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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

해조류에서 발견된 고도로 복잡한 메커니즘.

미디어위원회
2021-03-22

해조류에서 발견된 고도로 복잡한 메커니즘. 

(How Algae Do Fine When Tossed at Sea) 

by Brian Thomas, PH.D. 


      만약 어떤 것이 하루 종일 몇 초마다 뒤집혀진다면, 어떤 기분이들까? 해조류(marine algae)는 해안가 파도에 의해서 반복적으로 던져진다. 그리고 그들은 꽤 잘 대처한다. 연구자들은 그 방법을 알아내기를 원했다. 최근 일련의 실험은 이 단세포 생물들이 난류(turbulence) 속에서 번성하도록 해주는 내장된 분자기계들을 밝혀냈다. 이러한 세포 시스템이 어떻게 작동되는지를 살펴보면, 처음에 이 시스템이 어떻게 있게 되었는지에 대한 커다란 질문이 생겨난다.

한 국제 연구팀은 전 세계 해안에서 물고기에 치명적인 적조(algal blooms) 현상을 일으키는 것으로 유명한, 침편모조류(Heterosigma akashiwo)에 대한 실험 결과를 PNAS 지에 발표했다.[1] 연구자들은 조류는 평화롭던 개체군에서 충분히 수가 많아지면, 그것은 두 그룹으로 나뉘어진다는 것을 이미 알고 있었다. 절반 정도는 위쪽으로 헤엄쳐 나가고, 나머지 절반은 아래로 향한다. 그래서 이들 연구자들은 조류들이 어떻게 이러한 전환(switch)을 하고 있는지를 알아내려고 했다.

연구자들은 한 개의 세포(조류)가 10바퀴를 돌면, 작은 세포 내부에 변화가 일어나기 시작한다는 것을 발견했다. 어떻게 이런 작은 생명체들은 그들이 회전하고 있다는 사실을 알 수 있는 것일까? 그들은 회전을 인식할 뿐만 아니라, 삶의 전략을 개편한다. 바다에서 하강하는 세포는 해저 진흙에 도달하여, 일종의 식물인간 상태로 들어간다. 충분한 열과 빛을 받으면, 그들은 다시 소생되어 표면을 향해 헤엄쳐 간다.

개편(retooling)은 입력 및 출력의 통합적 배치를 통해 빠르게 일어난다. 2002년 한국의 한 연구팀은 "대부분 생존 반응에 영향을 미치는 기본 신호전달 회로는 여러 입력 단서들로부터 정보를 전달하는 네트워크 시스템으로 구성되어 있다"라고 썼다.[2] 이들이 말한 입력(inputs)은 무엇인가?

조류 세포들은 중력(gravity)을 감지하는 센서를 갖고 있어서, 어느 방향이 아래쪽인지를 알고 있다. 그리고 조류 내부에 들어있는 빛의 강도를 측정하는 센서는 그들이 상향으로 이동해야할 시점을 알려준다.[1] 그렇다. 이 단세포 생물은 세포 내에 온도계가 장착되어 있는 것이다. 또한 조류 세포들은 질소, 인, 염분 탐지기도 갖고 있다. 그러나 사전에 준비된 대응계획을 갖고 있지 않다면, 이러한 미세 감지기들로 탐지한 모든 데이터들이 무슨 소용이 있겠는가?

2002년 연구의 저자들은 "유기체는 선택된 환경적 단서들을 인지하고, 그러한 신호들을 조류 삶의 단계에서 생존에 최적화를 결정하는 대사 프로그램으로 전달한다"고 썼다.[2] 조류에 장착된 프로그램에는 평평한 신체에서 배 모양의 신체로 변경되는 것이 포함된다. 그들은 커다란 형태로도, 작은 형태로도 자랄 수 있다. 조류들은 기름이 물 위에 뜬다는 사실을 활용하여, 기름 함유량을 관리하여 부력을 조절한다. 그리고 너무 많이 출렁거리거나, 너무 많은 빛에 노출되면, 그들은 곧 수영을 하기 시작한다.

PNAS 지에 논문을 게재한 룩셈부르크 대학의 아누판 센굽타(Anupan Sengupta) 생물물리학 실험실의 연구자들은, 빛과 난류와 같은 외부적 요인이 조류들의 특별한 내부적 변화를 어떻게 이끄는 지에 대한 답을 찾기 위한 연구를 진행했고, 세포 내부에 너무도 많은 활성산소(reactive oxygen species, ROS)들이 세포의 반응을 촉발한다는(triggered) 것을 발견했다. 활성산소는 단백질과 DNA를 손상시키는 화학물질이다. 세포는 일반적으로 이 치명적인 독을 다룰 수 있는 장비를 갖고 있다. 침편모조류(Heterosigma akashiwo) 내부에 들어있는 장비가 만들어지는 활성산소를 따라잡지 못하면, 센서가 악성 활성산소를 감지한다. 농도가 한계점에 도달하면, 세포가 전략을 바꿔서 아래쪽으로 이동한다.

모든 공중제비(tumbling)는 세포를 압착하고 스트레스를 주어 활성산소를 발생시킨다. 너무 많은 빛도 같은 효과를 일으킨다. 연구팀은 해조류가 삶의 방식을 바꾸는 활성산소 임계값을 측정했다. 위쪽으로 이동하는 바다조류의 활성산소가 표준 농도의 2.3배에 도달하면, 조류의 절반 정도는 동작을 멈추고, 아래쪽으로 수영해간다.[1] 누가 이 임계값과 다른 내부 임계값들을 설정했는가?

굽타(Gupta) 박사는 자신의 결과를 설명하는 온라인 비디오에서, "미생물의 건강에 관여하는 주요 요인인 햇빛 수준, 영양분 이용성, 물 흐름 조건을 조합하여, 미생물들은 자연환경의 변화에 적응할 수 있는 정교한 메커니즘을 갖고 있으며, 환경에서의 생존을 위한 그들의 진화적 기능을 수행하기 위한 기본적 적응성을 줄곧 유지하고 있다"고 말했다.[3]

진화에 대한 공허한 주장은 제쳐두고, 우리는 더 큰 문제에 초점을 맞출 수 있다. 이러한 "정밀한 메커니즘"은 어디에서 왔는가? 이것도 무작위적 과정인 돌연변이로 우연히 생겨났는가? 자연적인 과정으로 미세하고 정밀한 기계는 말할 것도 없고, 심지어 조잡한 기계 같은 것이라도 우연히 만들어지는 것을 관측한 과학자가 있는가? 더군다나 이 분자기계들을 만드는데 필요한 유전정보가 우연히 만들어져서, 다음 세대로 전달되어 또 다시 이 분자기계들이 만들어지는 것을 관측한 과학자가 있는가? 정교한 메커니즘은 정교한 계획으로부터 나온다. 그리고 이것은 자연에는 없는, 지성을 필요로 한다.  


References 

 1. Carrara, R. et al. 2021. Bistability in oxidative stress response determines the migration behavior of phytoplankton in turbulence. Proceedings of the National Academy of Sciences. 118 (5): e2005944118.

 2. Han, M-S., Y-P Kim, and R.A. Cattolico. 2002. Heterosigmaakashiow (Raphidophyceae) Resting Cell Formation in Batch Culture: Strain Identity Versus Physiological Response. Journal of Phycology. 38: 304-317.

 3. Microbes are crucial in tackling the climate crisis | Anupam Sengupta | TEDxUniversityofLuxembourg. Posted on youtube.com November 18, 2020, accessed February 3, 2021.

 *Dr. Brian Thomas is Research Associate at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in paleobiochemistry from the University of Liverpool.    


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출처 : ICR, 2021. 2. 22.

주소 : https://www.icr.org/article/how-algae-do-fine-when-tossed-at-sea/

번역 : 미디어위원회  




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