생명의 기원에 대한 자연발생설의 진화 : 최초의 생명체는 화산 온천에서 생겨났다?

생명의 기원에 대한 자연발생설의 진화 

: 최초의 생명체는 화산 온천에서 생겨났다?

(Evolutionary Storytelling Evolves : the Case of Origin of Life. 

The Latest Episode in Evolving Origin-of-Life Stories.)


   생명의 기원(origin-of-life) 이야기는 진화하고 있는 중이다. 1600년대 중반까지 대부분의 사람들은 다양한 생명체들은 무기물질, 또는 한때 살았지만 이제는 죽은 물질로부터 자연적으로 생성되었다고 믿고 있었다. 아리스토텔레스는 축축한 '어머니 지구'의 적절한 조건 하에서, 벌레, 벼룩, 꿀벌, 심지어 쥐와 같은 '단순한' 것으로 생각되었던 생물들이 자연적으로 발생할 수 있다고 믿고 있었다.

지구 행성에서 가장 오래된 미스터리 중 하나 : 생명체는 어디에서, 어떻게 시작되었는가?

생명체의 자연발생설은 1668년 이탈리아 의사 프란체스코 레디(Francesco Redi, 1626~1697)의 실험과 같은, 많은 연구들을 통해서 결국 잘못된 가설인 것으로 판명되었다. 최초로 통제된 생물학적 실험 중 하나에서, 레디는 파리가 알을 낳은 후에만 고기에서 구더기가 생겨난다는 것을 증명했다.[i] 그는 이전에 반 헬몬트(Jan Baptist van Helmont, 1580~1644)의 엄격하게 통제되지 않았던 실험을 기각시키면서, 구더기가 자연적으로 발생하지 않는다는 것을 문서화했다. (벨기에의 화학자였던 반 헬몬트는 밀가루 낱알과 땀으로 더러워진 셔츠를 기름과 우유를 적셔서, 항아리에 넣어, 창고에 방치해두면, 쥐가 자연적으로 발생한다고 주장했었다.)

그러나 레디의 증거에도 불구하고, 자연발생에 대한 믿음은 1600년대에 매우 강했기 때문에, 레디조차도 특별한 경우에는 자연적으로 발생할 수도 있을 것이라고 계속 믿고 있었다. 1683년에 안토니 반 레벤후크(Antony van Leeuwenhoek)가 손으로 만든 현미경으로 박테리아의 존재를 밝힌 후에, 많은 과학자들은 이들 '단순한' 미생물들은 자연적으로 발생되었음에 틀림없다고 결론을 내렸다. 이것은 진화의 첫 번째 스텝을 제공했다. 그러나 루이 파스퇴르(Louis Pasteur)와 다른 연구자들은 이 개념이 틀렸음을 곧바로 입증했다. 그 이후로 미생물학과 생화학 연구들은 이들 미생물들이 극도로 복잡하며, 엄청난 유전정보를 갖고 있어서, 절대로 우연히 자연적으로 발생할 수 없다는 것을 문서화했다.[ii] 그럼에도 불구하고 진화론자들은 무기물로부터 생명체가 적어도 한 번은 자연발생 했을 것이라고 지금도 계속 주장하고 있다.

자연발생설은 곧 다윈의 '따뜻한 작은 연못(warm little pond)'으로 변형되어 제안되었으며, 곧 거짓으로 판명되었다. 다윈은 친구에게 쓴 편지에서, 온갖 종류의 암모니아와 인산염이 있는 어떤 따뜻한 연못을 상상했다. 거기에는 빛, 열, 전기 등이 존재하여, 단백질들이 화학적으로 자연적으로 형성되었고, 더 복잡한 변화를 겪을 수 있었으며, 그래서 인간으로까지 진화했다는 것이었다. [iii]


생명체를 구성하는 복잡한 유기분자들이 모두 우연히 자연발생할 수 있었을까?(Credit: Illustra Media, Origin).

진화해온 자연발생설 이론의 다음 단계는, 심해(deep oceans)에서 최초의 생명체가 자연발생 했다는 이론이었고, 다음은 점토(clay)에서 자연발생 했다는 이론이었고, 다음은 해양의 뜨거운 열수분출구(hydrothermal vents)에서 자연발생 했다는 이론이었다. 이 이론은 매우 인기가 있었지만, ”문제가 있다”고 이번 달 Scientific American(2017. 8) 지에서 마틴 반 크라넨동크(Martin J. Van Kranendonk)는 말했다. ”해양에는 많은 물(water)이 있으며, 그곳에서는 필요한 분자들이 너무 빨리 퍼져 나가서, 생명체에 필요한 생체분자들과 세포막을 형성하기 위해 상호작용할 수 없도록 만들었을 것”이라고 말했다.[iv] 생명의 기원에 대한 최근의 제안으로는, 뜨거운 화산 온천(hot volcanic springs)에서 자연발생 했을 수 있었다는 것이다.[v] 연구자들은 34억8천만 년 전으로 추정되는 암석에서, 가스로부터 형성된 거품(bubbles)들을 발견했다는 것이다. 이 거품들은 미생물과 같은 박테리아의 얇은 층에 의해 형성될 가능성이 가장 높다고 그들은 결론짓고 있었다.[vi]

이 발견은 ”지구상에서 가장 오래된 미스터리 중 하나인, 생명체는 어디에서, 어떻게 시작되었는가?”에 대한 새로운 아이디어를 제안하게 했다. 새로운 생각은 화산 온천이 최초의 생명체가 자연발생할 수 있도록 해주었다는 것이다.[vii] 이 시나리오에서 물웅덩이의 열은 화학반응을 촉진시켰고, 건조될 수 있는 여건은 고분자를 형성하게 했으며, 심지어 세포막과 다른 중요한 세포 부분들이 형성될 만큼 충분히 농축될 수 있게 했다는 것이다. 따라서 새로운 이론은 지난 세기 동안 대부분의 생명의 기원 연구자들이 믿어왔던 물에서 자연발생 했다는 이론과는 대조적으로, 육지에서 자연발생 했다는 시나리오인 것이다. 새로운 시나리오는 ”간단한 분자 건축벽돌들이 RNA나 DNA와 같은 유전정보들을 전달하는 긴 폴리머(polymer)에 자발적으로 결합될 수 있었을 것”이라고 추정하고 있었다.[viii]

이 이야기에는 많은 문제점들이 있다. 가장 큰 문제점은 자연적 과정으로 어떻게 유전정보가 우연히 생겨날 수 있었는가 하는 것이다. 원시 스프에서 복잡한 생체분자들이 우연히 모두 만들어지지도 않겠지만, 다음 세대에 물려줄 유전 암호가 처음에 어떻게 무작위적인 과정으로 생겨날 수 있었는가 하는 문제이다. DNA에 들어있는 암호로 된 정보와, 이 정보를 운반하는 분자들의 존재를 설명하기 위해서는, 정보의 근원이 필요하다. 새로운 이야기에서, 과학자들은 뜨거운 화산 온천에서 정보를 운반하는 폴리머들이 자연발생했을 수 있었을 것으로 추론하고 있었다. 이 폴리머들은 유전자를 구성하고 있는 DNA 코드를 이루고 있는 분자들이다. 이 폴리머에 유전정보가 쓰여져 있다. 이 정보 전달 폴리머는 기능적 DNA 하고는 거리가 멀다. 그리고 정보 전달 유전자하고는 더 먼 길이다. 예를 들어, 사람의 콜라겐 유전자는 132,000개 이상의 염기쌍을 포함한다. 알려진 가장 작은 유전자도 76개 염기쌍에 가까운 전사 RNA를 포함하고 있다.[ix]

”생명의 기원에 대한 새로운 이론”이라는 제목의 글은 ‘아마도’, ‘그랬을 수도’, ‘그럴지도’, ‘추정되고’, ‘만약’, ’생각되고‘, ’이론화 되고‘... 등과 같은 단어들을 쉽게 찾아볼 수 있다. 이들 단어들은 매우 적은 증거로 어떤 이야기를 추측할 때 사용되는 단어들이다. 의심할 여지없이, 이 최신의 생명의 기원 이론 또한 문제투성이의, 과학적으로 가능성이 없음으로 기각된, 자연발생설에 기초하고 있었다. 이와 유사한 또 다른 생명의 기원 이론들은 계속해서 출현할 것이다. 이러한 자연발생설에 기초한 주장들은 현대의 과학자들에 의해서 제안되고 있는 것이다.

진화론은 무기물로부터 생명체가 적어도 한 번은 자연발생 했어야 한다.

이러한 주장은 어떤 사람이 구리 광산을 발견하고, 제트비행기의 기원에 대한 새로운 이론을 갖게 되었다고 주장하는 것과 같다. 구리는 비행기의 한 중요한 구성 금속인 것은 사실이지만, 구리에서 (그리고 다른 50여 개의 다른 금속들에서) 비행기까지 진행되려면 엄청난 복잡성과 지식과 기술과 수많은 부품들과 장비들이 필요하다. 저자들은 그들이 추정하는 고분자가 살아있는 것이 아님에도, 생명체를 위한 중요한 단계라고 주장하고 있었다.[x] 마찬가지로 구리는 제트 비행기가 아니며, 제트 비행기를 만드는데 있어서 한 작은 단계일 뿐이다. 그러나 실제로 하늘을 나는 비행기가 만들어지기 위해서는 수많은 엄청나게 복잡한 단계들이 필요하다. 생명체는 어떻게 진화할 수 있었는가?

*Editor’s Recommended Resource: Origin, a film by Illustra Media (2016). Click image to view 3 short excerpts from the 45-minute documentary.

[i] Jenkins-Jones, Sara (editor).  1997.  Random House Webster’s dictionary of scientists.  Random House, New York
[ii] Black Jacquelyn G.  1998.  Microbiology principles and applications.  Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J.
[iii] Charles Darwin, letter to J. D. Hooker dated February 1, 1871.
[iv] Martin Van Kranendonk et al., 2017. Springs of Life. Scientific American. August 2017. P. 30.
[v]  Kranendonk et al., 2017, pp. 28-35.
[vi]  Kranendonk et al., 2017, p. 30.
[vii] Kranendonk et al., 2017, p. 30.
[viii] Kranendonk et al., 2017, p. 31.
[ix] José E. González-Pastor, José L. San Millán & Felipe Moreno. 1994: The smallest known gene. Nature. 369 (281) May 26, 1994.
[x] Kranendonk et al., 2017, p. 32.



번역 - 미디어위원회

링크 - https://crev.info/2017/08/evolutionary-storytelling-evolves-ool/ ,

출처 - CEH, 2017. 8. 4.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6670

참고 : 1891|1905|2040|2589|2621|3075|3180|3358|3605|3675|3742|3796|3800|3858|3981|4021|4061|4108|4152|4173|4234|4249|4278|4333|4461|4466|4481|4506|4509|4571|4582|4598|4602|4657|4675|4719|4788|4806|4821|4843|4879|5050|5133|5134|5165|5167|5178|5217|5305|5318|5411|5446|5454|5474|5479|5512|5540|5553|5666|5945|5947|5949|6018|6148|6263|6266|6314|6437|6449|6463|6468|6487|6574|6599|6641



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