유전자 코드의 중복은 엔지니어링 목적에 부합한다. : 창조 설계-지적설계 [한국창조과학회 자료실]

유전자 코드의 중복은 엔지니어링 목적에 부합한다.

미디어위원회

창조설계-지적설계

2023-08-14

유전자 코드의 중복은 엔지니어링 목적에 부합한다.

(Redundancy in the Genetic Code Serves an Engineering Purpose)

David F. Coppedge

유전체(genome)에 여러 개의 유전자 사본들을 보관하는 것은 낭비가 아니라는 사실이 중복성 테스트에서 밝혀졌다.

언뜻 보기에는 낭비처럼 보인다. 왜 유전자는 여러 개의 사본(copies)들을 보관할까? 대장균(E. coli) 박테리아는 리보솜 RNA(rRNA) 유전자의 7개 사본과 운반 RNA(tRNA) 유전자의 6개 사본들을 각각 갖고 있다. 왜 그렇게 많이 갖고 있는가? 세포가 분열할 때마다 모든 사본들을 유지하고, 복제하는 데에는, 에너지 비용이 많이 들어갈 것 같은데 말이다. 이것은 나쁜 설계(bad design)의 사례인가, 아니면 어떤 이유가 있을까?

생물학적 시스템에서 중복성의 이점(Max Planck Institute for Evolutionary Biology, 2023. 3. 22). 그 논문은 다음과 같이 시작하고 있었다 :

엔지니어의 관점에서 볼 때, 생물학은 종종 너저분하고, 불완전하다. 예를 들어, 한 생물학적 구성 요소의 역할이 다른 구성 요소의 역할과 겹치는 중복성(redundancy, 반복)은 생물학적 시스템의 일반적인 특징이다. 이 연구에서는 일부 유형의 생물학적 중복이 비효율적인 것처럼 보이지만, 실제로는 유익할 수 있는지를 조사하였다.

독일과 인도의 연구자들은 대장균에 있는 운반 RNA의 중복 복사본을 침묵시켜, 어떤 일이 일어나는지를 확인했다. 그 결과 특정 상황에서는 여러 개의 사본들이 유리하다는 결과가 나왔다 :

번역 수요가 증가하면, 유전자 사본이 많을수록 유리하다.

영양소가 부족한 환경에서부터 풍부한 환경까지, 다양한 환경에서 모든 균주들의 성장 양식이 측정되었다. 일반적으로, 낮은 중복성의 균주는 영양분이 부족할 때, 원래 균주보다 빠르게 성장했지만, 영양분이 풍부할 때는 원래 균주보다 느리게 성장했다... 이러한 결과는 초기 가설과 일치한다 : 유전자 중복성은 번역(translation)이 느릴 때 비용으로 발생하지만, 이 비용은 더 빠른 번역과 성장을 지원하는 조건 하에서는 완화된다.

결론

이 연구는 점점 더 빠른 번역과 성장을 필요로 하는 조건 하에서, 여러 개의 rRNA/tRNA 유전자 사본을 보유하는 것이 유익할 수 있음을 보여주었다. 더 넓게 보면, 이 결과는 (명백한) 중복성은 복잡한 생물학적 시스템에서, 특히 변화하는 환경적 조건 하에서 유익한 역할을 할 수 있음을 강하게 보여준다.

'변화하는 환경 조건'은 박테리아가 처한 환경에서 일반적일 가능성이 높기 때문에, 더 많은 유전자 사본들을 보유하여, 영양소 가용성의 커다란 변화에 대비하는 것이 더 나은 선택인 것 같다는 것이다.

이 연구는 진화생물학 연구소에서 수행되었지만, 논문에서 진화는 언급되지 않았다. 과학자들은 자연선택이 이 원리를 발견했다고는 추측하지 않고 있었다. 하지만 연구자들처럼 "엔지니어의 관점"에서 이를 바라보지 않고 있었다.

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하나님은 진화론자보다 더 뛰어난 엔지니어이시다.

분자 기계들의 공장으로서의 세포(cell)에 대한 나의 글을(Evolution News, 2023. 5. 30) 참조하라.

▶ DNA의 초고도 복잡성

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▶ DNA와 RNA가 우연히?

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▶ 유전정보가 우연히?

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▶ 단백질과 효소들이 모두 우연히?