세포 안에 중앙 컴퓨터가 들어있다. : 창조 설계-생명 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

창조설계-생명체

2026-01-12

세포 안에 중앙 컴퓨터가 들어있다.

(A Central Computer in our Cells)

by John D. Wise, PhD

단순한 온-오프 스위치로 작동하는 것이 아니라, TORC1은 고도로 통합된 조절 시스템으로 작동한다.

세포 내 '중앙 컴퓨터'의 발견이 시사하는 것은?

우리가 들어보지 못했던 세포 내의 컴퓨터

나는 애리조나 대학에서 철학을 가르치고 있다. 12월 초, 나는 애리조나 대학에서 한 보도자료를 발견했는데 흥미로웠다. 그것은 "애리조나 대학 과학자들이 세포 안에 숨겨진 '중앙 컴퓨터(central computer)'를 발견하다"라는 기사였다.(여기를 클릭). 이 놀라운 발견은 앤드류 카팔디(Andrew Capaldi) 연구실에서 이루어졌으며, 카팔디 박사와 그의 대학원생들, 특히 크리스티나 파딜라(Cristina Padilla)가 수행한 수년간의 훌륭한 과학적 노력의 결과였다. 그녀의 이야기는 보도자료에서 강조되어 있다. 보도자료는 다음과 같이 시작된다 :

수십 년 동안 생물학자들은 TORC1이라 불리는 한 단백질 복합체(protein complex)가 세포 성장의 주된 조절자 역할을 한다는 것을 알고 있었다. 즉, 영양분이 공급될 때 성장 프로그램을 가동시키고, 조건이 악화되면 이를 중단시킨다.

이제 애리조나 대학에서 진행된 새로운 연구에 따르면, TORC1은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 정교했다. 단순한 켜고 끄는 스위치 역할을 하는 대신, TORC1은 중앙 컴퓨터처럼 다양한 신호들을 통합하고, 특정 경로를 선택적으로 켜고 끄는 방식으로, 신진대사, 에너지 집약 과정, 세포 분열을 실시간으로 조정하고 있었다.

"질소 제한 및 기아 상태 동안 Ait1, Gcn2, SEAC/GATOR에 의한 TORC1 신호의 다층 조절," (Nature Communications, 2025. 11. 29).

한 위대한 과학적 발견

TORC1 이야기는 뜻밖의 발견으로 시작된다.(여기를 클릭). 1960년대 중반, 캐나다 의료 탐사대가 라파누이(Rapa Nui)로도 알려진 이스터섬(Easter Island)에서 토양 샘플을 채취했다. 그 토양에서 연구자들은 라파마이신(rapamycin)이라는 화합물을 분리했는데, 처음 발견된 장소인 그 섬의 이름을 따서 그렇게 명명되었다. 수년 후에야 과학자들은 세포 성장을 억제하고, 여러 생물에서 수명을 연장하는 능력 등 그 화합물의 놀라운 생물학적 효과를 이해하기 시작했다.

이 조사 경로는 결국 TORC1(Target of Rapamycin Complex 1)를 식별하는 데 이르렀다. 이 부위는 진핵세포에서 라파마이신이 결합하는 두 특정 부위 중 하나이다. 수십 년 동안 생물학자들은 TORC1을 세포 성장의 주된 조절자로 이해해 왔다. 영양분이 풍부할 때는 TORC1이 활성화되어 성장이 계속되었다. 영양분이 부족할 때 TORC1은 성장을 멈추고, 세포는 에너지를 보존했다. 그것은 깔끔한 그림이었고, 정돈된 이야기였으며, 오랫동안 충분하다고 느꼈다.

그러나 카팔디 연구소의 새로운 연구는 이 그림이 근본적으로 불완전했음을 보여준다. 단순하게 켜고 끄는 스위치로서만 기능하는 것이 아니라, TORC1은 고도로 통합된 조절 시스템으로서 작동하고 있었다. 현실적인 영양분의 변화 하에서 세포는 성장과 기아 사이를 오가지 않는다. TORC1은 상태를 평가하고, 여러 신호들을 통합하며, 서로 다른 대사 작동 방식을 채택한다. 이 중 하나가 이 연구에서 새롭게 특징지어진 저질소적응 상태(Low Nitrogen Adaptive state, LoNA)로 불려지는 것이다.

세포의 숨겨진 결정 상태 : LoNA

저질소적응 상태(LoNA)는 세포가 기아 상태 때에 나타나는 것이 아니라, 영양분이 풍부한 상태에서 궁핍한 상태로 전환될 때 나타난다. 이 상태에서는 세포가 평소처럼 운영되지도, 폐쇄되지도 않는다. 대신 스스로를 재조직한다. TORC1의 인산화 표적, 즉 세포 정책을 조절하는 분자 환경의 90% 이상이 새로운 구성으로 전환된다. 성장은 느려지지만, 멈추지는 않는다. 신진대사가 다시 균형을 이룬다. 효모의 액포(vacuole) 표면의 수송체(transporters)나, 인간의 리소좀(lysosome)은 더 많은 자원을 끌어들이도록 조정된다. 자가포식(autophagy, 자가소화작용)은 제한적이 되고, 통제된 방식으로 시작되며, 완전한 셧다운을 유발하지 않고 세포 구성 요소들을 재활용한다.

이건 디머 스위치(dimmer switch, 밝기 조절 스위치)가 아니다. TORC1의 강도가 절반이 되는 것이 아니다. 저질소적응 상태 고유한 우선순위와 내부 일관성을 가진, 독립적이고 안정적인 대사 상태이다. 영양분이 풍부한 식물은 완전한 성장을 촉진한다. 심각한 기아 현상은 SEAC 복합체와 같은 조절기를 통해 비상 제동을 작동시킨다. 저질소적응 상태는 이들 사이에서 완전히 형성된 적응형 전략으로 자리 잡고 있다.

이 발견은 우아하면서도 깊이가 있다. 이 분석은 TORC1가 단순한 경로가 아니라, 조건부 논리, 피드백, 분산 감지를 갖춘 의사결정 시스템임을 드러낸다. 이를 '중앙 컴퓨터'라고 부르는 것은 편의적 비유가 아니다. 데이터가 드러내는 바를 공정하게 설명한 것이다.

눈으로 보이지 않는 중앙 컴퓨터

이를 상상해보면, 세포를 중앙 기획 부서가 있는 기업체로 생각해 보라. TORC1은 전략기획팀이다. 재활용 센터 내부와 외부(액포/리소좀)에서 보고를 받고, 회사가 어떻게 대응할지 결정한다. 저질소적응 상태(LoNA) 중에 보고가 바뀐다. 특히 두 명의 전령이 소식을 전한다. Ait1은 TORC1에게 영양분의 질이 떨어졌다고 말하고, Gcn2는 단백질의 구성 요소인 아미노산이 점점 부족해지고 있음을 감지하고 보고한다.

이 신호들로 인해서, TORC1은 회사 전체를 보존 모드로 전환한다. 작업 속도는 늦춰진다. 공급망은 우회된다. 재활용 센터 표면의 운송 장치는 더 넓게 열려 더 많은 자원을 끌어들인다. 가벼운 절약 경영이 시작된다(자가포식) – 오래되었거나 손상된 부품들을 분해해 재사용한다. 성장은 계속되지만, 비용이 절감되고, 우선순위가 재조정된다.

이것은 훌륭한 과학이며, 축하받을 만하다. 저질소적응 상태를 규명하는데 기여한 대학원생 크리스티나 파딜라를 포함한 카팔디 연구실은 세포 생명에 대한 이해에 진정한 기여를 했다. 우리 모두는 하나님의 세계에 대한 과학적 지식의 발전을 축하할 수 있으며, 보도자료나 학술지 논문 어느 곳에서도 '진화'라는 단어를 단 한 번도 언급하지 않았다는 점을 감사히 여길 수 있다. 그것만으로도 지적설계론자들과 창조론자들에게 큰 승리이다.

왜 이 발견이 새로운 시각을 필요로 하는가?

하지만 발견자들은 중요한 질문을 제기하고 있었다 : 왜 저질소적응 상태(LoNA)를 발견하는 데 왜 그렇게 오랜 시간이 걸렸을까?

그 답은 방법론에 있다. 카팔디 연구실은 이전의 환원주의적 틀 대신에 '시스템 생물학(systems biology)'을 사용하여 TORC1에 접근했다. 시스템 생물학은 세포를 고립된 구성 요소들의 단순한 집합이 아니라, 통합된 조절 시스템으로 다룬다. 이 도구는 제어 이론, 네트워크 분석, 피드백 모델링을 활용하는데, 이는 엔지니어링 시스템을 분석하는 데 사용되는 동일한 수학적 도구이다.

생물학에 대한 이러한 접근법은 임의적으로 생겨난 것이 아니다. 수십 년간의 분자생물학적 연구들이 선형 경로만으로는 설명할 수 없는 행동을 밝혀내면서, 이 방법이 필요해졌다. 세포는 스스로 조절한다. 적응한다. 그들은 안정된다. 이들은 계층화된 우선순위와 통합된 시스템으로 운영된다.

시스템 생물학은 현실이 요구했기에 등장했다.

TORC1을 스위치가 아닌 시스템으로 다루면서, 연구자들은 다른 종류의 질문을 던질 수 있었다. "어떤 경로가 활성화되는가?"가 아니라, "이 조건에서 시스템이 어떤 작동 모드를 채택하는가?"이었다. 이러한 관점의 변화는 저질소적응 상태를 가시화하게 만들었다.

이런 의미에서 카팔디 연구실의 성공은 시스템 생물학의 방법론적 개방성과 밀접하게 관련되어 있다. 이 발견은 이론에 의해 강요된 것이 아니었다. 이 방법은 세포가 스스로 말할 수 있게 해주었기 때문에 드러나게 된 것이었다.

발견이 설명을 능가할 때

여기서 그 이야기는 더 깊은 방향으로 전개된다.

시스템 생물학은 추상적인 진화론적 설명을 일시적으로 '괄호' 안에 넣고, 결과물을 모델링하기 때문에 그 발견은 뛰어난 것이다.[1] 그것을 측정하기 위해서 일관성을 충분히 가정한다. 진화론적 이야기를 괄호 안에 넣어 두면서, 시스템 생물학은 의도치 않게 과학의 원래 정신으로 돌아가게 된다 : 자연을 어떤 이론이 강요하는 대로 보는 것이 아니라, 자연을 있는 그대로 자유롭게 바라보는 것이다. 이는 어떤 이론에 '굴종하는(꿰어맞추는) 것‘이 아닌, '보는(관측하는) 것'으로의 회귀이다.

그 이후에 더 넓은 설명적 틀이 재주장되고, 종종 원인 규명보다는 간단한 표현을 통해 드러난다. "진핵생물 전반에 보존됨"과 같은 표현은 진화 이야기 안에서 자주 등장하지만, 이러한 통합된 조절 장치들이 최초에 어떻게 생겨났는지는 설명하지 못한다.

.사건의 지평선(event horizon)에 가까워질수록, 다윈의 구출은 점점 어려워진다. (Adobe Firefly AI)

이 긴장은 새로운 것이 아니다. 40년이 넘는 세월 전에, 진화 고생물학자 콜린 패터슨(Colin Patterson)은 진화가 실제로 어떻게 생물학적 형태들을 만들어냈는지에 대한 포괄적인 설명을 요구받고, 미래에 밝혀질 것이라고 공개적으로 말했었다. 집단 유전학자들은 발달을 지적했다. 발생생물학자들은 분자 메커니즘을 지적했다. 분자생물학자들은 역사적 우발 사건을 지적했다. 각 영역은 훌륭한 지역적 과학들을 생산해냈지만, 전체적인 설명을 하는 사람은 없었다.

패터슨만 그런 것이 아니었다. 스티븐 제이 굴드(Stephen Jay Gould, 고생물학 및 진화생물학자)는 자연선택은 생물들의 기원보다는 형태의 분류를 설명한다고 반복해서 강조했다. 리처드 르원틴(Richard Lewontin, 진화생물학자)은 진화생물학이 강력한 도구를 갖고 있지만, 형태나 조직에 대한 통일된 이론은 없다고 말했다. 스튜어트 카우프만(Stuart Kauffman, 의사이자 이론생물학자)은 자연선택만으로는 생물학적 질서의 자발적 출현을 설명할 수 없다고 결론지었다.

이들은 주변부의 목소리가 아니었다. 그들은 진화론 현장의 리더들이었다. 그들의 고백은 진화생물학을 해체하지는 않았지만, 오랜 설명의 공백을 드러냈다. 시스템 생물학은 그 간격을 메우는 것이 아니라, 우회하여 등장했다.

시스템 생물학의 더 깊은 의미

시스템 생물학은 진화론을 구조하기 위한 하나의 장치로 생각될 수 있다. 기본 원리를 다시 살펴보지 않고도 압도적인 복잡성을 흡수하는 방법으로 말이다. 그러나 실제로는 그 반대의 효과를 낸다. 생물학이 제어 시스템(control systems), 피드백 루프(feedback loops), 통합적 의사결정(integrated decision-making) 등과 같은 논리들과 함께 작동하도록 강요함으로써, 기저에 깔려있는 이론의 일관성 부족을 드러낸다.

이제 과학은 생물학적 시스템을 밝혀내고 있고, 이것은 설계를 가리키고 있음에도, (결국) 그렇지 않다고 주장하고 있는 것이다. 이것은 결코 사소한 것이 아니다. 그것은 일종의 범주오류(category error)인 것이다.

목적 없이 물질만으로 이루어졌다는 유물론적 형이상학은 목적, 통제, 시스템 수준의 합리성에 의존하는 인식론을 유지할 수 없다. 그 결과는 개념적 정신분열증(conceptual schizophrenia)의 한 형태를 초래한다. 이 발견은 공학적 논리가 지배한다. 무작위적 과정으로 우연히 생겨났을 것이라는 이야기는 매우 불합리해 보인다. 공학적 논리와 우연이라는 형이상학을 조화시키려는 시도는 궁극적으로 헤겔적 종합(Hegelian synthesis), 즉 뿌리 없는 나무에서 열매를 바라는 것과 같은 비합리적 시도인 것이다.

시스템 생물학은 진화 이론을 구조하지 못한다. 진화론이 계속 기능하려면, 얼마나 많은 부분을 빌려와야 하고, 괄호 안으로 묶어야 하고, 무시해야 하는지를 보여준다.

결론 : 더 큰 승리

저질소적응 상태(LoNA)는 단순히 TORC1에 대한 우리의 이해를 수정하는 정도가 아니다. 이는 생물학적 발견이 이것을 설명하려는 구조를 얼마나 앞질렀는지를 드러낸다. 세포는 더 이상 가끔씩 시스템처럼 행동하는, 무작위적 화학적 사고들에 의해 우연히 형성된 것으로 취급되어서는 안 된다. 처음부터 하나의 시스템으로 접근해야 한다.

여기서 더 큰 승리는 단순히 세포 내에 '중앙 컴퓨터'를 발견했다는 점만이 아니다. 그러한 발견은 더 이상 최소주의(minimalism)나 맹목적인 우연의 축적을 기준으로 삼지 않는 새로운 시각이 필요하다는 점이다. 거부하기는 점점 힘들어 보인다.

창조(creation)는 단순화에 저항하는 위계 구조와 명확한 논리로 행동하는 시스템 안에서 계속 말한다. 시스템 생물학은 그 현실을 더 많이 볼 수 있게 해주기 때문에, 방법론으로서 더 우수하다. 이것은 과거 과학이 추구했던 것이다. 그러나 현실에서 지배적인 이론의 가정을 바로잡을 수 있을지는 아직 미지수이다.

진실은 처음부터 존재했다. 듣고 싶어하는 귀와 보고 싶어하는 눈을 기다리고 있다.

[1] This is a procedure with which I am intimately familiar as a philosopher. Two central players in my dissertation work, Edmund Husserl and Jean-Paul Sartre, used it to great effect. In short, the idea is this: before you start explaining you should know clearly and exhaustively what it is that requires explanation.

*참조 : 세포는 "의사결정"을 한다 : 하지만 물질적 설계도가 어떻게 결정을 내릴까?

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