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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

광합성의 진화에 대한 열쇠가 발견되었는가?

미디어위원회
2024-05-14

광합성의 진화에 대한 열쇠가 발견되었는가?

(Was a Key to Photosynthesis Evolution Discovered?)

by Frank Sherwin, D.SC. (HON.) 


    캐나다 북부의 호수들은 최근 발견된 녹만균 문(phylum Chloroflexota)에 속하는 독특한 광합성 박테리아(photosynthetic bacteria)의 원천이다. 워털루 대학(University of Waterloo, 캐나다 온타리오주) 과학자들은 수년간 보리얼 쉴드 호수(Boreal Shield lake) 물을 채취하여 배양한 후에, 이 놀라운 박테리아 종을 발견한 사실을 과학 저널 Nature 지에 발표했다.[1]

이 박테리아를 발견한 워털루 대학의 잭슨 츠지(Jackson Tsuji)는 “나는 연구실의 게이조 시마다(Keizo Shimada) 명예교수가 지구에서 광합성이 어떻게 발전했는지를 풀기 위한 퍼즐의 핵심 조각이자, 광합성 생명체의 새로운 가지(branch)를 발견한 것을 축하해 준 것이 기억난다”라고 말했다.[2]

광합성 생명체의 새로운 가지가 발견되었을 수 있다는 것이다. 이 생명체는 독특한데, 반응중심 단백질 때문이다. “우리가 예상했던 특정 핵심 광합성 유전자들은 존재하지 않았지만, 그 대신 완전히 새로운 광합성반응중심 단백질 분기군이 존재했다”라고 츠지는 말한다.[2]


광합성반응중심(photosynthetic reaction centers)과 관련된 단백질들은 엄청나게 복잡하다. 그것들은 빛을 사용하여 막 통과 전자 전달(transmembrane electron transfer)을 촉매하는 1차 에너지 변환 반응을 수행한다. 광합성반응중심의 전체 메커니즘은 완전하고 모든 요소(부품)들이 제자리에 있어야만, 전자 수용체가 반응중심의 엽록소에서 빛으로 여기된 전자(light-excited electron)를 가두어둘 수 있다. 오직 완전한 부품들이 있어서 완전한 기능을 갖춘 반응중심만이 이 여기된 전자를 ATP(세포 에너지)가 생성되는 전자 수송 사슬로 전달할 수 있다. 이는 오랜 시간에 걸쳐, 자연적 과정으로, 우연히 점진적으로 하나씩 생겨나서 형성될 수는 없는 메커니즘으로 보인다. 이것은 목적과 계획, 특별한 창조를 분명히 가리키고 있는 것이다.


광합성은 유기체가 복잡한 탄소 기반 화합물(예: 탄수화물)을 제조하고, 세포 에너지를 얻기 위해 광자(photon)를 포획하는 능력이다. “녹만균 문은 유전적으로 관련된 박테리아들 사이에서 광합성 모드의 사용에 대한 진화적 기록을 보존하고 있어서, 지구상의 광영양(phototrophy) 유기체의 다양화를 탐구하는데 새로운 맥락을 제공한다”는 것이다.[1] 그러나 이것은 진화적 기록이라고 보기 어렵다. 이것은 단순히 독특한 반응중심 단백질들을 가진, 유전적으로 관련된 박테리아에 대한 기록일 뿐이다. 이 발견은 광합성을 하지 않는 생화학에서, 광합성이 점진적으로 발전한 것에 대해서 아무것도 말해주지 않는다. 이러한 유전적 변이(variation)는 창조의 범주 내에 있는 것이다.


“지구상의 광합성에 대한 다양성(diversification)”이 있는가? 그렇다. 하나님은 다양한 생태적 적소들을 채울 수 있는 유전적 능력(다양화 또는 변이)을 가진 광합성 유기체들을 창조하셨다. 그러나 녹만균 문은 광합성의 대진화적 기록을 보존하고 있지 않다. 왜냐하면 그러한 기록이 존재하지 않기 때문이다. 츠지 박사는 말했다 ; “이 획기적인 발견은 광합성이 어떻게 생겨났는지에 대한 현재의 과학적 지식에 도전하고 있다. 그리고 이전에 설명할 수 없었던 ‘이유들’의 일부를 설명하고 있다. 그러나 동시에 해답보다 더 많은 질문들을 만들어내고 있다. 나는 더 많은 것들을 연구할 수 있게 되어 흥분된다."[2]

Nature 지에서 연구자들은 말했다 : “거의 200년에 걸친 광합성 박테리아에 대한 과학적 탐구는 알려진 광합성 그룹들 간에 큰 계통발생학적(진화의 다양화 및 종의 발달과 관련된) 간격(gaps)이 있음을 밝혀내고 있다. 이는 광합성이 어떻게 진화하고 다양화되었는 지에 대한 이해를 제한하고 있다.”[1] 그렇다면 이 광합성 장치는 오래된 것일까? 아니면 단지 다른 것일까? 다시 말해 “일반적인” 광합성반응중심과는 다른 반응중심을 갖고 있기 때문인가? 광합성 박테리아는 “장구한” 시간에 걸쳐 원시적인 것에서 진화되었기 때문일까? 아니다. 가장 오래된 광합성 박테리아도 100% 광합성을 한다.


최근 Science News의 기사는 “이 발견은 남세균(cyanobacteria, 남조류)에서 틸라코이드(thylakoids, 엽록체 내의 복잡한 구조물로서 매우 복잡한 빛 반응이 일어나는 곳)의 증거를 12억 년 뒤로 끌어내리는 것이다”고 쓰고 있었다.[3] 그 기사는 계속해서 “바다에 사는 프로클로로코커스(Prochlorococcus) 같은 남조류는 수십억 년 전에 광합성을 발명했다”고 쓰고 있었다.[3] 발명했다고? 그건 과학적인 설명이 아니다. 발명된 것과 창조된 것과의 차이점은 무엇인가?

츠지 등은 “서로 다른 반응중심을 사용했음에도 불구하고, 우리의 계통유전체 데이터(전체 게놈 비교)는 RCⅠ-사용과 RCⅡ-사용을 하는 녹만균 계열이 가장 최근의 공통 광합성 조상으로부터 광영양을 유전했다는 강력한 증거를 제공한다”고 말했다.[1] 하지만 가장 최근의 공통 광합성 조상은 알려져 있지 않다. 그렇다면 진화론자들은 어떻게 녹만균 계열이 광합성을 유전시켰다는 것을 알 수 있을까? 녹만균이 이러한 독특한 반응중심을 갖고서, 캐나다 북부의 험난한 호수들에서 살아갈 수 있도록 창조되었다고도 말할 수도 있을 것이다.


워털루 대학의 논문은 이 박테리아는 ‘살아있는 화석(living fossil)’과 같다고 결론을 내리고 있었다.[4, 5] 즉, 이 박테리아는 '장구한' 시간 동안 아무런 변화가 없었다는 것이다. 이것은 바로 창조론자들이 예상하는 것이다. ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducibly complex, 환원 불가능한 복잡성)’을 가진 광합성 분자기계들은 창조 때부터 존재해 왔던 것이다.

“이 박테리아의 신진대사와 광합성 분자기계들에 대한 우리의 초기 발견은 이 박테리아가 고대 생명체와 같은 특성을 간직한 ‘살아있는 화석’과 같은 유기체라고 추측하는 것이 자연스럽다”라고 츠지는 말한다. “앞으로 몇 년 동안 우리는 이 박테리아의 놀라운 특성에 대해 더 자세히 알아보고, 광합성이 오늘날과 동일한 방식으로 작동하게 된 과정과 이 과정이 지구의 역사를 통해 어떻게 변화했는지에 대한 새로운 통찰력을 얻고자 한다”[2]


새로 발견된 이 박테리아가 열악한 환경에서도 살아남을 수 있었던 놀라운 특성을 갖고 있다는 것은 의심할 여지가 없다. 하지만 녹만균의 광합성은 제1형 반응 중추를 사용하지만[1], 그렇다고 해서 그것이 진화적 친척을 의미하는 것은 아니다. 가장 최근의 광합성 공통 조상은 지금까지 알려져 있지 않다. 그리고 추정되는 광합성 진화에 주요 기반이 되는 것이 무엇이었는지 조차도 알려져 있지 않다. 반면에 창조론자들은 창세기에 기록된 대로 수천 년 전인 창조 때부터 광합성 과정은 창조되어 존재했다고 본다.[6, 7]


References

1. Tsuji, J. et al.  Anoxygenic phototroph of the Chloroflexota uses a type I reaction centre. Nature. Posted on nature.com March 13, 2024.

2. McQuaid, K. Surprising bacterium from Canadian lake shines new light on ancient photosynthesis. Phys.org. Posted on phys.org March 13, 2024.

3. Saey, T. Bacteria fossils hold the oldest signs of machinery needed for photosynthesis. ScienceNews. Posted on sciencenews.org January 3, 2024.

4. Sherwin, F. Yet Another Living Fossil Found. Creation Science Update. Posted on ICR.org December 12, 2022.

5. Thomas, B. Spectacular Spider Is a Long-Living Fossil. Creation Science Update. Posted on ICR.org February 24, 2010.

6. Thomas, B. Photosynthesis uses quantum mechanics. Creation Science Update. Posted on ICR.org June 25, 2012.

7. Sherwin, F. Photosynthesis Continues to Amaze. Creation Science Update. Posted on ICR.org March 14, 2019.

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


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출처 : ICR, 2024. 5. 2.

주소 : https://www.icr.org/article/key-to-photosynthesis-discovered/

번역 : 미디어위원회



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