복잡한 세포는 박테리아로부터 진화될 수 없었다.

복잡한 세포는 박테리아로부터 진화될 수 없었다. 

(Study Demonstrates Complex Cells Could Not Evolve from Bacteria)


     자연주의자(진화론자)들이 아직까지 풀지 못하고 있는 하나의 미스터리는 어떻게 무작위적인 형태로 분포해있던 화학물질들이 조직화되고, 농축되고, 결합되어, 최초의 살아있는 박테리아 세포가 되었는가 이다. 그 다음의 큰 미스터리는 어떻게 핵을 가진 진핵세포(eukaryotic cells)가 박테리아(원핵생물)로부터 생겨날 수 있었는가 하는 것이다.

이러한 중요한 질문에 대해서, 두 사람 진화생물학자들은 진핵세포가 박테리아로부터 진화될 수 없는 특별한 이유들을 부주의하게 폭로하게 되었다. 

진핵세포는 전형적으로 박테리아 세포보다 훨씬 크고, 많은 DNA를 가지고 있으며(자기조절을 위한 더 많은 전용 DNA를 보유), 에너지 생산과 같은 중요한 일을 수행하기위한 격실을 가지고 있다. 생물학자들은 진핵세포의 DNA를 처리하는 에너지 비용은 미토콘드리아의 존재를 필요로 한다고 계산했다. 미토콘드리아는 세포내에서 에너지 생산을 위한 지침서와 소형 분자기계들을 가지고 있는 세포의 한 기관이다.

최근 Nature 지에 게재된 한 연구에서, 저자들은 만약 세포내의 에너지 커플링(energy coupling)의 구획화(compartmentalization)가 그처럼 대량의 에너지 이익을 준다면, 왜 핵이 없는 원핵세포(prokaryotes)는 스스로 구획화하지 않았는가라고 묻고 있었다[1]. 한 가지 가능성은 단순히 원핵세포는 할 수 없었다는 것이다. 그러나 저자들은 그러한 옵션을 즐겨하지 않는다. 왜냐하면 그것은 세포 생명체에 대한 진화론적 기원에 문을 닫는(폐업하는) 것이 될 것이기 때문이다.

연구의 저자들은 진핵세포의 DNA를 가동시키는 데에 필요한 총에너지는 어떤 박테리아 시스템이 생산할 수 있는 것보다 훨씬 더 크다는 것을 발견했다. 따라서 ”미토콘드리아는 진핵세포의 복잡성에 필수적이다”라고 그들은 주장했다[1]. 그들은 다음과 같이 적고 있었다.

지구상에서 복잡한 생물체로의 변천은 물리적으로 격리된 진핵세포 개체 간에 점진적으로 누적된 돌연변이에 작용한 자연선택이라기보다는, 두 세포와 두 게놈 간의 공간결합 관계(세포내공생)에 의해서 제공된 생체에너지의 도약(bioenergetic jump)에 달려있었던 독특한 사건이었다.[1] 

바꾸어 말하면, 최초의 진핵세포는 완전히 처음부터 충분히 기능하는 미토콘드리아를 가지고 있었음에 틀림없었다는 것이다. ”어찌되었든 존재하기 위해서, 진핵세포는 이러한 게놈 간의 상호작용을 가져야만 했다”고 선임저자인 닉 레인(Nick Lane)은 말했다.[2]

Nature 지에서 언급됐던 세포내공생(endosymbiosis)이란, 최초의 미토콘드리아가 어떻게 진화로 생겨나게 되었는지를 ‘설명’하기 위해 제공된 진화 이야기이다. 한 박테리아 혹은 고세균(archaebacterium)이 아마도 작은 박테리아를 집어삼킨다(engulf). 그리고 그 포획된 세포는 미토콘드리아로 변형되었고, 숙주세포를 위해 에너지를 만들었고, 그 대가로 영양분을 제공받았다는 것이다.
 
그 논문에서 관측된 모든 진핵세포들에서 필요한 에너지를 기초해 볼 때, 어떻게 이러한 이야기가 실현 가능성이 있을까? 그 보도는 무의식적으로 진핵세포에 필요한 설계도의 일부를 언급함으로서 이 질문에 대한 답변을 도왔다. 그것들 모두는 정확히 충족되어야만 한다. 그렇지 않으면 전체 세포는 죽는다. 각 설계도를 볼 때, 우연에 기초한 진화적 과정으로 그것이 생겨났을 가능성은 감소하는 것이다.

예를 들어, 최초의 진핵세포는 충분한 표면적의 미토콘드리아 막을 가졌어야만 했다. 모든 알려진 미토콘드리아들은 그것이 진화되었다고 추정하는 박테리아의 막과 같지 않게 매우 복잡하고 주름진 막을 가지고 있다. 

더욱이 레인(Lane)과 공동저자인 윌리엄 마틴(William Martin)은 최초의 미토콘드리아는 필요한 단백질들의 제조를 지시하는 바로 그 정확한 유전자(그리고 정확한 유전자 밀도)들을 가지게 되었던 방법을 기술하고 있었다. 또한 그 새로운 미토콘드리아는 이들 유전자들의 수천의 복사본들이 필요했는데, 각각의 복사 유전자들은 세포의 필요를 충족시키기 위해 에너지를 충분히 빠르게 생산할 수 있도록 적절한 분자기계들에 충분히 밀접하게 위치하고 있었다는 것이다.

그런데 저자들은 모든 장애물을 조사하지 않았다. 그 자신의 독특한 DNA(미토콘드리아 DNA)를 가지고 있었다할지라도, 오늘날 미토콘드리아는 자기의 필요한 부품들을 가지기 위해서는 세포의 핵 DNA에 의존하고 있다. 이러한 유전자들이 흡입한 박테리아로부터 이동되어서, 숙주 세포의 핵 DNA 속으로 삽입되는 일이 우연히 일어날 수 있었을까?

그리고 새로운 생산물들을 정확한 장소로 운반시키는 것은 물론, 그 유전자를 활성화시키는 조절용 전달 신호들과 신호 수신자들의 완전한 세트가 있어야하는데, 이러한 것들이 모두 우연히 어쩌다가 생겨날 수 있었을까? 그리고 (미토콘드리아가 삽입된) 최초의 세포 커플이 협력하여 재생될 수 있게 되었고, 그 결과 다음 세대가 원래 세포와 그것의 새로운 미토콘드리아의 구성요소들 모두를 가지게 되었던 일이 가능할 수 있었을까?

따라서 세포내공생을 지지하는 결정적인 증거가 없을 뿐만 아니라, 그것을 반대하는 압도적인 증거들만이 존재하는 것이다.

이러한 일회적 사건은 어떤 박테리아가 충분히 준비된 미토콘드리아를 순간적으로 받아들였다는 점에서, 과거에 일어났었을 것으로 추측하고 가정하는, 본질적으로 '진화적 기적(evolutionary miracle)'인 것이지, 결코 현재 관측되거나 재현될 수 있는 것이 아니다[3]. 진핵세포에서 관측된 구조들은 어떤 자연적인 원인을 통해 합리적으로 설명될 수 없기 때문에, 그러므로 그것들은 분명히 초자연적인 기원(시작)을 요구하는 것이다.

 

References

1. Lane, N. and W. Martin. 2010. The energetics of genome complexity. Nature. 467 (7318): 929-934.
2. Mini-lecture: The origins of complex life. University College London online video. Posted on ucl.ac.uk October 22, 2010, accessed October 25, 2010.
3. Demick, D. 2006. Mitochondria―created to energize us. Journal of Creation. 20 (3): 11. 



번역 - 문흥규

링크 - http://www.icr.org/article/study-demonstrates-complex-cells-could/

출처 - ICR News, 2010. 10. 28.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5133

참고 : 3247|4788|3881|3075|2585|2533|1612|354|3733|3665|3768|4333|3585|3784|4834|5095|4671|4011|2992|4122|5134|5165|5167|5217|5305|5318|5411|5446



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