■ bad design
꼬마들은 '왜?' 라고 묻기를 좋아한다. 회의론자들도 마찬가지다.
그러나 그들의 '왜' 라는 질문은 혜안을 얻기 위한 질문이 아니다.
그대신, 그것은 세상이 실제로 하고 있는 방법과 기독세계관에서 비롯된 이념 사이에서 발생하는 불일치들을 조명하기 위해 만들어낸 수사학적인 것이다.
이런 맥락으로, 회의론자들은 다음과 같이 질문하며 창조론과 지적설계에 대해 생각하는 것을 반대한다.
"만약 신이 생명을 창조한 것에 대한 책임이 있다면, 왜 자연계에 'bad designs' 가 너무나 많은가?"
생물학적 체계들은 어떤 목적을 가지고 설계된 것처럼 보임에도 불구하고,
회의론자들은 재빠르게 이전부터 존재한 구조체계들로부터 나온 진화 과정에 의해 서로 엉성하게 묶인 것처럼 보이는 특징들을 지적하기에 바쁘다.
그들은 만일 전지전능하고 모든 자비하신 창조주가 생명을 존재하게 만들었다면,
누구나 서투르게 설계된 체계들을 기대하지 않을 것이라고 강변한다.
반면에, 만일 진화의 과정이 생명의 기원과 역사와 설계에 대한 책임을 갖고 있다고 하면,
약간 부족하게 설계된, 서로 엉성하게 엮인 것처럼 보이는 체계는 누구나 확실하게 인정할 것이다.
이와 같은 것의 한 예는,
서로 졸작처럼 보이는 세포 내의 생물학적 구조의 하나로 미토콘드리아와 엽록체와 같은 세포소기관이다.
생명과학자들은 이러한 세포소기관에서 발견된 게놈을 그들의 진화 기원에 대한 증거로 지적한다.
이들의 아세포 요소들은 각각 그 내부(the lumen)안에 담겨진 작고 둥근 DNA 조각을 갖고 있다.
미토콘드리아 게놈은 대략 20,000 개의 염기쌍이고, 대략 35~40개의 단백질을 부호화한다.
엽록체 게놈은 대략 120,000 염기쌍이고, 60~100개의 단백질을 부호화한다.
참고로, 박테리아속 미코플라즈마 모뿔조개에서 발견된, 가장 작은 게놈으로 알려진 것은 대략 단백질500개를 틍징짓는 약 480,000의 유전 문자들로 구성되어 있다.
진화 생물학자들은 이런 두 세포소기관은 내부공생으로 알려진 과정을 통해 기원했다고 믿는다.
이런 생각에 따르면,
자유롭게 서식하던 박테리아와 고대박테리아가 내부공생으로 다른 세포 안으로 끌려 들어갔을 때,
단독세포인 미생물 사이의 공생관계를 통해 복잡한 진핵세포가 기원했다고 한다.
짐작하건데, 미토콘드리아는 Rickettsiales 으로부터 유래되고, 엽록체는 cyanobacteria 으로부터 유래된다.
일단 모세포(host cell) 안으로 끌려 들어가고, 이런 미생물들은 다른 개체 안에서 하나의 세포로 살며 모세포와 영구적 공생관계를 확립했다.
이런 과정이 일어난 후에, 삼켜진 미생물은 모세포를 위한 양식을 생산하는 내부공생을 하며 모세포와 상호의존관계를 갖게 되었다.
내부공생 가설에 따르면,
시간이 지남에 따라 세포내공생체는 게놈 감소로 간주되는 과정을 통해 세포조직으로 진화했다.
이런 감소는 새포내공생체의 게놈으로로부터의 유전자가 모조직체(host organism) 속으로 전환될 때 일어났다.
마침내 모세포는, 그 단백질을 공생체 내부로 전송하기 위해 공생체에 필요한 단백질을 생산하기 위한 장치를 진화시켰다.
내부공생이 세포소기관으로 변환되는 동안, 게놈감소는 매우 극심했다.
예를 들어, 전형적인 시아노박테리아는 2,000 유전자들을 넘게 갖고 있고, 엽록체에서 발견되는 유전자 수의 10배이다.
이러한 과정에서 비춰보면,
미토콘드리아와 엽록체의 감소된 게놈 상태는 겉보기에는 이런 두 세포소기관의 진화기원의 흔적으로 보인다.
여기서, 질문을 구한다. 이런 세포소기관의 게놈들 내의 모든 유전자들은 모세포 게놈으로 전송되지 않았을까?
몇몇 진화 생물학자들에 따르면,
이런 세포소기관의 남는 게놈들은 자연적 전환으로 볼 수 있다고 가정한다.
더 많은 시간이 있다는 가정하에, 이 전환은 결국 완전히 마치게 될 것이다.
이런 관점을 지지하는 것으로,
그들은 mitosomes 와 hydrogenosomes 과 같은 다른 세포소기관을 제시한다.
그것은 완전히 게놈이 없다.
짐작컨데, 유전자전송과정은 이런 내부공생체가 변환된 세포소기관으로 완결되었다.
그들은 유전자 전송은 이런 조직체에서 다른 단계라는 것을 암시하며,
다른 유기체로부터의 미토콘드리아 유전자들은 다른 수의 유전자를 갖고 있다는 사실을 지적한다.
세포소기관 게놈을 유지하는 것은 모세포가 상당한 비용을 지불하게 한다고 전망된다.
전형적으로, 미토콘드리아 게놈으로 부호화된 단백질을 생산하기 위해서는 수천의 단백질들이 요구된다.
이것은 불필요한 세포의 화학적 기능의 하나로 보인다.
세포질에서 모든 단백질을 생산한 후, 그것들을 세포소기관으로 전송하는 것이 더 효율적이기 때문이다.
진화생물학자들은 이런 비효율성과 낭비를 이러한 세포소기관의 진화기원에 대한 추가적 근거로 들고있다.
회의론자들은 생물학에서 다음과 같이 합리적으로 질문하는 것에 정통하다.
왜 전지전능한 자비의 창조주는 게놈을 갖고 있는 세포소기관을 생산하게 하는가.
■ 최근의 연구
스웨덴의 조사팀이 실시한 최근의 연구는 이런 질문에 대한 답을 제공한다. 1
그들의 연구는 왜 세포소기관들이 게놈을 갖고 있고 왜 이런 게놈은 비록 제한된 수이지만, 단백질을 부호화를 해야 하는 지에 대한 이유를 제공한다.
그 연구팀은 미토콘드리아와 엽록체 게놈으로 부호화된 단백질은 독특한 구조적 특징을 가지고 있다는 것을 시연했다.
이 단백질은 말하자면, 다량의 소수성 아미노산으로 구성된 세포소기관 막과 연관된 단백질이다.
만일 이러한 단백질들이 실제로 작용하는 미토콘드리아와 엽록체의 lumen 대신, 핵게놈으로 부호화 되고 세포질에서 생산된다면,
그 단백질들은 미토콘드리아나 엽록체가 아닌, 내부원형질의 망상조직(endoplasmic reticulum ,ER) 으로 전송될 것이다.
단백질을 ER 방향으로 안내하는 세포의 장치는 이러한 두 그룹의 단백질이 공유하는 일반구조기능 때문에
미토콘드리아와 엽록체로 정해져야 하는 선택 수와 ER의 단백질 사이에서 발생한 차이를 구별할 수 없다.
그래서, 미토콘드리아와 엽록체로 둘러쌓인 막들에서 적절한 단백질이 감기는 것을 보증하기 위해,
이런 생체분자들은 반드시 그 세포소기관의 안에서 생산되어야 한다.
이 요구조건은 다음과 같다.
이런 전문화된 단백질 막을 만들기 위한 세포소기관의 장치에 필요한 정보를 부호화하기 위해,
그 세포소기관들은 그들의 lumen 내의 게놈을 가져야 한다.
Endnotes:
1.Patrik Björkholm et al., “Mitochondrial Genomes Are Retained by Selective Constraints on Protein Targeting,” Proceedings of the National Academy of Sciences, USA (June 2015), doi:10.1073/pnas.1421372112.
■ 맺는말
이와 같은 생화학적 논리는 미토콘드리아와 엽록체 게놈의 구조와 기능의 필요성을 지지한다.
이런 이성적 기능의 존재를 고려하면,
미토콘드리아와 엽록체와 같은 세포소기관을 창조주의 작품으로 보는 것은 합리적이다.
대부분의 생화학적 체계와 같이, 이런 세포소기관들은 어떤 목적을 위해 설계된 것 처럼 보인다.
이제 창조론과 지적설계론 지지자들은, 회의론자가 왜 세포소기관은 게놈을 가졌느냐고 물을 때,
그에 바로 답할 근거를 갖게 되었다.
By Dr. Fazale Rana
