그리 간단하지 않은 섬모 : 창조 설계-생명 [한국창조과학회 자료실]

그리 간단하지 않은 섬모

미디어위원회

2023-08-02

그리 간단하지 않은 섬모

(Not-So-Simple Cilia)

by Frank Sherwin, D.SC. (HON.)

고등학교 과학 시간에 물속에서 살아가는 단세포생물 짚신벌레(Paramecium)를 현미경으로 본 기억이 있을 것이다. 짚신벌레는 섬모(cilia)라고 불리는 수많은 짧은 부속기관을 사용하여 움직인다. 또한 이 작은 구조물은 우리의 기도(airways)를 감싸고 있는 세포 표면에도 엄청난 수(10^9/cm2 이상)로 존재한다. 섬모는 박테리아나 먼지와 같은 물질을 포착한 점액을 폐 밖으로 효율적으로 밀어낸다. 또한 섬모는 난관(oviduct)을 따라 발견되며, 이차 난모세포(난자)를 자궁 쪽으로 쓸어내리도록 설계되어 있다.

이제 유니버시티 칼리지 런던(University College London, UCL)의 연구자들은 섬모를 움직이게 하는 분자기계에 대한 세계 최초의 그림을 제작했다.[1] 구체적으로 "섬모의 움직임은 미세소관들로 이루어진 분자기계인 축미세관(axoneme), ATP 구동 디네인 모터(dynein motors) 및 조절 복합체에 의해 생성된다"라고 Nature 지에서 왈튼(Walton) 등은 설명했다.[2]

축미세관은 진핵생물에서 발견되는 섬모와 편모(flagella) 내부에 있다.

축미세관(axoneme)의 크기와 복잡성 때문에, 지금까지 원자 모델의 개발이 불가능했고, 그 기능을 이해하려는 노력에 장애가 되었다. 여기에서 우리는 인공지능을 이용한 구조 예측과 최근 발전된 극저온 전자현미경(cryo-EM)을 활용하여, 녹조류 클라미도모나스 라인하르트티(Chlamydomonas reinhardtii)의 편모와 인간의 호흡기 섬모에서 96nm 모듈식 반복의 축미세관 구조를 결정하였다.[2]

우리 몸의 다른 많은 기능적 구조들과 마찬가지로, 창조주께서는 이 작은 분자 모터를 정말로 효율적으로 설계하셨다. UCL News는 이렇게 쓰고 있었다 : "건강한 기도에서는 이 복잡한 구조가 엄격하게 제어되며, 분자들이 정확하게 배열되어, 섬모가 하루에 약 1백만 번씩 파동과 같은 리드미컬한 동작으로 박동한다."[1] 정확히 어떻게 이런 일이 일어날 수 있을까? Nature 지 논문의 저자들은 축미세관의 기능을 명백하게 기계적인 용어로 설명할 수밖에 없었다.

우리의 원자 모델은 축미세관의 보존과 전문화, 디네인과 그 조절장치 간의 상호 연결성, 축미세관의 주기성을 유지하는 메커니즘에 대한 통찰력을 제공한다. 관련 축미세관 디네인 모터와 관련된 기계조절 복합체의 상호 관련된 구조형태 변화는 오랫동안 가설로만 존재하던 섬모 운동성을 조절하는 기계전달 경로에 대한 한 메커니즘을 제공한다.[2]

세포 생물학에서 기계적변환(mechanotransduction)은 세포가 게이트 이온 채널을 통해 기계적 자극을 전기화학적 활동으로 전환하는 복잡한 메커니즘이다. 이 새로운 발견은 인간 기도의 나노 비밀과, 창조주가 기도를 정교하게 설계한 방법뿐만 아니라, 돌연변이가 축미세관의 기능 장애로 이어져 질병을 유발한다는 사실도 밝혀냈다.

이전에도 여러 번 보았듯이, 진화론은 과학적 연구를 방해해 왔다.[3, 4] "한때 섬모는 진화의 흔적으로 여겨졌지만, 실제로는 신체 기관의 많은 부분에서 필수적이었다. 연구자들이 질병에서 섬모의 역할에 대해 더 많이 알게 되면서, 한때 무시되었던 이 소기관에 훨씬 더 많은 관심을 기울이기 시작했다."[5]

이러한 질환 중 하나는 원발성 섬모운동이상증(primary ciliary dyskinesia, PCD)으로, 2만 명당 1명꼴로 발생한다. 이 질환은 섬모의 점액 제거 장애를 유발하여 만성 호흡기 감염을 발생시킨다. "연구팀은 PCD 질환을 갖고 있는 사람에서, 유전자 돌연변이로 인해 축미세관 구조의 핵심 요소가 누락되어, 섬모가 제대로 박동하지 않는다는 사실을 발견했다."[1]

연구팀은 인간 섬모 외에도, 표면에 꼬리처럼 돌출된 두 개의 돌기를 사용하여 헤엄치는 단세포 조류(single-celled algae)인 클라미도모나스 라인하르트티(Chlamydomonas reinhardtii)의 축미세관 구조를 조사했다. 10억 년 이상의 진화를 통해 서로 분리되었음에도 불구하고, 이 조류의 꼬리는 인간의 기도에 있는 섬모와 구조적으로 유사했는데, 이는 진화 과정에서 축미세관이 중요했음을 보여주는 것이다.[1]

물론 "10억 년의 진화"는 진화론자들의 머릿속에만 존재하는 것이다.[1] 조류와 인간의 기도 섬모는 모두 유사한 축미세관 구조를 공유하고 있는데, 이는 축미세관이 분자기계적으로 움직이도록 창조주에 의해 설계되었기 때문이다. 창조주께서는 어떤 디자인이 이러한 기능에 가장 적합한지 알고 계셨기 때문에, 두 곳에 모두 넣어두셨던 것이다. 이것은 이 둘이 공통의 조상을 갖고 있다는 뜻이 아니라, 공통의 설계자, 즉 주 예수 그리스도를 공유하고 있다는 뜻이다.

References

1. World's first illustration of the molecular machinery that makes cilia beat. UCL News. Posted on ucl.ac.uk June 13, 2023, accessed June 28, 2023.

2. Walton, T. et al. Axonemal structures reveal mechanoregulatory and disease mechanisms. Nature. Posted on nature.com May 31, 2023, accessed June 27, 2023.

3. Thomas, B. Evolution Delays Discovery of Dolphin Sensory Ability. Creation Science Update. Posted on ICR.org August 10, 2011, accessed June 27, 2023.

4. Sherwin, F. 2021. Another Function of 'Junk DNA' Discovered. Acts & Facts. 50 (10).

5. Gardiner, M. 2005. The Importance of Being Cilia. Howard Hughes Medical Institute. V 18, No. 2, 32.

* Dr. Sherwin is science news writer at the Institute for Creation Research. He earned an M.A. in zoology from the University of Northern Colorado and received an Honorary Doctorate of Science from Pensacola Christian College.

*참조 : 대장균의 전기 모터 : 한 경이로운 설계

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