철 토스트 결합이 오랜 연대 개념을 구조할 수 있을까? : 화석에 남아있는 생체물질을 설명해보려는 시도

미디어위원회
2023-06-14

철 토스트 결합이 오랜 연대 개념을 구조할 수 있을까?

: 화석에 남아있는 생체물질을 설명해보려는 시도

(Does Iron Toast Union Rescue Long Ages?)

by Brian Thomas, PH.D.  


     수억 수천만 년 전의 것으로 주장되는 화석에서 아직도 원래의 연부조직(soft tissues)과 생체물질(biochemicals)들이 남아있는 수수께끼는 상당한 시간이 지났음에도 여전히 풀리지 않고 있다. 생화학자들은 분해 속도 연구를 통해, 생체물질들이 최상의 조건에서도 1백만 년 동안 지속될 수 없다는 것을 보여주고 있다. 반면에 고생물학자들은 수억 수천만 년 전의 것으로 말해지는 화석들에서 생체물질들을 계속해서 발견하고 있다. 한 새로운 보고서는 또 다시 이러한 수명이 짧은 생체물질들이 어떻게 예상되는 보존 수명을 훨씬 뛰어넘어, 아직도 '살아있을(남아있을)' 수 있는 지를 설명해보려고 시도하고 있었다.


노스캐롤라이나 주립대학 박사 과정 학생인 랜든 앤더슨(Landon Anderson)은 화석이 되기까지 매장된 사체 내부에서 일어나거나, 일어났거나, 일어날 수 있는 생화학적 반응들을 Earth Science Reviews 지에 발표했다.[1] 이 보고서는 가장 널리 알려진 두 보존 메커니즘이 서로 경쟁하는 것이 아니라, 서로 보완하여, 조직을 오랫동안 보존하는 데 도움이 됐을 것이라는 아이디어를 전하고 있었다.

한 가지 널리 알려진 메커니즘은 철(iron) 원자가 단백질을 포함한 생화학 물질을 교차 연결하여, 더 크고 단단한 분자로 만들었기 때문이라는 것이다. 또 다른 메커니즘은 오븐에서 당과 지질이 빵 껍질로 변하는 것과 같은(토스트처럼 구워지는) 종류의 반응이 일부 화석에서도 일어났다는 것이다. 두 모델 모두 원래의 생화학 물질을 직접 보존하지는 않는다. 대신 포름알데히드(formaldehyde)가 하는 것처럼, 생체물질을 변형시켜 원래의 형태만 보존할 수 있게 하는 것이다.

앤더슨은 이 두 모델이 연속적으로 일어나, 일련의 화학 반응들의 집합을 나타냈다고 주장한다. 철이 먼저 생체분자를 교차 연결한 다음, 토스트 반응과 다른 반응이 뒤따를 수 있었다는 것이다. 이제 두 보존 메커니즘에 대한 논쟁을 다시 활성화시키면서, 이 상당 기간 내려오던 수수께끼가 마침내 해결책을 찾았는가?


이 화학적 결합의 한 가지 단점은 철 모델이나, 토스트 모델 모두 실제 데이터를 자체적으로 설명하는 데는 실패하고 있다는 것이다. 이러한 주장은 과학적으로 방어할 수 없음에도 불구하고, 생화학으로부터 수억 수천만 년을 구출할 구조 장치가 필요한 사람들에게 공감을 불러일으킬 것으로 예상된다. 왜 방어가 불가능할까?

첫째, 두 모델 모두 관련 결과를 단독으로 설명하지 못한다. 두 모델을 결합하는 것은 새는 양동이에 물을 붓고, 다른 새는 양동이로 그 물을 붙잡으려고 하는 것과 같다.

철 모델은 대답하지 못하는 질문이 존재하여, 의문시되고 있다. 충분한 철이 어디에서 왔는가? 그리고 뼈 속에 묻혀있거나, 혈관의 외부 표면에 있는 콜라겐은 어떻게 철이 작용할 수 있었는가? 실험실에서와 반대로, 왜 철은 화석에서 화학적 분해보다 훨씬 더 많이 단백질 가교반응(protein cross-links)을 촉매했는가?[2]

또한 토스트 모델도 신중한 과학자들이 관심을 가져야 할 문제가 있다. 예를 들어, 이 일련의 반응이 원래의 생체 단백질을 "발전된 최종 산물"(즉, "토스트")로 변환시켰다면, 화석들에서 발견되는 실제 변환되지 않은 단백질들은 무엇인가?[3] 토스트 되지 않은 생체물질들은 어떻게 남아있을 수 있었는가?

이 두 가지 모델 모두 경험적으로 검증되지 않았기 때문에, 각각 많은 추측들로 이루어진 가설에 불과하다. 두 모델을 통합하려는 시도도 동일한 논리가 적용된다.


사실, 저자 자신도 무의식적으로 이 점을 인정하고 있는 것처럼 보인다. 이 연구는 다양한 가교반응에 대해 많은 페이지를 할애하고 있었다. 가교반응은 화학적으로 파괴된다는 규칙에 대한 예외가 된다는 것을 인정할 뿐이다. 앤더슨은 "유사하게, 이 화학적 체제 내에서 존재하는 화학 반응은 잠재적으로 연부조직 형태를 보존할 수 있지만, 시간이 지남에 따라 연부조직을 구성하는 생체분자들은 점차적으로 분해될 것으로 예측된다"라고 썼다.

그렇다면 어떻게 분해되는 것이 보존될 수 있었을까?

이 핵심적 질문에 대한 답변으로, 앤더슨은 가교화된 생체물질이 아직 가교화되지 않은 근처의 생체 분자들을 보호할 수도 있었을 것이라고 제안한다. 그는 썼다 : "현장 혼성화(즉, 가교)를 통해, 변형을 피한 콜라겐 펩타이드의 작은 부분(아마도 콜라겐 분자의 보호된 부분 내에서 가능한)이 플라이오세와 중생대 표본에서 보고된 콜라겐 서열을 설명할 수도 있을 것"이라고 썼다. 그럴 수도 있고, 아닐 수도 있다는 것이다. 실제로는 아니다.


이러한 일련의 화학 반응들이 끊임없이 일어난다는 저자의 광범위한 개념을 고려할 때, 땅속에서 더 많은 시간이 지날수록, 원래의 생체물질은 오래 전에 사라졌을 가능성이 높다. 또한 이미 측정된 생화학적 물질의 분해 속도가 이상적인 조건에서 100만 년 이상 지속되지 않는다는 점을 고려할 때[4], 측정되는 파괴적인 화학(분해) 반응들이 무기한 중단될 수 있는 과학적 이유가 없다.[5]

실험실에서 누군가가 철 모델, 토스트 모델, 또는 두 모델 동시에 대해 인공적인 분해 실험을 실시하여, 분해 동역학(decay kinetics)을 측정하기 전까지는, 화석에 남아있는 원래의(즉, 가교되지 않고 구워지지 않은) 연부조직을 설명하려는 이 모델들은 기껏해야 가설에 불과하며, 최악의 경우 속임수일 수 있다. 현재 100여 개가 넘는 논문들이 오래 전 화석들에서 원래의 생체물질들이 남아있음과 생화학적 서명들을 보고하고 있다. 여기에는 제1형 콜라겐(type I collagen), 오스테오칼신(osteocalcin), 오브알부민(ovalbumin), 라미닌(laminin), 헤모글로빈(hemoglobin), 심지어 염색체(chromosomes)를 포함하여, 골기질(bone matrix), 키틴질 표피(chitinous cuticles), 혈관(blood vessels) 같은 온전한 전체 조직이 포함된다. 수억 수천만 년의 장구한 연대를 구해보려는 또 다른 시도는 실패한 것처럼 보이며, 이들 원래의 생체물질들은 여전히 그 어느 때보다 신선해 보인다.[6]


References

1. Anderson, L.A. 2023. A chemical framework for the preservation of fossil vertebrate cells and soft tissues. Earth Science Reviews. 240: 104367.

2. Anderson, K. Dinosaur Tissue: A Biochemical Challenge to the Evolutionary Timescale. Answers in Depth. Posted on answersingenesis.org October 20, 2016, accessed May 4, 2023.

3. Thomas, B., S. Taylor, and K. Anderson. Some strengths and weaknesses of the polymer shield explanation for soft tissue fossils. Journal of Creation. 33(2): 9-12.

4. Buckley, M. and M. J. Collins. 2011. Collagen survival and its use for species identification in Holocene-lower Pleistocene bone fragments from British archaeological and paleontological sites. Antiqua. 1 (1): e1.

5. Anderson might disagree with this. He wrote, “Tissues preserved via such a mechanism [desiccation (drying out)] are known to persist indefinitely…” This is not known at all. He cites two studies in support of this bizarre statement. In one study, authors found no change in moisture content in mummified human bodies measured over three months. (See Lennartz, A. M. D., Hamilton, and R. Weaver. Moisture Content in Decomposing, Desiccated, and Mummified Human Tissue. Forensic Anthropology. 3(1): 1-16.) Is it responsible science to conclude from a three month-long study that a naturally mummified animal (fossil) would therefore have avoided the laws of chemistry for tens of millions of years? In the real world, moisture migrates throughout the upper earth’s crust, further highlighting the straw-grasping nature of this statement.

6. Thomas, B. and S. Taylor. 2019. Proteomes of the past: the pursuit of proteins in paleontology. Expert Review of Proteomics. 16 (11-12): 881-895.

*Dr. Brian Thomas is Research Scientist at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in paleobiochemistry from the University of Liverpool.


*참조 : 철이 공룡 화석의 단백질을 수천만 년 동안 보존했는가? : 공룡 뼈의 연부조직을 설명해보려는 주장의 문제점

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출처 : ICR, 2023. 5. 18.

주소 : https://www.icr.org/article/iron-toast-union/

번역 : 미디어위원회



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