라이니 처트 미화석에서 진화론은 실패하고 있었다

미디어위원회
2023-04-27

라이니 처트 미화석에서 진화론은 실패하고 있었다.

(Search for Evolution in Rhynie Chert Microfossils Is Rootless and Fruitless)

by Jerry Bergman, PhD


      최근 분자 수준에서 매우 잘 보존된 화석이 발견되었다. 그것들은 진화와 창조 중에 어떤 것을 지지할까?


  최근 “초기 생명체를 이해하기 위한 ‘로제타 스톤(Rosetta Stone)’”이라고 불리는 화석에 대한 조사는 "세계적으로 유명한 화석 창고"라는 수식어가 등장하고 있었다. 진화론자들은 이 화석이 "지구의 초기 생명체에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있을 것"이라고 추측하고 있었다.[2] 진화론자들은 스코틀랜드 북동부 시골에서 발견된 이 화석의 연대를 4억 년 전(초기 데본기)으로 평가하고 있었다. 진화론자들은 이 화석이 이전에 발견된 어떤 화석보다도 분자 수준에서의 생명체의 잔재를 더 잘 보존하고 있다는 사실에 흥분하고 있었다.

1912년에 발견되었지만, 새로운 화학분석 방법이 등장하면서, 100년이 넘은 화석에 대한 새로운 조사가 시작되었다. 로제타 스톤이 이집트학자들에게 이집트 상형문자를 현대어로 번역하는데 도움을 주었던 것처럼, 진화론자들은 이 화석의 화학 분석을 통해서, 식물 뿌리의 진화와 같은 초기 생명체의 생물학을 이해할 수 있을 것이라고 믿고 있었다.


화석 발견

라이니 화석 생태계는 스코틀랜드 라이니(Rhynie)의 애버딘셔(Aberdeenshire) 마을 근처에서 발견되었다. 이 화석은 실리카(silica, 규산)로 구성된 단단한 암석으로 둘러싸인, 광물화된 생물학적 물질들로 구성되어 있었는데, 사람들은 이를 처트(chert, 각암)라고 부른다. 처트는 용융되지 않고, 응집력 있는 덩어리로 가열되어 변형된 규화물(siliceous sinters)이다. 열원은 옐로스톤 국립공원에 있는 것과 유사한, 온천과 간헐천으로 추정된다.

연구자들은 적외선을 사용한, 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법으로 분석하여, 처트 내의 세포, 조직 및 유기체 내의 분자 구조를 확인했다. FTIR 미세 분광법과 같은 진동 방법은 화석 유기물을 조사하는데 사용되는 주요한 도구이다.[3] 이 방법은 고대의 화석화된 유기물질에서 메틸, 메틸렌, 카르보닐, 카르복실, 방향족 및 기타 분자 부분의 차이를 감지하여, 곰팡이, 박테리아, 및 기타 생명체를 구별할 수 있다. 이들 화합물은 유기물질 근원에 따라 달라지므로, 전구체 생체분자의 원래 구성을 밝혀낼 수 있다. 또한 이 분석을 통해 화석화 과정과 그 이후에 발생한 화학적 변화의 경로를 파악할 수 있다.

그림 1. 라이니 처트의 한 석판. <From Wikimedia Commons>


사용된 실험 절차

감쇠전 반사(ATR) FTIR 미세분광법을 사용하여, 라이니 처트 군집에서 나온 총 49개의 개별 화석들을 분석했다. 지질, 당, 단백질의 화석화 산물을 기반으로, 원핵생물(시아노박테리아)과 진핵생물 조직 간의 차이를 확인했다. 데본기 및 실루리아기 퇴적물에서 발견된 이 유기체들은 조류와 곰팡이의 특징을 모두 갖고 있었다.

새로운 발견은 이 유기체가 이전에 가정됐던 이끼(lichens)나 곰팡이(fungi)가 아니라, 새로운 유기체일 가능성이 높음을 나타냈다.[4] 빠른 비침습적 ATR 방법은 "서로 다른 생명체를 구별하는 데에 사용될 수 있으며, 이는 지구 초기 생명체의 다양성을 들여다볼 수 있는 독특한 창을 제공해준다"는 것이다.[5] 그런 다음 연구팀은 다양한 유기체를 분류하려는 알고리즘을 사용하여 컴퓨터에 데이터를 입력했다. 이 데이터 분석을 통해 얻은 정보는 다른 화석 함유 암석의 데이터 세트를 분류할 수 있는 잠재력을 제공한다. 이 방법에는 다음과 같은 문제점이 존재한다.

형태학적 데이터만으로는 멸종된 생물의 관련성(affinities)을 해결하기 어려운 경우가 많다. 탄소질 표본의 화학적 분석은 기존의 접근법을 보완할 수 있지만, 적절한 양성 대조군이 부족하기 때문에, 고대의 열변형 유기물에서 분류군별 신호를 찾는 것은 어렵고 논란의 여지가 있다.[6]

그럼에도 불구하고, 미세 분광분석은 시료 샘플을 진핵생물과 원핵생물(시아노박테리아)로 효과적으로 분리할 수 있었다. 연구자들은 현재 다변량 통계(multivariate statistics)와 기계학습(machine-learning)을 통해 원핵생물과 진핵생물을 구분하고, 침전물 내 실리카(SiO2)의 압도적인 영향에도 불구하고, 진핵생물 조직 유형을 판별할 수 있는 방법을 연구하고 있다. 이 연구는 또한 다음을 입증했다.

라이니 처트에서 세포, 조직, 유기체, 그리고 분자 정보들이 인상적으로 정교하게 보존되어 있다는 사실을 밝혀냈다. 이러한 결과는 처트에서 유기물 화석의 친화성을 조사하기 위한 적외선 분광법의 사용을 검증하는, 하나의 강력한 양성 대조군을 제공한다[7].

그림 2. 라이니 처트 석판. <From Wikimedia Commons>


이 "세포, 조직 및 유기체의 정교한 보존"은 진화론자들이 화석에 부여하고 있는 나이, 즉 4억 년이라는 연대를 고려할 때 특히 인상적이다. 화석의 뛰어난 보존 상태를 설명할 수 있는 한 가지 훌륭한 가능성은 화석의 연대가 훨씬 젊다는 것이다. 그러나 이는 발견된 화석에 대한 논의에서 전혀 고려되지 않고 있다. 데본기 및 실루리아기 지층에서 발견되었다는 점을 제외하고, 4억 년이라는 연대에 어떻게 평가되었는지에 대한 논의도 이루어지지 않았다.


1912년 지질학자 윌리엄 맥키(William Mackie) 박사가 발견한 이 화석지에 대해 알려진 다른 세부 사항들은 많지 않다. 1910년부터 1913년까지 맥키는 애버딘셔(Aberdeenshire)의 라이니(Rhynie) 지역을 광범위하게 연구하면서 많은 식물들을 함유하고 있는 처트들을 발견했다.[8] 안타깝게도 본인이 참고한 문헌들에는 정확한 발견 장소와 시기에 대한 세부 사항이 기록되어 있지 않았다.


진화론적 동기

라이니 처트 화석을 연구하는 동기 중 하나는 어떻게 생물 발생이 일어날 수 있었는지에 대한 통찰력을 얻기 위해서라는 것이다. 이를 뒷받침하는 한 가지 이유는 천체고생물학적(astropaleontological) 연구가 생명체의 자연발생 이론과 관련이 있다는 것이다. 그 이유는 화성 및 지구와 같은 행성에서 생명체의 초기 진화에 대한 진화론적 가정과 라이니 지역 사이에는 유사점이 있기 때문이라는 것이다.[9] 라이니 처트의 놀라운 보존 수준(그림 1과 2)은 이를 잘 뒷받침할 수 있으며, 심지어 매우 미세한 세포 모습과 연부조직까지로 확장되고 있다.

연구팀은 라이니 지역의 화석들은 오늘날 지구상의 생명체보다 더 원시적일 것이기 때문에, 초기 생물 진화의 세부 사항을 파악하는데 도움이 될 수 있을 것이라고 가정하고 있었다. 그러나 이러한 "더 원시적인 생명체"라는 결론을 뒷받침하는 근거는 내가 조사한 참고문헌 어디에도 자세히 설명되어 있지 않았다.


식물 진화를 지지하지 않고 있었다.

처트 연구의 또 다른 동기는 식물 진화 이론을 뒷받침하는 것이었다. 한 식물의 근계(root-system)에서 다른 계통의 근계로 진화했다는 증거를 찾지 못한 진화론자들은 현존하는 관다발식물(vascular plants)에는 적어도 두 개의 독립적인 뿌리의 기원이 있다고 제안했었다.[10] 연구자들은 이렇게 썼다 :

육상식물의 계통발생학적 틀에서 화석 특성들을 매핑하면, 현존하는 관다발식물 중 적어도 두 개의 독립적인 뿌리 기원이 있었음을 알 수 있다. 즉, 한 번은 석송문(lycophytes)에서, 다른 한 번은 진엽식물(euphyllophytes, 양치류 및 종자식물)에서 독립적으로 발생했다. (석송문과 진엽식물은 관다발식물이 분화한 후 살아남은 유일한 두 계통이다). 라이니 처트에 보존된 멸종된 종들 사이에서 적어도 두 가지의 뿌리 구조 유형이 발견된다. 첫째는, 뿌리가 결여되어 있고, 헛뿌리(rhizoids, 가근)를 발달시켜, 수평축을 발달시킨 종이다. 둘째는, 현존하는 석송문의 뿌리와 유사하게 근모와 근관이 결여되어 있는, 아스테록실론 마키에이(Asteroxylon mackiei)의 뿌리 축이다.[11].

이 결론에 도달하는 데 사용된 근거에는 다음과 같은 개념이 포함된다.

뿌리는 현존하는 거의 모든 관다발식물에 존재하지만, 형질 진화의 분석에 따르면, 뿌리는 관다발 계통의 특성으로 정의되는 공통조상에 공유되어 있지 않음을 가리킨다. 여러 증거들은 뿌리가 관다발식물 사이에서 적어도 두 번 독립적으로 진화했다는 가설과 일치한다.... 현존하는 모든 관다발식물의 예측되는 공통조상은 뿌리가 없는 것으로 추정된다. 이는 뿌리의 발달은 석송문과 진엽식물 계통이 갈라진 후, 두 번 독립적으로 진화한 파생형질임을 시사한다.


요약

라이니 처트 화석 연구는 덜 발달된 뿌리에서 더 발달된 뿌리로 진화했다는 어떠한 증거도 보여주지 않을 뿐만 아니라, 실제로 증거가 결여되어 있다는 것을 알려준다. 이로 인해 진화론자들은 원시 뿌리시스템(근계)이 고도로 발전된 뿌리시스템으로 직접 진화하지 않았다는 결론을 내릴 수밖에 없었다. 따라서 그들은 두 시스템이 별도로 각각 진화했다는 임시방편적인 설명을 해야만 했다. 별도의 진화에 대한 증거는 발견되지 않고 있기 때문에, 진화론을 철석같이 믿고 있는 연구자들은 발견된 증거를 설명하기 위해서, 또 다른 보조 가정을 채택해야만 했다.


References

[1] University of Edinburgh. Fossil site is ‘Rosetta Stone’ for understanding early life. Science Daily, 17 March 2023.

[2] University of Edinburgh, 2023.

[3] Tewari, Anuradha, et al. Molecular signatures of kerogens and bitumens from the Lower Devonian Rhynie chert: Insights into the botanical affinity of the earliest land plants. 22nd EGU General Assembly, held online 4-8; id.18997https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020EGUGA..2218997T/abstract, May 2020.

[4] Loron, C.C., et al. Molecular fingerprints resolve affinities of Rhynie chert organic fossils. Nature Communications 14(1387); DOI: 10.1038/s41467-023-37047-1, 13 March 2023.

[5] Loron, C.C., et al. 2023.

[6] Loron, et al., 2023.

[7] Loron, et al., 2023.

[8] Trewin, Nigel. History of research on the geology and paleontology of the Rhynie area, Aberdeenshire, Scotland. Earth and Environmental Science Transactions of The Royal Society of Edinburgh 94(4):285-297. Published online by Cambridge University Press, 26 July 2007.

[9] Preston, Louisa J., and Matthew J. Genge. The Rhynie Chert, Scotland, and the search for life on Mars. Astrobiology 10(5):549–560, 12 July 2010.

[10] Hetherington, Alexander J., and  Liam Dolan. Rhynie chert fossils demonstrate the independent origin and gradual evolution of lycophyte roots. Current Opinion in Plant Biology 47:119-126, February 2019.

[11] Hetherington and Dolan, 2019, p. 119.


*참조 : 식물 뿌리의 기원은 창조를 가리킨다.

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숲의 교향곡 : 식물들은 생존경쟁을 하는 것이 아니라, 서로 돕고 있었다.

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출처 : CEH, 2023. 3. 30. 

주소 : https://crev.info/2023/03/rhynie-chert/

번역 : 미디어위원회



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