 위치 파악과 의사소통을 하는 데에 사용하고 있으며, 다양한 타입의 서로 다른 종류의 전기수용기(electroreceptors)들을 사용하고 있다. 또한 두 그룹 모두 다양하고 복잡한 파형(waveforms)의 전기장을 만드는 종들을 포함하고 있다.[7]
전기를 생성하는 작은 세포에서부터, 전기뱀장어가 자가 발전한 전기장의 뒤틀림을 분석하는 정교한 소프트웨어까지의 모든 것들은 경이로운 창조주의 창조물인 것이다.
칼고기의 두 종인 Brachyhypopomus bennetti과 Brachyhypopomus walteri는 너무 유사해서 같은 종이라고 생각될 정도이지만, 전자는 DC(직류) 전류를 생성하고, 후자는 AC(교류) 전류를 생성한다.[8, 9] 하지만 이들의 진화 이야기는 깊게 파고들수록 더욱 믿을 수 없게 된다. 그 물고기들은 서로의 전기장 발생으로 인한 간섭과 교란(jamming)을 피하기 위해서, 몇몇 종들은 전기 방출의 주파수를 변경하는 시스템을 가지고 있다는 것이다. 중요한 것은 그것이 작동하는 방식은 사실상 남미(Eigenmannia)의 knifefish나 아프리카(Gymnarchus)의 frankfish나 똑같다는 것이다.[10] 동일한 교란회피시스템(jamming avoidance system)이 대륙으로 분리된 두 그룹에서 독립적으로 동시에 두 번 진화될 수 있었을까?
최고의 설계
전기뱀장어의 발전소(power plant)는 크기대비 효율, 유연성, 휴대성, 친환경성, 자체수리성 등의 측면에서 사람이 만든 모든 발전기들을 능가한다. 발전소의 모든 부분들은 전기뱀장어가 빠른 속도로 민첩하게 수영할 수 있도록 해주는 매끄러운 몸에 통합되어 있다. 전기를 생성하는 작은 세포에서부터 전기뱀장어가 스스로 생성한 전기장의 뒤틀림을 분석하는 정교한 소프트웨어까지의 모든 것들은 경이로운 창조주를 가리키는 것이다.
전기뱀장어는 어떻게 전기를 일으킬까?
전기물고기(electric fish)들은 우리 몸의 신경이나 근육과 비슷한 방식으로 전기를 생성한다. 전기생산세포(electrocyte cells) 안에서는 Na-K ATPase 라고 불리는 특별한 효소 단백질이 펌프작용으로 Na 이온을 세포막을 통해 방출하고, K 이온을 흡수한다. (ATP=아데노신3인산, 펌프작용의 에너지를 제공하는 분자[11]). K 이온의 내부&외부 간 불균형은 K 이온을 세포로부터 내보내는 화학변화에 박차를 가한다. 비슷한 방법으로 Na 이온의 내부&외부간 불균형은 Na을 세포 내부로 흡수하는 화학변화에 박차를 가한다. 세포막(membrane-선택적 투과막)에 내장돼있는 다른 단백질들은 K 이온이 세포 바깥으로 배출될 수 있도록 해주는 K 이온 통로나 기공으로써의 역할을 한다. K 양이온이 세포 바깥으로 축적됨에 따라, 전하량의 기울기(electrical gradient)는 세포막 바깥쪽이 안쪽보다 더욱 +로 기울도록 세포막을 가로질러 형성된다. Na-K ATPase pumps는 오직 양 이온만을 선택하도록 설계되어 있다. 그렇지 않았다면, 음 이온이 흘러서 전하는 중성이 되었을 것이다.
화학적 기울기는 K 이온을 방출시키며, 전하량 기울기는 K 이온을 세포 내부로 돌려보낸다. 화학적 힘과 전기적 힘이 서로를 상쇄시키는 평형점에서, 세포 바깥쪽의 전위는 세포 내부보다 +0.07V만큼 양전하를 띤다. 따라서, 상대적으로 세포 내부의 전위는 세포 외부에 비해 –0.07V만큼 음전하를 띤다.
하지만 더 많은 단백질들이 세포막에 내장되어, Na 이온이 다시 세포 내부로 들어올 수 있도록 해주는 Na 이온 통로를 제공한다. 이것들은 평상시에는 닫혀있지만, 전기기관들이 활성화 되면, 그것들이 열려, Na 양이온이 확산을 통해 다시금 세포 내부로 유입된다. 이러한 경우에 평형상태는 세포 내부가 +0.06V로 충전됐을 때 이루어진다. 총 전압 변화량은 -0.07V에서 +0.06V가 된 것이므로 0.13V라고 할 수 있다. 이러한 변화는 0.001초 만에 급속히 일어난다. 5000개의 전기생산세포(electrocytes)들이 직렬로 쌓여있기 때문에, 모든 세포들을 동시에 방전시킴으로써, 대략 5000 × 0.13V = 650V의 전기가 생성된다.
.전기뱀장어의 해부도. 전기뱀장어의 몸의 대부분은 전기기관으로 구성돼있다. 주요 기관들과 사냥 기관(Hunter’s organ)들은 전기를 생성하고 저장하는 역할을 한다. 삭스기관(Sachs’ organ)은 전기정위를 위해 사용되는 낮은 전압의 전기장을 생성한다.
.Na-K ATPase pump. 매 주기마다 2개의 K 이온들이 세포 안으로 들어오고, 3개의 Na 이온들이 세포를 빠져나간다. 이러한 과정은 ATP로부터 생성된 에너지에 의해서 이루어진다.
Related Articles
•The platypus
•Electrical design in the human body
Further Reading
•Design Features Questions and Answers
*관련기사 : 전기뱀장어 본떠…인간 몸에서 ‘전기 생산’ 길 열렸다 (2017. 12. 14. 한겨레)
https://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/823495.html
전기 뱀장어와 비슷한 새로운 종류의 발전기 (2018. 9. 3. 지속가능저널)
http://m.sjournal.kr/news/articleView.html?idxno=2200
진정한 초능력을 가진 10대 동물들 (2017. 10. 29. 매거진K)
https://magazine-k.tistory.com/518
전기뱀장어 전기 모아서 발전? (2019. 4. 1. 아시아경제)
https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=13396875&memberNo=4770981
860볼트 고전압으로…아마존 전기뱀장어의 협동사냥 (2021. 1. 15. 한겨레)
https://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/ecology_evolution/978933.html
References and notes
1.Piper, R., Extraordinary Animals: An Encyclopedia of Curious and Unusual Animals, pp. 40–42, Greenwood Press, USA, 2007.
2.Fuel cell that uses bacteria to generate electricity, Science News, 7 January 2008; sciencedaily.com.
3.Power [watts] = potential difference [volts] × current [amps].
4.Electric Eel, Cleveland Metroparks Resource Library; resourcelibrary.clemetzoo.com/animals/164. Last accessed July 2013.
5.See e.g. our article on the black ghost knifefish, Creation 15(4):10–11, 1993; creation.com/knifefish.
6.Alves-Gomes, J.A., The evolution of electroreception and bioelectrogenesis in teleost fish: a phylogenetic perspective, Journal of Fish Biology 58(6):1489–1511, June 2001.
7.Hopkins, C.D., Convergent designs for electrogenesis and electroreception, Current Opinion in Neurobiology 5:769–777, 1995.
8.Sullivan, J.P. et al., Two new species and a new subgenus of toothed Brachyhypopomus electric knifefishes (Gymnotiformes, Hypopomidae) from the central Amazon and considerations pertaining to the evolution of a monophasic electric organ discharge, Zookeys 327:1-34, 2013.
9.Science News, AC or DC? Two newly described electric fish from the Amazon are wired differently, 28 August 2013; sciencedaily.com.
10.Hopkins, ref. 7, p. 775.
11.Thomas, B., ATP synthase: majestic molecular machine made by a mastermind, Creation 31(4):21–23, October 2009; creation.com/atp-synthase.
12.See Wieland, C., World Winding Down: A layman’s guide to the Second Law of Thermodynamics, Creation Book Publishers, Powder Springs, GA, 2013.
번역 - 정윤상
링크 - http://creation.com/electric-eel
출처 - Creation 36(1):28–31, January 2013.
바다의 카멜레온인 갑오징어는 스텔스 기술도 갖고 있었다.
(Smart and Stealthy Cuttlefish)
Frank Sherwin
(바다의 카멜레온이라 불려지는) 갑오징어(Cuttlefish, Sepia officinalis)는 두족류(cephalopods)라 불리는, 갑오징어목(Sepioidea)에 속하는 생물이다. 두족류처럼 이 갑오징어는 화석기록에서 갑자기 출현한다. 두족류의 진화론적 조상은 알려져 있지 않다. 갑오징어는 그들의 주요 이동방법인 수압추진(hydropropulsion)을 사용하여 꽤 활발히, 그리고 극도로 민첩하게 움직인다.
많은 동물학자들은 갑오징어를 가장 영리한 무척추동물 종의 하나로 간주하고 있다. 이것은 진화론적 개념으로는 상당한 문제가 된다. 진화론자들은 지성(intelligence)은 사회적 상호작용(social interactions)과 긴 수명을 통해서 진화되었다고 생각하고 있다. 그러나 갑오징어는 두족류이다. 그들은 복잡한 사회생활을 하지 않고, 단지 일 년 정도의 수명((나비의 수명 정도)을 가지고 있다. 그렇다면 갑오징어는 어떻게 그렇게 현명하게 되었을까?
덧붙여서, 갑오징어는 일종의 시각적 슈퍼파워를 가지고 있다. 그들은 사람이 볼 수 없는 약한 파장의 정보를 알 수 있다. 간혹 전기장(electric fields)으로 구성된 빛은 우선적으로 어떤 방향으로 정렬하게 된다. 그 현상은 ‘편광(polarization)’이라 불려진다. 갑오징어는 편광된 빛의 방향이 변화되었을 때, 그것을 감지할 수 있다. 다른 동물들도 편광 시각을 가지고 있다. 그러나 갑오징어의 시각은 가장 최고인 것으로 나타난다. 그것은 고품질이다.[1]
불행하게도 갑오징어는 상어(sharks)와 같은 바다 포식자들에게는 양질의 맛있는 먹이감이다. 이것이 이들 바다의 카멜레온들이 위장술을 갖도록 설계된 이유이다. 그리고 최근 갑오징어에서 전기적 ‘스텔스 기술(stealth technology, 적의 레이더에 탐지되지 않도록 하는 기술)’이 발견되었다.[2] 그들은 몸에 네 부분으로부터 매우 약한 전기장을 방출한다. (이 작은 인공적 전기장은 AAA 배터리보다 약 7만5천 배 약하다). 상어는 주둥이에 정렬되어 있는 민감한 탐지기들을 사용하여, 이러한 초미세한 전기장 방출을 감지할 수 있다.
갑오징어는 이것에 대해 어떤 조치를 취할까? 갑오징어가 상어를 감지하면 즉각적으로 움직임을 멈추고, 외투막(등 위에 있는 연부조직의 커다란 주름)을 엄하게 단속하면서, 팔들과 함께 몸체 구멍들을 덮어버린다. 이것은 갑오징어의 전기 방출을 감소시킨다. 갑오징어의 누설된 전기신호의 차단은 포식자로부터 발견될 가능성을 낮추어 잡아먹힘을 모면하게 된다.
그러므로 매혹적인 갑오징어는 잡아먹힘을 피하기 위한 두 가지 방법을 가지고 있다. 하나는 1초 보다 빠르게 작동되는 시각적 위장술이고, 또 하나는 최근에 발견된 전기적 스텔스 기술이다. 갑오징어의 경이로운 위장술과 스텔스 기술 등은 방향도 없고, 목적도 없고, 지성도 없는, 무작위적인 과정인 돌연변이에 의해서 우연히 생겨날 수 없어 보인다. 그것은 설계자에 의해서 지적으로 설계되었음을 가리키고 있다.
References
1.Temple, S. High definition polarization vision discovered in cuttlefish. Bristol Vision Institute News. Posted on bristol.ac.uk on February 24, 2012, accessed December 20, 2015.
2.Duke University. Camouflaged cuttlefish employ electrical stealth: Electrical masking used in addition to visual camouflage. ScienceDaily. Posted on sciencedaily.com on December 2, 2015, accessed December 20, 2015.
*Mr. Sherwin is Research Associate, Senior Lecturer, and Science Writer at the Institute for Creation Research.
*추천 : Masters of Disguise
https://answersingenesis.org/aquatic-animals/masters-disguise/
*관련기사 : 바다의 카멜레온 ‘갑오징어’ (2014. 7. 1. 사이언스타임즈)
엑스맨의 과학기술, 현실화될까 (2017. 10. 16. 사이언스타임즈)
갑오징어 모방 카메라, 원하는 곳만 선명하게 본다 (2023. 2. 16. 조선비즈)
https://biz.chosun.com/science-chosun/science/2023/02/16/ZWAYPBECGVAVNHIXCVQBCJBE2U/
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.icr.org/article/9100
출처 - ICR News, 2016. 1. 11.
도마뱀에서 발견되는 경이로운 특성들은 지적설계를 가리킨다.
(Lizards that Leap Over Evolution)
David F. Coppedge
진화론자들에게는 덜 진화된 생물일 수 있는 어떤 도마뱀들은 세계 챔피언들이다.
세계에서 가장 빠른 혀 : National Geographic(2016. 1. 5) 지에 의하면, 카멜레온(chameleon)은 세계에서 가장 빠른 혀를 가진 생물이라는 것이다. 카멜레온의 경이로운 성능의 혀는 초당 3,000프레임을 촬영하는 고속카메라를 사용하여, 카멜레온이 곤충을 낚아채는 것을 관측하던 연구자들을 놀라게 했다. 이 느릿하게 움직이는 것처럼 보이는 도마뱀은 파충류, 조류, 포유류를 포함하는 그룹인 양막류(amniotes)에서 가장 빠른 가속력과 파워를 가지고 있었다.
작은 카멜레온은 커다란 카멜레온과 동일하게 수행할 뿐만 아니라, 많은 경우에서 그들의 혀는 더 빠르고 강력함을 보여주었다.
예를 들어, 실험에서 가장 작은 혀를 가진, 멸종 위기에 처한 탄자니아의 카멜레온인 Rhampholeon spinosus의 혀는 중력가속도의 264배나 되는 최고 가속도를 낼 수 있었다. 만약 그것이 자동차(car)라면, 카멜레온의 혀는 정지 상태에서 1/100초 만에 시속 97km로 가속화될 수 있다.
Science Magazine(클릭하면 영상을 볼 수 있음) 지는 자신의 몸체 길이의 두 배까지 혀를 확장시키는 카멜레온의 영상을 보여주고 있다. 과학자들은 혀의 발사추진력이 14,000watts/kg인 것으로 계산했는데, 이것은 치타와 가지뿔영양(pronghorns)을 포함하여, 모든 육상 척추동물에서 가장 높은 출력 파워였다. 그러면 진화론적으로 이 혀는 어떻게 진화되었을까? 작은 카멜레온은 큰 개체보다 자기 몸 크기에 비해 더 큰 혀를 갖고 있다. 그렇다면, 작은 카멜레온은 더 진화한 것인가? 왜냐하면 큰 몸을 가진 개체는 생존하기 위해서 더 많은 먹이를 소비해야하는 핸디캡을 갖고 있기 때문이다. Live Science 지는 한 진화론자의 의견을 인용하고 있었다 : ”그것은 신진대사적 제약에 의해서 구동된 형태학적 진화의 사례이다.” 그렇다면, 왜 뿔도마뱀과 뱀은 이러한 능력을 갖지 못했는가? 진화론자들은 어떠한 증거도 없이, 단지 ”그랬을 것이다”라는 추정 이야기만을 늘어놓고 있는 것이다.
학습하는 도마뱀 : 호주에 고아나(goannas)라 불리는 왕도마뱀(Monitor lizards)을 그들의 개체수를 위협하는 외래 생물종인, 독이 있는 수수두꺼비(cane toads)를 먹지 않도록 훈련되어 있었다. BBC News(2016. 1. 6)는 보도했다. ”연구에 의하면, 왕도마뱀은 경험으로부터 학습하는 능력을 가지고 있으며, 그 지식을 오랜 기간 동안 보유할 수 있음을 가리키고 있다.” 왕도마뱀은 진화론자들이 생각하고 있는 것처럼, 바다로부터 새롭게 진화하여 육상으로 올라온, 원시적인 사지동물이 아니었다.
도마뱀붙이를 모방한 타이어 : 도마뱀붙이(gecko)는 생체모방공학(biomimetics)의 아이콘으로 알려져 있다. Science Daily(2016. 1. 4) 지에서 보도된 한 기사는, 도마뱀붙이의 발가락(toes)이 갖고 있는 놀라운 접착력에 대한 창조적인 모방을 보도하고 있었다. ”도로에 더 큰 접착력을 갖도록 설계된 새로운 형태의 자동차 타이어를 상상해보라.” 그 기사는 유럽 물리학회지(European Physical Journal)에 게재된 논문에 근거한 것이다. 차력사들은 뾰족한 못들이 박혀있는 널빤지 위에 편안하게 누워있곤 한다. 연구자들은 이것을 응용하여, 직경과 높이에 있어서 모두 정밀한, 기둥 패턴을 가지는, 매끄러운 실리콘 구(smooth silicon sphere)와 부드러운 질감의 실리콘 표면 사이의 접촉 연구를 위한 모델을 개발했다. 이것은 도마뱀붙이의 발 위에 있는 털의 효과와 유사한 것으로서, 반데르발스 힘(van der Waals forces)을 사용하여, 표면에 가볍게 앉거나 누를 때에 부착력을 만들어낼 수 있다. ”자연은 작은 크기의 다중 털로 뒤덮여진, 도마뱀붙이의 발과 같은, 경이로운 조절 가능한 부착력을 보여주는 사례들로 가득하다.”
이 이야기들 모두에서 초점이 맞춰지고 있는 것은 지적설계(Intelligent design)이다. 동물들을 자세히 연구한다면, 응용할 수 있는 놀라운 것들은 발견하게 된다. 사람들이 모방하려고 하는 그러한 경이로운 기능들이 방향도 없고, 지성도 없고, 목적도 없는, 무작위적인 돌연변이로, 어쩌다 우연히 생겨날 수는 없어 보인다. 더욱이 다음 세대로 전해줄 수 있는 유전정보가 DNA 내에 우연히 생겨날 수는 없어 보인다.
*관련기사 : 도마뱀에서 배운 수술봉합테이프 (2016. 10. 26. ScienceTimes)
美 스탠포드대, 도마뱀에서 영감 얻은 '로봇핸드' 개발 (2021. 12. 17. 로봇신문)
https://www.irobotnews.com/news/articleView.html?idxno=27234
사막 도마뱀에서 영감을 얻은 화성 탐사용 4족 로봇 (2023. 2. 6. 로봇신문)
http://m.irobotnews.com/news/articleView.html?idxno=30723
한인 과학자 참여 '도마뱀 꼬리 역설' 풀었다 (2022. 2. 18. 연합뉴스)
https://www.yna.co.kr/view/AKR20220218074600009
도마뱀이 위급 시 꼬리를 빨리 자르는 비결은 (2022. 2. 20. 동아사이언스)
https://m.dongascience.com/news.php?idx=52484
번역 - 미디어위원회
링크 - http://crev.info/2016/01/lizards-that-leap-over-evolution/
출처 - CEH, 2016. 1. 6.
