생명체의 열수 기원?

생명체의 열수 기원? 

(Hydrothermal origin of life?)


   몇몇 일본 연구자들은 생명체가 해저의 열수분출공에서 생겨날 수 있었다는 것을 입증했다고 주장했다. 그러나, 그들의 시뮬레이션에 의해서 만들어진 가장 복잡한 분자는 0.001%의 미미한 농도의 헥사글리신(hexaglycine) 이었다. 가장 단순한 세포로 하더라도 그 복잡성과 비교할 때, 헥사글리신은 극도로 간단하다. 주장되는 지질연대에 걸쳐 높은 온도는 어떠한 복잡한 분자도 붕괴시켰을(degrade) 것이다.


 서론

최근의 이론적 분석에 의하면, 가장 간단한 세포(생물체)도 필요한 효소들(enzymes, 긴 폴리펩타이드)을 암호화 한 최소한 256개의 유전자(genes)들을 가져야하는 것으로 밝혀졌다. 그리고 이러한 최소한의 유전자를 가진 이론적 생물체가 살아남을 수 있을지는 매우 의심스럽다. 왜냐하면, 그러한 생물체는 DNA 손상을 수리할 수 없으며, 남아있는 유전자들과의 미세한 조정 기능도 더 이상 수행할 수 없고, 복잡한 화합물을 소화시킬 수 있는 능력도 부족하고, 환경으로부터 유기 영양물질들의 복합적인 공급을 받아야하기 때문이다.  

심각한 어려움 중 하나는 모든 건축용 분자 조각들을 올바른 순서대로 연결시키는 것이다. 왜냐하면 열역학적 관점에서 단백질과 핵산과 같은 긴 분자들은 그들의 구성 단량체인 아미노산(amino acids)이나 뉴클레오타이드(nucleotides)들로 깨어지는 경향이 있기 때문이다.2 지시되지(감독되지) 않은 어떠한 에너지의 유입은 날 뛰는 황소처럼 건설적으로 작용하기보다 파괴적으로 작용하기가 쉽고, 원하지 않은 다양한 부작용들을 증가시킨다.

  

열수분출공 (Hydrothermal vents)

몇몇 연구자들은 생명체는 뜨거운 지하의 물이 바다로 쏟아져 나오는 해저의 열수분출공에서 시작되었다고 제안해왔었다. 그 생각은 열(heat)이 중합체(polymers)들을 합성하는데 도움을 줄 수 있었을 것이며, 열은 주변의 바닷물에 의해서 식혀질 것이고, 이것은 중합체들이 생성된 후에 같은 열에 의해서 파괴되는 것을 막았을 것으로 생각했기 때문이었다.

일본 나가오카의 5명의 연구원들은 유동 반응로(flow reactor)에서 그런 상태의 모의실험을 했다고 주장했다.3 그들은 24.0 MPa의 고압으로 유지되는 몇 개의 챔버들을 통하여 0.1 M의 진한 글리신(glycine) 용액 500ml을 순환시켰다. 첫 번째 챔버는 주로 200-250 °C 으로 가열되었다. 그곳으로부터 액체는 0 °C 로 유지되는 냉각 챔버로 8-12 ml/min의 속도로 주입되었다. 그리고 액체는 감압되었고, 시료들은 여러 간격을 두고 추출되었다. 전체 순환은 1-1.3 시간 만에 완료되었다. 유출물의 일부에서, 0.01M의 CuCl2가 0.1M의 글리신 용액에 가해졌고, 그것은 또한 실온에서 HCl를 가하여 pH 2.5로 조정(산성화)되었다.

 

실험 결과

가장 주목할 만한 결과가 여분의 CuCl2와 HCl을 처리한 흐름에서 일어났다. Cu2+이온은 테트라글리신(tetraglycine)의 형성(0.1% 생성)을 촉매하였다. 심지어 일부 헥사글리신(hexaglycine)도 형성되었다 (0.001% 생성). 그러나 가장 많이 형성된 생성물은 사이클릭 다이머(cyclic dimer)인 디케토피페라진(diketopiperazine)이었다. 이것의 생성은 1% 에서 최고치를 보인 후 낮아졌다. 독자들은 많은 양의 폴리글리신(polyglycines)들을 얻기 위한 최적의 조건을 위해 얼마나 많은 노력들이 있었는지에 대해서는 알지 못한다.

  

평가

팀 리더인 고이치로 마츠노(Koichiro Matsuno)는 다음과 같이 말했다.

 ”10년 동안, 해저의 열수분출공은 생명체가 시작된 장소로 생각되어 왔다. 그리고 우리는 그것을 증명할 수 있었다.” 4

그러나 실험 결과는 이것을 입증했는가? 아니다! 다음과 같은 이유들에 의해서, 마츠노의 주장은 데이터에 따른 합리적 해석을 뛰어 넘은 진화론적 믿음에 기초한 것이었다.


1. 0.1 M의 글리신의 농도는 실제 원시 스프에서 기대될 수 있는 것보다 훨씬 높았다. 실제로, 글리신 생성에 대한 원시 환경(생명체 탄생 이전)의 시뮬레이션은 아주 낮은 농도의 생성을 보였다. 또한, 만들어진 어떠한 글리신도 산소가 있는 대기에서는 산화반응에 의해 파괴될 것이다. 그렇지 않고, 만약 원시 대기에 산소가 없었다면 5, 오존층도 없었을 것이고, 이것은 자외선에 의해서 파괴되었을 것이다. 또한 점토와의 흡착, 금속 이온들에 의한 침전 또는 결합, 다른 유기분자들과의 반응들은 훨씬 더 농도를 감소시켰을 것이다. 현실적인 농도는 10–7 M 정도이었을 것이다.6


2. 열수의 상태가 이 실험에는 적합하다 하더라도, 전체적으로 그 상태는 생명체에 필요한 다른 구성물들에게는 오랜 기간 해로웠을 것이다. 예를 들어, 생명의 기원에 대한 진화론적 실험의 개척자로 유명한 스탠리 밀러(Stanley Miller)도, 중합체(polymers)들은  너무 불안정하기 때문에 뜨거운 생명체 탄생 이전의 원시 환경에서는 존재하지 못했을 것이라고 지적했다.7  밀러는 또한 RNA의 염기들은 100°C의 물에서 매우 빠르게 파괴됨을 지적했다. 그리고 아데닌과 구아닌의 반감기는 1년 정도, 우라실은 12년, 시토신은 단지 19일의 반감기를 가지고 있다.8

강렬한 열은 또한 세린(serine)과 트레오닌(threonine)과 같은 많은 복합 아미노산들을 쉽게 파괴한다.9 또 다른 문제는 생명체에 필요한 좌선형(left-handedness) 아미노산들만의 선택적 집합은 열에 의해서 파괴된다는 것이다. 즉 아미노산은 라세미화(racemized) 된다는 것이다.10  그러나 이것은 실험되지 않았다. 왜냐하면 일본 팀은 가장 단순한 아미노산인 글리신을 사용했기 때문이다. 글리신은 생명체에서 사용되는 유일한 아키랄(achiral) 아미노산이다. 그러한 다른 아미노산들에 대한 주의 깊은 실험이 이루어짐 없이, 이 실험이 설계되었다는 것은 이해할 수 없는 것처럼 보인다. 사실 그들 모두는 여러 비펩타이드 결합 반응이 일어난다는 것을 알고 있었다.  


3. 형성된 가장 긴 폴리머(또는 올리고머)는 헥사글리신(hexaglycine)이었다. 그러나 대부분의 효소들은 6개의 아미노산 잔여기보다 훨씬 많은 잔여기들을 가지고 있다 (보통 수백개). 그리고 생성된 헥사글리신도 단지 매우 소량이었다.


4. 이 실험은 단순한 호모 올리고머 (homo-oligomer, 즉 모든 단량체가 같은)를 생성하는데 불과하였다. 그러나 생명체는 서로 다른 20 종류의 아미노산들의 정확한 배열을 가진 수많은 중합체(polymers)들을 필요로 한다. 그래서 마츠노의 실험은 생명체가 필요로 하는 극도로 복잡하고 정보를 가진 중합체들에 대한 가장 최소한의 설명도 제공하고 있지 않다.

 

결론

비창조론자로서 정보 이론가인 Hubert Yockey는 20년 전에 관측했던 것을 다음과 같이 말하고 있었다. (그리고 그는 그 이후에 수정하지 않았다) :

”생명의 기원에 대한 연구는 이미 강압적으로 결론이 나있는 것처럼 보이는 점에서 독특하다. 행해져야 하는 것은 생명체가 우연히 발생하게 된 구체적인 메커니즘과 과정을 설명할 수 있는 시나리오를 발견하는 일 뿐이다. 지구 생명체의 기원이 우연히 그리고 자연적인 원인들에 의해서 저절로 탄생했다는 시나리오는, 믿음에 기초한 것이 아니라 사실에 기초하여 인정될 수 있는, 그리고 확립되고 밝혀지고 있는 사실들과 반대되는 시나리오는 아직까지 쓰여지지 않았다는 것이 결론임에 틀림없다.”11 

 

 

* 참조 :

1. 원시 환경.  http://www.creation.or.kr/library/itemview.asp?no=164

2. 생명체가 스스로 만들어질 수 없는 이유.  http://www.creation.or.kr/library/itemview.asp?no=354

3. 과학자들이 생명의 기원에 관하여 말한다.  http://www.creation.or.kr/library/itemview.asp?no=355

  

References

1. Wells, W., Taking life to bits, New Scientist 155 (2095):30–33, 1997.

2. Sarfati, J.D., Origin of life: the polymerization problem, CEN Tech. J. 12(3):281–284, 1998.

3. Imai, E., Honda, H., Hatori, K., Brack, A. and Matsuno, K., Elongation of oligopeptides in a simulated submarine hydrothermal system, Science 283(5403):831–833, 1999.

4. Matsuno, K.; cited by Elaine Lies, Reuters Nagaoka, Japan, Feb. 5, 1999.

5. The ‘strongest evidence’ for an anoxic ancient earth atmosphere is that we know chemical evolution took place, and this would have been impossible with oxygen present! The following ‘reason’ in this circular way: Walker, J.C.G., Evolution of the Atmosphere, Macmillan, NY, p. 224, 1977; Fox, S. and Dose, K, Molecular Evolution and the Origin of Life, W.H. Freeman & Co., San Francisco, pp. 45–45, 1972; cited in: Thaxton et al., Ref. 6.

6. Thaxton, C.B., Bradley, W.L. and Olsen, R.L., The Mystery of Life’s Origin, Philosophical Library Inc., New York, ch. 4, 1984.

7. Miller, S.L. and Lazcano, A., The origin of life — did it occur at high temperatures? J. Mol. Evol. 41:689–692, 1995.

8. Levy, M and Miller, S.L., The stability of the RNA bases: Implications for the origin of life, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95(14):7933–38, 1998. 

9. Gish, D.T., Origin of life: The Fox thermal model of the origin of life, Impact 33, Institute for Creation Research, March 1976.

10. Sarfati, J.D., Origin of life: the chirality problem, CEN Tech. J. 12(3):263–266, 1998.

11. Yockey, H.P., A calculation of the probability of spontaneous biogenesis by information theory, J. Theor. Biol. 67:377–398, 1977; quotes from pp. 379, 396.


번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.answersingenesis.org/docs/4170.asp ,

출처 - TJ 13(2):5–6, November 1999

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=1905

참고 : 3067|2520|2359|2698|2055|2309|2589|2533|2660|2040|1981|1905|3675|3981|4021|4055|4821|4657|4675|4843|5050|5134|5167|5217|5178|5318



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