박테리아의 편모는 기어-구동 모터이다 : 새 논문은 편모의 초고도 복잡성을 다시 한번 보여주고 있다. : 창조 설계-생명 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

창조설계-생명체

2026-01-01

박테리아의 편모는 기어-구동 모터이다.

: 새 논문은 편모의 초고도 복잡성을 다시 한번 보여주고 있다.

(Flagellum Is a Gear-Driven Motor of Motors)

David F. Coppedge

지적설계의 한 상징물은 30년 전에 생각했던 것보다 훨씬 더 환상적이다.

"저건 아웃보드 모터(Outboard Motor, 보트의 선미에 장착하는 추진 엔진)인데! 저건 설계된 것처럼 보이는데."

이 말은 1990년대 생화학자 마이클 비히(Michael Behe)가 박테리아 편모(flagellum)의 해상도 낮은 전자현미경 사진을 보고 보인 반응이었다. 그가 1996년 『다윈의 블랙박스(Darwin’s Black Box)』라는 책에서 편모를 지적설계의 한 상징물로 제시했을 때, 대부분의 사람들은 그 그림을 보고 비슷한 반응을 보였다. 비히는 편모가 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducibly complex, 환원 불가능한 복잡성)’을 갖고 있다고 주장했는데, 이는 생물들에서 관찰된 고도로 복잡한 기관들이 진화를 부정하고 있는 이유를 설명하기 위해 만들어낸 용어이다. 즉 모든 필수 부품들이 같이 모두 제자리에 있지 않으면, 그 장치는 작동하지 않는다는 것을 설명하기 위한 것이다. 자연선택은 한 기능을 선택하도록 작동되기 때문에, ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’은 부품들이 하나씩 하나씩 점진적으로 생겨났다는 진화론자들의 주장이 틀렸음을 가리킨다는 것이다.

.일러스트라 미디어(Illustra Media)가 제작했던 박테리아 편모 모터의 놀라운 애니메이션을 감상해보라. (여기를 클릭).

하지만 진화론자들은 이 빠르게 회전하는 모터가 다른 단백질 부위를 '흡수'하여 진화했으며, 자연선택이라는 '과학적' 이론을 위협하지 않는다고 주장했다. 일부는 이 펌프가 동일한 단백질 부품을 사용했기 때문에, Type III 분비 시스템(Type III Secretion System, TTSS)에서 진화했다고 주장했다. 하지만 이로 인해 TTSS가 무엇에서부터 진화했는지에 대한 의문이 생겨난다. 2005년 도버 재판(Dover Trial, 지적설계가 과학이 아닌 종교적 개념이라고 판결한 재판) 당시 진화론 진영은 펜실베이니아 존스(John E. Jones) 판사를 설득해, 편모에 대한 진화론적 설명이 있다고 믿게 하였다.

비히는 도버 재판에서 증언했으나, 존스 판사는 학생들이 지적설계에 대한 증거를 들을 수 있도록 허용하려던 펜실베이니아 학군에 불리한 판결을 내렸다. 재판에서 미국시민자유연맹(American Civil Liberties Union, ACLU)과 진화 과학자들은 지적설계 이론에 대한 지식이 전혀 없는 판사를 설득했고, 지적설계 지지자들이 공립학교 과학 교실에 종교를 몰래 들여오도록 시도하고 있다고 믿게 만들었다.

결국 존스 판사는 지적설계가 과학적 기준을 충족할 수 없기 때문에 종교적이라고 판결했다(Science and Culture Today의 기사 여기와 여기에서 확인할 수 있다). 그럼에도 불구하고 설계 추론은 많은 과학 분야에서 공통적으로 제기되고 있다(예로 여기, 여기, 여기 참조). 이는 단지 어떤 현상이 자연적 과정이나, 우연으로 설명할 수 없어 보이며, 예지(foresight)와 의도(intention)의 징후를 보이고 있기 때문이다. 우리는 모두 매일 설계 추론을 사용한다. 그것은 종교적인 것이 아니다.

도버 재판의 원고들이 존스 판사의 판결을 '지적설계의 죽음'이라고 묘사했음에도 불구하고, 펜실베이니아주 도버 학군 외에는 법적 선례가 없었고, 사법권도 없었다는 점을 주목해야 한다 – 이 영상을 시청해보라.

그때는 그랬다

이제 PNAS 지에 실린 새로운 한 논문은 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’의 필요성을 한 자릿수(10배) 정도 강화해주고 있었다. 더 확대해서 보면, 편모는 '모터들의 모터(motor of motors)'였음이 밝혀지고 있다. 게다가 기어(gears, 톱니)들도 있었다! 저자들은 매우 놀라면서 이렇게 말하고 있었다 : "박테리아 편모의 모터는 살아있는 세포에서 처음으로 보고된 것으로, 첫 번째 세트의 서로 맞물린 기어 바퀴(enmeshed gearwheels)'에 의해 구동된다." 그들은 기어비(gear ratio)도 측정했다 : "토크 생성 고정자 유닛(torque-generating stator unit)과 편모 모터 회전자(flagellar motor rotor)는 ~6.2 기어비로 맞물리는 기어(톱니) 바퀴처럼 작용한다."

박테리아의 편모는 살아있는 세포에서 처음으로 보고된, 서로 맞물린 기어(톱니) 바퀴이다.

박테리아 편모의 토크 생성 장치는 회전 모터이다. (PNAS, 2025. 12. 10).

이 새 논문은 여러 이유로 비히의 정당성을 입증해주고 있으며, 2005년에 지적설계는 과학이 아니라고 주장했던 진화론자들과 법률가들을 부끄럽게 만들 수 있다. 다음을 고려해 보라 :

▶ 이 논문의 세 저자는 하버드 대학의 교수들로 물리학자들이다.

▶ 논문에서는 진화에 대한 언급이 전혀 없으며, 편모의 기원을 설명하려는 시도를 전혀 하지 않고 있다.

▶ 그들이 발견한 것은 비히가 지적설계를 확신하게 만들었던 초기의 증거보다 더욱 놀라운 것이었다 : 편모는 회전 모터들로 이루어진 기어-구동 시스템이다!

오늘 우리는 이 논문을 더 많은 대중들, 지적설계 과학자 또는 창조과학자들에게 소개해야할 것이다. 우선, 여기 중요한 진술이 있다 :

박테리아는 회전하는 단단한 나선형의 편모를 통해 헤엄친다. 여기서 편모 회전을 구동하는 토크(torque, 회전시키는 힘) 생성 장치 자체가 회전 모터임을 알 수 있다. 각 토크 생성 장치는 이종성(heteromeric, 하나 이상의 서로 다른 종류의 구조적 소단위로 구성된 복합체) 고분자 기계로, 양성자 전도성 MotB 소단위체(proton-conducting MotB subunits)의 이합체(dimer)를 둘러싼 MotA 소단위체의 오량체(pentamer)이다. 토크는 MotA가 MotB 주위를 돌면서 생성된다. MotA 오량체는 편모 모터의 로터(rotor, 회전자)와 서로 맞물리는 톱니바퀴(gearwheels)와 유사한 방식으로 상호작용한다. 박테리아 편모 모터는 살아있는 세포에서 처음으로 보고된, 서로 맞물린 기어(톱니) 바퀴들의 세트에 의해 구동된다.

그들의 발견은 편모가 물리학 원리를 이용해 토크를 생성하는 방법, 놀라운 속도를 어떻게 달성하는지, 그리고 2002년 일러스트라 미디어(Illustra Media)가 『생명의 신비를 밝히다(Unlocking the Mystery of Life)』 DVD를 출시했을 때 알려진 것처럼, 회전 방향을 90도 바꿀 수 있음을 설명하기 시작한다. 저자들이 사용한 방법은 물리학 원리를 활용해, ATP 합성효소와 같은 다른 회전 분자 기계에 접근할 수 있는 문을 열어주었다. 그들은 그들의 작업에서 분명히 자연선택이나 다른 진화 개념을 연구할 필요가 없었다.

박테리아 편모의 모터는 일종의 양성자 동력 회전 엔진(proton-powered rotary engine)이다(1–3). 극저온 전자현미경 관찰은 편모 바닥의 로터(rotor, 회전자) 구조(그림 1A), 토크 발생 고정자 유닛의 구조 및 화학양론(그림 1B)(5, 7, 8)을 밝혀냈다. 로터는 세포 외피의 각 층에 걸쇠(hook)가 있는 중앙 막대를 갖고 있다. 세포 외부에서는 막대(rod)가 유연한 걸쇠에 의해서 편모 필라멘트와 연결된다. 세포 내부에서는 막대가 MS-링(MS-ring)에 연결되고, MS-링은 다시 주변 고정자 유닛에 의해 기계적으로 구동되는 바퀴인 C-링(C-ring에 연결된다.

현명한 실험과 측정을 통해, 저자들은 정전기 상호작용(electrostatic interactions)이 토크(torque, 회전시키는 힘)를 발생시켜, 고정자(stator) 내 모터를 회전시키고, 모터가 로터(rotor, 회전자)와 맞물리어 회전을 일으킨다는 것을 밝혀냈다. 정전기 전하 사이의 간격은 토크를 극대화할 만큼 정밀하다. 더불어 고정자 모터는 링 안팎으로 빠르게 이동하며, 시계 방향에서 반시계 방향으로 전환할 수 있어, 박테리아가 빠르게 방향을 바꿀 수 있다.

C-링이 토크 생성 고정자 유닛과 직접 상호작용하기 때문에, C-링은 편모를 회전시키는 세포질 기어(톱니) 바퀴를 나타낸다.

논문에는 편모의 작동 방식을 보여주는 사진과 영상물이 포함되어 있다.

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이 논문은 진화론적으로 편모를 설명해보려는 시도를 완전히 무너뜨리는 마지막 폭탄선언이 될 수도 있다. 그때도(30여 년 전에도) 편모가 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’을 보였다면, 지금은 얼마나 더 복잡한가 보라! 미국시민자유연맹, 켄 밀러(Ken Miller, 도버 재판에서 마이클 비히의 테이블 위에 진화론의 증거라며 한 무더기의 문헌들을 올려놓았던 진화론자), 그리고 도버 재판에서 춤을 췄던 다른 진화론자들은 생물학에서 알려진 분자기계들 중에서 가장 효율적인 '서로 맞물린 기어 바퀴 세트'를 어떻게 설명할까? 편모 모터의 효율은 이미 100%에 근접하는 것으로 알려져 있다. 어떤 편모는 10만 rpm까지 회전할 수 있다!

진화론자들은 원핵생물인 박테리아가 진핵생물보다 더 '원시적(primitive)'이고, 진화 수준이 낮은 하등한 생명체로 여겨졌다는 점을 기억하라. 하지만 많은 박테리아들에서 흔히 볼 수 있는 편모에는 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’을 보이는 전형적인 공학적 설계가 들어있다. 대장균과 같은 일부 '주모균(peritrichous bacteria, 周毛菌, 세포 전체 표면에 편모가 골고루 분포하여 움직이는 박테리아) 외부에 여러 개의 편모들을 갖고 있어서 서로 협력한다. 그리고 ATP를 사용하는 모든 생명체들은 이것의 10분의 1 크기의 또 다른 회전 모터, 즉 ATP 합성효소(ATP synthase)가 있다는 점을 잊지 마라.

여기서 우리의 목적은 이 논문을 자세히 분석하는 것이 아니라, 이러한 사실이 모든 대중들과 지적설계 지지자들과 비판가들에게 알려지도록 하는 것이다. 이것은 분자 기계 연구에 혁명을 일으키고, ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성’에 대한 주장을 되살릴 수 있는 기회인 것으로 보인다. 박테리아 편모에 대한 최근 밝혀진 사실을 알게 되는 사람들은 걸음을 멈추고, 이렇게 말할 것이다 : “저건 아웃보드 모터(Outboard Motor)인데! 저건 설계된 것처럼 보이는데."

*참조 : 대장균의 전기 모터 : 한 경이로운 설계

https://creation.kr/LIfe/?idx=15444699&bmode=view

7개의 모터가 하나로 연결된 편모를 갖고 있는 세균!

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박테리아의 편모 : 분자 모터들은 경이로운 설계를 보여준다.

https://creation.kr/LIfe/?idx=16861623&bmode=view

The design of bacterial flagella: part 1—flagellar design in model organisms.

https://creation.com/en/articles/design-of-bacterial-flagella-1

캔자스 주 학교 교실에서 의심되고 있는 다윈

https://creation.kr/Education/?idx=1293508&bmode=view

펜실바니아주 도버에서 지적설계는 위헌으로 판결되었다.

https://creation.kr/Education/?idx=1293509&bmode=view