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후추나방에서 밝혀진 새로운 사실 : 생물의 색깔 변화는 설계되어 있었다.

미디어위원회
2020-03-17

후추나방에서 밝혀진 새로운 사실 : 생물의 색깔 변화는 설계되어 있었다.

(Peppered Moth Color Changes Are Engineered)

by Randy J. Guliuzza, P.E., M.D.


       많은 사람들은 18세기와 19세기 영국의 산업혁명 동안, 석탄 그을음의 증가로 후추나방(peppered moths)에서 검은 색깔로의 변화가 일어났다는 이야기를 들어보았을 것이다. 후추나방 이야기는 교과서에 인용된 진화론의 가장 유명한 증거 중 하나였다. 그러나 최근의 유전학적 발견은 진화론자들의 진화 이야기가 잘못된 것이었음을 다시 한번 확인해주고 있었다.

영국에서 석탄의 사용으로 건물과 나무가 검은 그을음으로 뒤덮이기 전까지, 후추나방(Biston betularia, 가지나방)은 원래는 흰색(밝은 색)의 점박이 나방이었다고 학생들은 배운다. 나무가 오염으로 인해 검은색으로 변함에 따라, 줄기에서 햇볕에 쬐고 있던 흰색 나방들은 새들에게 쉽게 잡아 먹혔다. 운 좋게도 검은 색으로 변하는 무작위적 돌연변이가 나방에 발생했다. 그 후 자연은 검은색 나방을 선택했고, 흰색 나방은 도태되었다. 이로 인해 심각한 대기오염이 끝날 때까지, 검은색 나방이 개체군을 지배하게 되었다는 것이다.

이러한 설명의 문제는 후추나방이 새들에게 먹혀질 위험이 있는 나무줄기에서 상당한 시간을 보냈는지에 관한 왜곡과 관련되어 있다.[1] 또한 과학적 설명에 자연(nature)에 대한 명백한 의인화를 포함시키고 있다. 자연이 어떤 색깔의 나방을 선택하고 제거하는 것을 결정하는 주체로서 역할을 했다는 것이다. 새로운 연구 결과는, 검은색을 유발한 "돌연변이"가 단순히 운 좋은 사고였는지, 아니면 다른 어떤 것이었는지, 의문을 제기하는 유전적 이유를 보여주었다.

2016년에 영국 리버풀 대학(University of Liverpool)의 일릭 사케리(Ilik J. Saccheri) 박사가 이끄는 유전자 연구팀은 검은색으로의 색변화는 이동 가능한 DNA 부위인 “전이인자(transposable element, 트랜스포존, 점핑유전자)"의 삽입에 의한 것임을 발견했다. ‘전이인자’는 염색체의 한 부분에서 잘려져서, 다른 위치에 삽입될 수 있는 DNA의 이동성 부위이다. 이러한 삽입은 유전자 발현을 변화시킬 수 있다. 사케리는 21,000개의 염기쌍 길이를 초과하는 DNA 일부분이 후추나방의 착색을 조절하는 DNA의 다른 부분에 삽입되었음을 발견했다. 실제로, 연구팀이 조사한 105개의 검은나방 중 103마리(98%)가 ‘전이인자’가 동일하게 삽입되어 있었다. 그러나 연구된 283마리의 흰나방에는 삽입이 없었다. DNA의 동일한 위치에 ‘전이인자’의 반복적 삽입은 검은나방에서 강한 편향성을 보여주며, 이것은 이러한 삽입이 우연한 사건에 의한 것이 아니라, 제어된 사건일 가능성을 강력하게 시사하고 있었다.

이제 사케리 팀의 최근 논문은 그들의 연구를 더 확장시키고 있었다.[3] 후추나방은 오염에 반응하여 검은색 품종의 빈도가 증가된 유일한 나방 종이 아니라는 것이다. 이 연구에서 연구팀은 유사한 색깔 반응을 보였던 다른 두 종에 초점을 맞췄다.(그림 1 참조). 진화론적 연대측정에 따르면, 나방들은 약 4천만 년 전에 서로 분기되었다. 사케리 팀은 유전자 제어 착색에 초점을 맞췄다. “흥미롭게도, 동일한 유전자(피질) 내의 변이는 후추나방의 은폐와, 헬리코니우스속(Heliconius) 나비 날개의 패턴 모방에 있어서 암화(melanism, 흑색증)를 조절한다. 이러한 유전적 수렴성은 피질과 그 주변 부위가 나비목(lepidopteran) 날개 패턴의 진화를 위한 유전적 핫스팟(hotspot)임을 암시한다”.

그들은 동일한 피질 유전자의 조절을 변화시킨 다른 두 종에서, 그 유전자가 검은 착색 반응에 관여한다는 것을 확인했다. 그들은 그러한 현저하게 유사한 유전적 병렬(genetic parallels)을 지적하면서, “우리의 결과는 가지나방 아과(subfamily Ennominae)의 추정 연대인 3000~4500만 년의 기간 동안, 자나방(geometrid moths)에서 흑색증에 대한 발달적 마스터 스위치(master switch)의 보존을 의미한다”고 말했다. 마찬가지로 모든 나방에 있는 이 추정되는 고대의 "마스터 스위치"는 19세기와 20세기의 오염에 대해 빠르고 제어된 반응을 나타내도록 했다는 것이다. 그들은 덧붙였다. “동일한 인위적 인자(석탄 그을음)에 대한 빠른 적응을 나타내는, 표현형의 병렬적 발현이 3종에서 공동으로 발생한 것은 동일한 유전자 좌에서의 유전적 변이가 있었음을 나타낸다.” 그들이 아직 알지 못하는 것은, 두 나방 종의 변화가 후추나방에서처럼, ‘전이인자’ 때문에 일어난 것인지 여부이다.

또 다른 관찰도 오염에 대한 반응이 우연한 돌연변이에 의한 것인지에 의문을 제기하는 것으로, 이 3종의 나방이 유일한 반응자가 아니었다는 것이다. 리버풀 대학의 보도 자료는 사케리가 보고한 오염에 대한 검은색 변화 반응을 광범위하게 논의하고 있었다 :

일릭 사케리(Ilik Saccheri) 교수는 다음과 같이 설명한다. “많은 사람들이 영국 후추나방의 공업 암화(industrial melanism, 산업 멜라니즘)에 대해 들어왔지만, 산업 오염의 기간 동안 100종 이상의 다른 나방들에서 검은색 형태가 증가했던 것은 널리 인식되지 않고 있다. 이것은 그들이 색깔 변화를 달성하기 위해서, 동일하거나 유사한 유전자 메커니즘에 의존하고 있을 가능성을 제기한다.”[4]

요약하면 과학자들은 이러한 발견으로 인해, 검은색 변화가 우연한 돌연변이(accidental mutation)에 의해 유발되었다는 것이 의심스러울 뿐만 아니라, 그 원인이 조절된 메커니즘일 수 있다는 점을 고려하고 있다는 것이다 : 날개 색깔변화의 유전적 핫스팟, 색깔변화의 마스터 스위치, 동일한 유전자 부위에 위치하는 ‘전이인자’, 그리고 수십 종에 걸친 빠르고 광범위한 반응 등.

ICR은 생물학적 기능을 설명하기위한 보다 과학적인 대안으로, 자연선택보다 생물학적 설계 이론을 주장해왔다.[5] 이 이론은 생물들의 성장, 신진대사, 번식, 적응... 같은 생물학적 현상들이 어떻게 기능하는지에 대한 실제적 가설이다. 이 이론의 주요 전제는 생물학적 기능들은 공학 원칙에 의해 적절하게 설명된다는 것이다. 이 이론은 이러한 연구에서 보여지는 생물들의 적응(adaptation)을 설명하기 위해서, 설계에 기초한 유기체 중심 모델을 구축했고, 이를 ‘연속적 환경 추적(Continuous Environmental Tracking, CET)’이라고 부르고 있다. 연속적 환경 추적은 생물체가 인간이 만든 공학적 센서 추적 시스템과 동일한 시스템을 사용하여, 변화되는 환경에 대해 적절하게 반응하기 위한 논리적 메커니즘이 들어있다고 주장한다. 이 모델을 지지하는 증거로서, 많은 종류의 나방들에서 보여지는 빠르고 예측 가능한 반응은 제어된 ‘연속적 환경 추적’ 반응을 뒷받침하는 것으로 볼 수 있다.


References

1. Mikkola, K. 1984. On the selective forces acting in the industrial melanism of Biston and Oligia moths (Lepidoptera: Geometridae and Noctuidae). Biological Journal of the Linnean Society. 21(4): 409-421. Hooper, J. 2002. Of Moths and Men. New York: W. W. Norton and Co., 377.

2. Arjen E. van’t Hof, A. E. et al. 2016. The industrial melanism mutation in British peppered moths is a transposable element. Nature. 534: 102-105. doi:10.1038/nature17951

3. Arjen E. van’t Hof, A. E. et al. 2019. Genetic convergence of industrial melanism in three geometrid moths. Biology Letters. 15: 20190582.

4. Arjen E. van't Hof, Louise A. Reynolds, Carl J. Yung, Laurence M. Cook, Ilik J. Saccheri. Genetic convergence of industrial melanism in three geometrid moths. Biology Letters, 2019; 15 (10): 20190582 DOI: 10.1098/rsbl.2019.0582 

5. Guliuzza, R. J. 2018. Engineered Adaptability: Adaptive Changes Are Purposeful, Not Random. Acts & Facts. 47 (6): 17-19.

6. Guliuzza, R. J. and P. B. Gaskill. 2018. Continuous environmental tracking: An engineering framework to understand adaptation and diversification. In Proceedings of the Eighth International Conference on Creationism, ed. J. H. Whitmore. Pittsburgh, Pennsylvania: Creation Science Fellowship, 158-184.

*Randy Guliuzza is ICR’s National Representative. He earned his Doctor of Medicine from the University of Minnesota, his Master of Public Health from Harvard University, and served in the U.S. Air Force as 28th Bomb Wing Flight Surgeon and Chief of Aerospace Medicine. Dr. Guliuzza is also a registered Professional Engineer.


*참조 : 점핑 유전자의 새로운 기능 

http://creation.kr/LIfe/?idx=3293797&bmode=view

후추나방은 아직도 진화하지 않고 있다.

http://creation.kr/NaturalSelection/?idx=1290314&bmode=view

굿바이, 가지나방 : 추락한 한 고전적인 진화 이야기

http://creation.kr/Textbook/?idx=1289621&bmode=view

계속해서 추락하는 가지나방의 진화 이야기

http://creation.kr/Textbook/?idx=1289663&bmode=view

도마뱀의 색깔 변화는 사전에 구축되어 있었다. : 1주일 만에 일어나는 변화는 진화론적 설명을 거부한다.

http://creation.kr/NaturalSelection/?idx=1757451&bmode=view


출처 : ICR, 2020. 2. 25.

주소 : https://www.icr.org/article/peppered-moth-changes-engineered/

번역 : 미디어위원회



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