춤을 추고 있는 세포의 소기관들
: 세포의 초고도 복잡성이 계속 밝혀지고 있다.
(Dances with Cells)
by Brian Thomas, Ph.D.
세포생물학자들은 오랫동안 가장 작은 상호작용(interactions)들에 대해서, 즉 분자들 사이에서 일어나는 상호작용들에 대해 집중해왔다. 최근에 일부 연구자들은 새로운 기술을 사용하여, 세포소기관(organelles)이라고 불리는, 세포의 구획(compartments)에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 일부 들여다볼 수 있었다. 그들의 발견은 질병에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 있으며, 표준 교과서에 그려져 있는 모든 세포 그림들을 다시 그리도록 만들고 있었고, 세포(cells)를 원형질의 단순한 덩어리(simple blobs of protoplasm)라고 생각하는 사람들에게 커다란 도전이 되고 있었다.
Nature 지는 새로운 연구 결과에 대한 특집 기사를 실었다.[1] 이 기사는 새로운 수업인 것처럼 보인다. 기사에 의하면, 세포소기관(organelles)들은 정교한 방식으로 상호 연결되어 있다는 것이다. 그들은 격리된 구획으로 작동하는 것이 아니라, 둘레가 포장되어 있고, 서로가 서로에 대해 고정되어 있었다. 그리고 그들의 근접은 우연이 아니다.
세포소기관들의 복잡한 배열에 의한 상호연결은 소포체(endoplasmic reticulum)가 미토콘드리아 주위에 역동적으로 접혀져있는 방식을 포함하고 있다. 이렇게 하면(오직 이 방식만), 칼슘, 지질, 당류와 같은 생성물을 잘 교환할 수 있으며, 충분히 빨라서, 세포를 건강하게 유지시킬 수 있는 것이다.
추가 연구에 따르면, 소수의 세포소기관들 사이에 슈퍼-접촉 영역(super-contact zones)이 있음이 밝혀졌다. 이 영역에는 특별한 테더(밧줄, 사슬) 단백질(tether proteins)들이 사용된다.[1] 노스웨스턴 대학의 세포생물학자인 로라 랙크너(Laura Lackner)는 Nature 지에서 다음과 같이 말했다. ”그것은 완전히 다른 차원의 공간적 조직체를 만들어낸다.”[1]
세포는 이미 그들의 DNA 염기서열에서, 이 세상에서 가장 높은 밀도로 압축된 암호화된 언어를 갖고 있으며, 유전적 암호와 후성유전학적 암호들의 배열에 있어서 최고 수준이며, 심지어 염색체 구조의 배열에 있어서도 최고를 자랑한다.[3] 이제 여기에 이러한 복잡성도 추가되게 된 것이다.
일부 세포소기관들은 이들 과학자들의 눈에 마치 춤을 추는 것처럼 운동을 하며, 접촉하고, 분리되고, 다시 만나고 있었다. 병에 걸린 세포는 불균형한 접촉 패턴을 보여주고 있었다. 하버드 대학의 Gökhan Hotamıȿlıgil은 Nature 지에서 ”그것은 매우 우아해 보이지는 않는다”고 말했다. 그러나 콜로라도 대학의 세포생물학자인 기아 볼츠(Gia Voeltz) 교수는, 건강한 세포소기관들이 동료들과 춤을 추고 있는 현미경 영상을 보여주었다. 그녀는 말했다. ”나는 모든 것들이 그렇게 상호 연결되어 있다는 것을 몰랐다. 그것은 너무도 아름답다.”[1]
2017년으로 돌아가서, 미국에 기반을 둔 한 팀의 세포생물학자들은 6개의 개별적으로 색깔을 띤 세포소기관들에 대한 영상을 소개했다.[4] 여기에서 역동적으로 움직이고 있는 이들의 춤을 엿볼 수 있었다.(아래 References 5번 링크 클릭).[5] 이러한 것들은 어디에서 왔을까?
바이츠만 연구소(Wiezmann Institute)의 생물학자인 마야 슐디너(Maya Schuldiner)는 의도하지 않게 그것에 대한 한 대답을 하고 있었다. 그녀는 Nature 지에서 말했다. ”세포소기관들은 고립되어서는 기능을 할 수 없다.”[1]. 이는 필요한 세포소기관들(아마도 모든 세포소기관들)이 그들을 묶고 있는 테더 단백질(tether proteins)들과 동시에 발생했음을 의미한다.
자동차 엔진이 그러한 상황에 대한 적절한 설명이 될 수 있을 것이다. 피스톤, 점화 플러그, 라디에이터와 같은, 필요한 엔진 부품들이 모두 있어야하고, 그들이 올바른 위치에 배치되어 있어야할 뿐만 아니라, 모든 부품들이 단단히 고정되어 있지 않다면, 그것은 고철더미에 불과할 것이다. 그래서 생명체인 세포가 작동되기 위해서는, 세포소기관들이 모두 함께 작동되어야 하는 것이다. 그러나 이들 세포의 엔진 부품들은 서로 붙어있지 않다. 그들은 안무 리듬에 따라 함께 미끄러지며, 접촉과 분리를 진행하는 것이다.
이러한 새로운 ”전부 아니면 무(all-or-nothing)”인 기관의 발견은 그 기원이 창조임을 가리킨다. 이러한 기관은 부품들이 하나씩 하나씩 생겨나는 점진적인 과정을 통해 만들어질 수 없다. 캘리포니아 데이비스 대학의 생물학자인 조디 눈나리(Jodi Nunnari)는 Nature 지에서 말했다. ”이와 같은 종류의 기능적 허브(functional hub)는 세포가 창조된 것처럼 보이게 만든다”고 말했다. 세포가 자동차 엔진 보다 복잡한 이러한 자신의 부품들을 만들어내는 것을 본 사람은 아무도 없다. 세포 안에서 일어나고 있는 이러한 함께 추는 춤은 초자연적 기원을 가리키는 것이다.
References
1. Dolgin, E. 2019. How secret conversations inside cells are transforming biology. Nature. 567(7747): 162-164.
2. Tomkins, J. Epigenetic Code More Complicated Than Previously Thought. Creation Science Update. Posted on ICR.org January 28, 2016, accessed March 29, 2019.
3. Thomas, B. Genomes Have Remarkable 3-D Organization. Creation Science Update. Posted on ICR.org November 15, 2010, accessed March 29, 2019.
4. Valm, A. M. et al. 2017. Applying systems-level spectral imaging and analysis to reveal the organelle interactome. Nature. 546 (7656): 162-167.
5. Valm, A. M. et al. 2017. Supplementary information. Video 1: Point-scanning confocal, 6-colour time-lapse images. Nature. 546 (7656): 162-167.
*Dr. Thomas is Science Writer at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in paleobiochemistry from the University of Liverpool.
출처 : ICR, 2019. 4. 9.
URL : https://www.icr.org/article/11268/
번역자 : 미디어위원회
놀랍고, 독특하고, 진정 기괴한 옐로스톤의 미생물
(Incredible, Unique, and Truly Weird' Yellowstone Microbes)
Frank Sherwin
수십 년 동안 옐로스톤 국립공원(Yellowstone National Park)의 뜨거운 온천에는 고균(Archaea)이라 불리는 특별하고 견고한 원핵미생물 유형이 살고 있는 것으로 알려져 왔다. 고세균(archaebacteria)으로 알려진 이들 미생물에는 메탄생성균(methanogens), 극도의 호열균(thermophiles, 열에 잘 견디는 유기체), 극도의 호염균(halophiles, 성장에 소금을 필요로 하는 유기체) 등이 포함된다. 고온성 고세균의 한 종은 유황이 풍부하고, 끓는 물에서도 살아갈 수 있는 술포로부스(Sulfolobus) 균이다. 그들은 극한의 환경에서도 고도로 저항할 수 있도록 설계되었는데, 진화론자들은 그들이 지구의 첫 번째 생명체 형태가 됐을 수도 있다고 제안하고 있다.
창조과학자들은 이 '진정 기괴한' 미생물의 발견을 축하하지만, 그 발견은 진화론과는 아무런 관련이 없다.
최근에 ”믿을 수 없도록 놀랍고, 독특한, 그리고 진정 기괴한” 미생물 집단이 옐로스톤의 높은 고도에서 발견되었다. 창조과학자들은 이 ”진정 기괴한” 미생물의 발견을 축하하지만, 그 발견은 진화론과는 아무런 관련이 없는 것이다. 그러한 극도의 열악한 환경에서도 견디며 살아갈 수 있는 놀라운 미생물 집단의 발견은 창조주의 경이로운 설계를 보여주는 것이다. 이러한 고도의 설계로 인해, 그 미생물들은 서식하기 어려운 열악한 환경도 채울 수 있는 능력을 갖고 있는 것이다. 실제로 고세균은 그들의 세포막에 지방산이 없다는 점에서 전형적인 '박테리아'와 다르다. 대신, 그들은 크렌아케올(crenarchaeol)이라 불리는 독특한 지질을 갖고 있다. 또한 RNA 중합효소(RNA polymerase)라 불리는 단일 유형의 효소를 가진 박테리아와는 달리, 고세균에는 더 복잡한 여러 종류의 효소들을 갖고 있다.
그 기사는 ”어떤 것들은 고대 미생물의 현대적 친척이 될 수도 있으며, 초기 지구의 생명체와 다른 행성에서의 생명체에 대한 잠재적 교훈을 제공할 수도 있다”고 말했다.[1] 여기 지구의 과거와 현재에 내열성 박테리아(호열균)가 존재한다는 것이 화성과 같은 가혹한 환경의 다른 행성에서도 비생명체로부터 생명체가 진화했을 수도 있다는 결론과는 거리가 먼 것이다. 화성의 환경은 너무도 가혹하기 때문에, 화성에서 고온에 견디는 호열성 세균이 진화했을 수도 있다는 주장은 설득력이 있는 것일까?
그 기사는 더 나아가 이렇게 쓰고 있었다 :
그러한 시스템과 그 안에 살아가는 흥미로운 유기체에 대한 추가적인 연구는 미생물 생태계에 대한 중요한 추가적인 통찰력을 제공하고, 생화학적 과정의 진화에 있어서 그들의 역할에 대해 새로운 빛을 비춰줄 것으로 보인다.[1, 2]
창조과학자들은 이 독특한 미생물에 대한 연구가 미생물 생태계 분야를 더 잘 이해할 수 있게 도와줄 것이라는 것에는 동의한다. 그러나 세속적 생물학자들에게 이들 흥미로운 미생물의 생화학적 과정에 대한 진화 연구는 새로운 빛이 아니라, 해로운 광선이 될 것이다.
... 핵심 물질대사와 심지어 중간 물질대사를 포함하는 그들의 경로(과정)의 출현은 특히 수수께끼이다.[3]
옐로스톤(Yellowstone)에 있는 이들 ”믿을 수 없도록 놀랍고, 독특하며, 진정 기괴한” 미생물 집단에 관해 앞으로 많은 사실들이 밝혀질 것이다. 그들은 수천 년 전에 다른 모든 박테리아들과 함께 유사한 형태로 창조된 것이다.
References
1. 'Incredibly' diverse microbial community high in Yellowstone. Sciencedaily. Posted on sciencedaily.com February 27, 2019, accessed March 5, 2019.
2. Colman, D. R., M. R. Lindsay, E. S. Boyd. 2019. Mixing of meteoric and geothermal fluids supports hyperdiverse chemosynthetic hydrothermal communities. Nature Communications. 10:681.
3. Noda-Garcia, et al. 2018. Metabolite-enzyme coevolution. Annual Review of Biochemistry. 189.
*Mr. Sherwin is Research Associate at ICR. He has a master’s in zoology from the University of Northern Colorado.
출처 : ICR, 2019. 3. 26.
URL : https://www.icr.org/article/truly-weird-yellowstone-microbes/
번역자 : 미디어위원회
