DNA의 경이로운 복잡성을 이해하기 위한 가상 이야기 : 미스터리한 외계 서판의 발견

미디어위원회

2020-06-08

DNA의 경이로운 복잡성을 이해하기 위한 가상 이야기

: 미스터리한 외계 서판의 발견

(The mysterious alien tablet. Delving into DNA’s mind-blowing, multi-layered information system)

by Dominic Statham

마이크로 소프트의 창립자 중의 한 사람인 빌 게이츠(Bill Gates)는 말했다 : “DNA는 컴퓨터 프로그램과 같지만, 지금까지 만들어진 어떤 소프트웨어보다도 훨씬 더 발전된 유형의 것이다”[1] 여기서 게이츠는 ‘유전체(genome)’를 언급하고 있었는데, 그것은 DNA 속에 암호화되어 들어있는 지침서(instructions)의 집합체로서, 배아의 성장(수정란에서 아기로)과 매일 세포의 작용을 제어하는 모든 지시들이 들어있다.

DNA는 앞으로도 뒤로도 읽혀질 수 있다. 서로 다른 지침들이 자주 중첩되어 쓰여져 있고, 심지어 역방향으로도 쓰여져 있다.

독자들이 DNA의 초고도 복잡성에 대한 작은 통찰력을 얻을 수 있도록, 가상의 이야기를 만들어 보았다. 그것은 사막에 버려진 외계 우주선에서 발견한 전자회로 서판(tablet)에 관한 공상과학 이야기이다.[2] 발견된 서판은 수많은 문서와 책들이 들어있는 일종의 전자 도서관이었다.

그 발견은 커다란 흥분을 자아냈고, 세계 최고의 언어학자들이 그 서판에서 발견된 이상한 기호를 해독하려고 협력했다. 문서에는 우주선의 평면도와 엔진실에 관한 그림이 포함되어 있었고, 많은 부분에 라벨이 붙어 있었다. 이것은 외계 언어를 이해하기 시작하는 데 필요한 결정적인 단서를 제공했다.

그 문서들을 연구하면 할수록, 언어학자들은 더 많이 놀라게 되었다. 회의에서 한 교수는 문장들을 히브리어에서처럼 오른쪽에서 왼쪽으로 읽어야한다고 보고했다. 다른 사람들은 의견을 달리하여, 그것들을 영어에서처럼 왼쪽에서 오른쪽으로 읽어야한다고 말했다. 추가적인 상세한 연구 결과, 그 둘 다 옳은 것으로 나타났다. 한 연구자는 우주선의 추진 시스템의 정비를 위한 지침 설명서인 것처럼 보이는 것을 연구했다. 그는 일반적으로 동일한 세트의 문자(혹은 기호)를 왼쪽에서 오른쪽으로 읽어서 하나의 지침을 얻고, 다시 오른쪽에서 왼쪽으로 읽어서 또 다른 지침을 얻는다는 것을 발견했다. 즉, 각 문자열에는 두 가지 의미가 있는 것으로 보였다.

몇 주 후, 암호학 전문가인 다른 교수가 연구실로 급히 들어왔는데, 그의 얼굴은 흥분으로 상기되어 있었다. 그는 동일한 지침서의 어떤 부분이 다른 언어를 사용하여 읽혀질 수 있다는 것을 발견했다. 그는 나중에 뉴스 기자들에게, 이야기의 전반부를 얻기 위해서 영어로 읽기 시작하다가, 이야기의 후반부를 얻기 위해서는 첫 페이지로 돌아가서 동일한 단어들을 프랑스어로 다시 읽기 시작해야 하는 책을 갖고 있는 것과 다소 비슷하다고 설명했다.

게다가, 한 언어에서 모든 단어들은 단지 세 개의 철자만을 가진다. 그러나 다른 철자로 시작하면, 다른 의미를 갖는 전혀 다른 문장을 얻게 된다. 한 절에서 기본 텍스트는 다음과 같다[3] :

위치 1에서 시작하는 세-철자 단어를 구성해 보면, (위의 도표) 문장의 메시지는 연료 혼합물에 대한 사양으로 판명되었다. 위치 2에서 시작하는 단어를 구성해 보면, 잠재적으로 손상을 주는 엔진 진동을 처리하기 위한 지침이었다. 위치 3에서 시작하는 단어를 구성하면, 최적의 작동 온도에 도달하기 전에 엔진을 너무 빨리 작동하는 것에 대한 경고가 들어있었다. 이 동일한 세트의 문자를 거꾸로 읽으면, 엔진의 컴퓨터를 재부팅하는 데 필요한 정보가 제공되고 있었다.

프로젝트 책임자가 표현한 바와 같이, 경이로운 수준의 ‘데이터 압축’이 있었는데, 짧은 문자열 안에 많은 정보들이 가득 채워져 있었다. 한 세트의 문자들은 읽은 방법에 따라 최대 12개의 다른 지침이 들어있는 것으로 보였다.

6개월 후 또 다른 주목할만한 발견이 있었다. 연구자들 중 한 명이 조용한 연구 장소가 필요하여 서판을 우주선의 주방으로 여겨지는 곳으로 가져갔고, 문서를 열었을 때, 그녀는 문자 중 일부가 ‘회색으로 변하며’ 거의 보이지 않게 된다는 사실을 알게 되었다 :

검은색의 문자들만을 읽었을 때, 그녀는 점심 메뉴들에 대한 조리법을 발견했다. 그 문서는 ‘상황에 의존하는’ 것으로 보였는데, 즉 특정한 장소에서 특별한 작업을 수행하는 데 필요한 정보를 제공하기 위해서 스스로 변환되는 것처럼 보였다. 이것은 연구원이 서판을 항해실로 보이는 곳으로 가져갔을 때 확인되었다. 즉시 본문이 변경되어 다른 문자들이 회색으로 처리되었다. 그 결과 읽을 수 있는 본문은 먼 태양계를 통과하는 항로를 설정하기 위한 절차라는 것이 후에 발견되었다.

생물 세포 안의 정보 체계

진화론자들은 이런 수준의 초고도 복잡성과 정교함을 지닌 정보 시스템을 만들어낼 수 있는 자연주의적 과정을 결코 제시하지 못했다.

이 가상의 이야기는 독자들에게 환상적으로 보일지 모르겠지만, 실제 세계에서 그에 필적하는 것이 있는데, 그것은 바로 사람의 유전체(genome)이다.[4] DNA는 앞으로도 뒤로도 읽혀질 수 있으며, 종종 다른 지침들이 중첩되어 있으며, 심지어 거꾸로도 쓰여져 있다. 외계 언어와 마찬가지로, 유전체의 여러 곳에서 서로 다른 철자로 시작함에 따라 서로 다른 ‘문장’이 형성된다. 게다가 외계인 서판의 본문이 어느 방에 있느냐에 따라 자동적으로 변환되는 것처럼, 유전자(DNA 지침)의 스위치가 자동으로 켜지거나 꺼져서, 식물과 동물이 변화되거나 다른 방식으로 작동되게 하여, 그들이 부딪치는 다른 환경에 적응하도록 한다.

그림 1. 단백질을 만들기 위해서는 단백질 언어가 ‘번역되기’ 전에 먼저 DNA가 복사되어야 한다. 그러나 번역이 일어나기 전에 인트론이 제거되어야만 한다. 남겨진 엑손은 여러 방법으로 서로 결합되어, 서로 다른 지시를 만들어내고, 그렇게 함으로써 서로 다른 단백질을 위한 코딩(유전암호의 지정)을 할 수 있다.

그보다 더욱 복잡한 것으로, 사람 유전자는 ‘인트론(introns)’과 ‘엑손(exons)’으로 알려진 부분으로 나뉘어지는, DNA ‘철자’들의 세트로 구성되어 있다. DNA가 복사된 후에, 인트론은 제거되어야하고, 나머지 엑손은 함께 연결되어야 한다(그림 1). 서로 다른 엑손은 서로 다른 방법으로 결합되어, 여러 가지 지침들을 만들어낸다. 이것들은 차례로 서로 다른 시간에 서로 다른 단백질들을 만드는 데에 사용되며, 그렇게 해서 만들어진 단백질들은 세포의 유형마다 다르다. 사실상, 사람의 유전체는 주위에 있는 엑손을 매우 복잡한 방식으로 교환함으로써, DNA를 ‘잘라내고 붙여넣는’ 거대한 ‘스플라이싱과 다이싱(splicing and dicing)’ 시스템을 갖고 있다.[5] 하나의 엑손은 많은 다른 유전자들에 포함될 수 있는데, 그 중의 일부 코드는 유사성이 거의 없는 형태의 단백질들을 특정하는 암호이다. 초파리(Drosophila)에서 동일한 ‘유전자’가 수천 개의 서로 다른 단백질을 지정하는 데에 사용될 수 있다.[6]

그림 2. 보다 복잡한 생물체에서(박테리아가 아닌) DNA는 히스톤(histone)이라고 불리는 단백질 둘레에 감겨져 있다. 감겨지는 과정을 제어함으로써, 필요에 따라 유전자의 스위치를 켜고 끌 수 있다. DNA의 일부 신장부(stretches)들은 DNA가 히스톤에 결합하는 방법과 위치를 지정하는, 따라서 유전자가 사용되는 시기와 방법을 지정하는 정보를 포함하고 있다. 따라서 한 ‘유전자’는 단백질을 만드는 방법을 지정하는 정보와, 단백질을 만들어내는 시기를 제어하는 정보를 동시에 담고 있는 것이다. 이것은 한 문장이 두 가지 의미를 갖고 있는 것과 같다.

또한 동일한 세트의 철자들은 그것을 읽는 데에 사용된 ‘언어’에 따라, 다른 의미를 가질 수 있다. DNA의 한 부분은 단백질의 형태, 인트론-엑손 접합(splice) 위치(그림 1), 히스톤 결합 위치(그림 2) 등을 지시하는 암호를 동시에 갖고 있을 수 있다. 이 모든 것에는 정보를 ‘읽고’ 그에 따른 행동을 하기 위한, 서로 다른 생물학적 나노기계들을 필요로 한다.

이 외계 언어에 대한 비유는 DNA 언어의 경이로운 복잡성을 단지 희미하게 드러내고 있을 뿐이다. 실제 세포 내의 정보 시스템은 이것보다 훨씬 더 복잡하다. 예를 들어, DNA는 세포 내에서 정보를 운반하는 유일한 분자가 아니다. 긴사슬 당(long-chain sugars)과 같은 다른 분자는 단백질을 변경시키는 데 사용된다.[7] 세포막 패턴(cell membrane patterns)과 심지어 막 분자들에 의해 생성된 전기장(electric fields) 또한 중요한 정보를 전달한다. 이 모든 것들은 배아가 성장하는 방법과, 성인 신체가 기능하는 방법을 제어하고 있다.

진화론자들은 이런 수준의 초고도 복잡성과 정교함을 지닌 정보 시스템을 만들어낼 수 있는 자연주의적 과정을 결코 제시하지 못했다. 오히려, 그들은 무작위적인 자연적 과정으로 DNA와 분자기계들, 그 안의 막대한 량의 유전정보들이 모두 우연히 저절로 동시에 생겨났을 것이라고 믿고 있다. 특히, 진화론자들은 여러 다른 방식으로 기능하는 DNA 염기서열을 설명하지 못한다. 무작위적 돌연변이가 한 방향으로 읽을 때 염기서열의 개선을 가져온다 할지라도, 그 염기서열을 다른 방법으로 읽을 때, 그것은 거의 예외 없이 항상 정보의 저하를 유발한다.

생물 세계의 아름다움과 복잡성을 바라볼 때, 우리는 시편 139편 14절에서 다윗이 하나님께 고백한 말씀을 되새겨야 한다 :

“내가 주께 감사하옴은 나를 지으심이 신묘막측하심이라...”(개역한글)

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