박테리아도 늙는다 : 돌연변이 축적은 생명체의 장구한 연대를 부정한다. : 진화론-돌연변이 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

진화론-돌연변이

2024-10-07

박테리아도 늙는다.

: 돌연변이 축적은 생명체의 장구한 연대를 부정한다.

(Do Bacteria Grow Old?)

Jerry Bergman

돌연변이가 일어나는 생명체는 수억 년 동안 지속될 수 없다. 이것은 오랜 연대 개념에 주요한 도전이 되고 있다.

살아있는 생물들의 기원에 관한 문헌을 읽을 때, 일반적으로 생명체는 수십억 년 동안 지구상에 존재해 왔다고 말해진다. 예를 들어, 스미소니언의 한 교육 자료에 따르면, 다음과 같이 주장한다.

미생물들의 증거는 ... 35억 년 전으로 거슬러 올라가는, 단단한 구조(stromatolites, 스트로마톨라이트)에 보존되었다.... DNA 증거에 따르면, 최초의 동물은 약 8억 년 전에 진화되었음을 가리킨다.... 해면동물(sponges)은 [진화한] 최초 동물 중 하나였다.... 해면동물은 7억 년이나 된 암석에 보존되어 있으며, 분자적 증거에 따르면, 해면동물은 훨씬 더 일찍 발달한 것으로 나타난다.[1]

전리 방사선 대 수억 년

이러한 수십억 수억 년에 달하는 오래된 연대 주장의 문제점 중 하나는 편재하는 배경방사선(background radiation)이 DNA를 손상시킨다는 것이다. 미국 국가연구위원회(National Research Council)는 1990년에 이에 대해 다음과 같이 썼다 :

"전리 방사선은 생식 세포의 유전물질을 손상시키고, 세대에서 세대로 전달되는 돌연변이를 초래한다.... 지금까지 연구된 모든 생물체에서 방사선은 돌연변이를 일으키는 것으로 밝혀졌다.[2]

자연적 배경 전리방사선의 연간 평균 선량은 전 세계적으로 약 240밀리시버트(mSv)이다. 비교적 적은 양의 방사선이지만, 50년 또는 60년 후에는 암을 유발하고, 세포의 DNA와 세포 소기관에 손상을 줄 수 있다. 수백만 년이 지나면, DNA는 크게 악화될 것으로 예상될 수 있다.

전리 방사선(ionizing radiation, 이온화 방사선)의 주요 공급원에는 우주선(알파, 베타, 감마, 중성자 방사선 및 X선)과 폴로늄-210, 탄소-14, 요오드-131, 칼륨-40을 포함한 방사성 동위원소들이 포함된다. 전리 방사선은 원자에서 전자를 떨어뜨려 세포의 분자를 손상시킨다. 원자 궤도 껍질에서 전자를 떨어뜨리면, 전자/양성자 균형이 변경되고, 잠재적으로 세포 구조가 손상되어, 종종 죽는다.

DNA는 특히 전리 방사선의 손상에 취약하다. DNA 파괴, 특히 이중나선의 두 가닥이 모두 끊어지는 이중 가닥 파괴(double-strand breaks, DSB)를 일으켜, DNA 구조에 직접적인 영향을 미친다. 이는 세포에 가장 치명적인 손상이다.[3] 또한 방사선은 DNA, 단백질 및 세포 소기관을 손상시키는, 활성산소(reactive oxygen species, ROS)의 형성을 유발한다. 세포는 이러한 종류의 손상을 복구하기 위해 끊임없이 노력해야 하지만, 항상 성공하는 것은 아니다.

돌연변이 축적을 피했다는 한 제안

2020년 Science Magazine은 일부 미생물이 돌연변이의 공격에서 살아남는 것처럼 보이는 특이한 방법을 발견했는데, 바로 해저에서 잠자는 것이었다. 특정 박테리아는 장구한 기간 동안 생명활동이 정지된 상태로 살아있었던 것으로 보인다는 것이다. 엘리자베스 페니시(Elizabeth Pennisi)의 글에 따르면, 이 박테리아는 1억 년 동안 살아있었고(?), 여전히 번식할 수 있었다는 것이다! 이 박테리아는 해수면 아래 5,700m 깊이에서 발견되었다.

연구자들은 드릴 코어 중앙에서 작은 점토 샘플을 추출했다. 연구자들은 살아있는 미생물을 검출할 수 있는, 질소와 탄소의 무거운 동위원소가 포함된 아세테이트와 암모늄을 첨가했다. 회수하여 실험실로 가져와 배양했을 때, 그들은 증식하기 시작했다. 산소를 좋아하는 호기성 미생물이었지만, 이 미생물들은 어떻게든 해저 깊숙이 확산되는 소량의 산소를 취해서 생존할 수 있었다는 것이다.[4] 하지만 그 미생물들은 어떻게 1억 년 동안의 돌연변이 축적에 저항할 수 있었을까?

박테리아도 늙는가?

취리히 연방공과대학의 빌헬미이나 하비스토(Vilhelmiina Haavisto)는 2024년 9월 16일 American Society for Microbiology 지에 "박테리아는 노화되는가?"라는 제목의 흥미로운 기사를 기고했다. 그녀는 노화는 분자 수준에서 발생한다고 말했다 :

생물체는 노화됨에 따라, 세포는 기능 상실의 손상이 축적된다. 분자적 손상은 인간의 많은 연령 관련 질환과 관련이 있으며, 단세포 유기체와도 동일하게 관련이 있다. 박테리아는 그들의 나이를 '외모'를 나타내지는 않지만, 박테리아도 시간이 지남에 따라 노화를 느낀다.[5]

미생물도 노화 스트레스를 느낀다고 그녀는 말한다.

박테리아는 노화와 관련된 쇠퇴에 관여하는 분자 메커니즘을 연구하기 위한 흥미로운 유기체이다. 박테리아의 빠르고 강력한 성장은 비교적 짧은 실험 기간을 통해 여러 세대를 관찰할 수 있고, 모든 종류의 환경적 및 유전적 요인들에 대해서 노화의 복잡한 과정에 미치는 영향을 테스트해볼 수 있음을 의미한다.[6]

.소화관에서 흔히 볼 수 있는 대장균(E. coli). <From Wikimedia Commons.>

박테리아를 분석한 결과, 노화(aging)는 대략 며칠 만에 감지될 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 과학자들은 다음과 같이 기록했다 :

대장균은 실제로 모세포와 딸세포에서 각각 '오래된' 세포와 '새로운' 세포 사이의 차이를 보인다. 연구자들은 현미경으로 분열하는 세포들을 추적하며, 나이든 세포의 성장률과 자손 생산성이 시간이 지남에 따라 감소하고, 어린 자손 세포보다 더 자주 죽는다는 것을 보여줄 수 있었다. 따라서 세포는 똑같아 보이지만, 시간이 지남에 따라 노화되며, 기능적으로 비대칭적인 분열을 겪는다.[7]

끊임없이 축적되는 돌연변이를 막을 수 있는 것은 아무것도 없다고, 그녀는 말했다.

다른 종류의 세포들과 마찬가지로, 대장균 세포도 평생동안 돌연변이를 축적한다. 이러한 돌연변이들 중 일부는 치명적이지는 않지만, 여전히 세포의 적합성에 부정적인 영향을 미쳐, 한 중요한 단백질의 기능을 상실하게 할 수 있다.[8]

.인체 피부에서 흔히 볼 수 있는 박테리아인 황색포도상구균(Staphylococcus aureus). <From Wikimedia Commons>

박테리아는 돌연변이 손상을 보상할 수 있는 메커니즘을 갖고 있지만, 비용을 지불해야만 한다 :

연구자들은 세포가 ATP 형태로 에너지를 생성할 수 있도록 하는, 커다란 단백질 복합체인 비기능성 ATP 합성효소(non-functional ATP synthases)의 돌연변이체(mutants)에 초점을 맞춰, 대장균에서 60개 이상의 치명적이지 않은 기능 상실 돌연변이들의 영향을 분석했다. 이러한 돌연변이들은 돌연변이를 보상하기 위해서 대사 활동을 증가시키는 것으로 밝혀졌으며, 돌연변이로 인해 성장 속도가 느려지고, 일부 특히 주변 환경이 영양이 부족한 경우에는 비돌연변이체보다 더 빨리 일시적 고난 상태와 같은 '복제 후(postreplicative)' 상태에 진입하는 대가를 치르게 된다.[9]

돌연변이가 진화에 도움이 될까?

돌연변이들로 인한 DNA의 주요 손상은 수십 년 전부터 인식되어왔다. 선도적 진화 유전학자인 테오도시우스 도브잔스키는 1951년에 다음과 같이 썼다

실험실에서 발생하는 돌연변이와 자연 개체군에 저장된 돌연변이의 대부분은 생존력 저하, 유전성 질환, 기형을 유발한다. 이러한 변화는 진화적 구성 요인으로 작용하기 어렵다.[10]

몇 년 이내의 실험 기간 동안에도 이러한 영향이 관찰될 수 있었다면, 오랜 기간 후에는 커다란 DNA 손상을 일으켜, 종의 멸종이 초래될 것이 예상된다. 저자인 존 헨리 이건(John Henry Egan)은 2009년에 다음과 같이 썼다 :

돌연변이들은 한 생물 종에 거의 도움이 되지 않으며, 대부분의 경우 돌연변이는 본질적으로 가혹하게 다루어진다. 즉, 자연선택으로 그들은 제거된다.[11]

그럼에도 불구하고, 진화론자들은 돌연변이를 주 메커니즘으로 하여, 진화론을 구축하고 있는 것이다.

요약

자연적 돌연변이 및 배경 방사선으로 인한 DNA 손상과 노화에 대한 잘 문서화된 이러한 사실은 생명체가 수십억 년 동안 지구상에서 살아왔었다는 믿음에 도전장을 내밀고 있다. 수만 년에 걸친 유전적 계통에 대한 주장조차도 매우 의문스러워진다. 박테리아는 수백만 년 동안 축적되는 돌연변이를 견딜 수 없었을 것이며, 이보다 훨씬 이전에 멸종되었을 것이다. 사실은 "시간은 아무도 기다려주지 않는다. 심지어 박테리아도 마찬가지이다...." 박테리아는 1억 년을 살아있을 수 없으며, 모든 생물들처럼 쇠퇴가 일어나는 것이다.[12]

References

[1] Smithsonian National Museum of Natural History, “Early life on Earth – Animal origins,” https://naturalhistory.si.edu/education/teaching-resources/life-science/early-life-earth-animal-origins#. 2024.

[2] National Research Council (US) Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiation (BEIR V), Chapter 2: “Health Effects of Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation,” National Academies Press (US):Washington, D.C., 1990.

[3] Borrego-Soto, G., et al., “Ionizing radiation-induced DNA injury and damage detection in patients with breast cancer,” Genetics and Molecular Biology 38(4):420–432, October-December 2015.

[4] Pennisi, E., “Scientists pull living microbes, possibly 100 million years old, from beneath the sea,” Science https://www.science.org/content/article/scientists-pull-living-microbes-100-million-years-beneath-sea, 28 July 2020.

[5] Haavisto, V., “Do bacteria age?” American Society for Microbiology,

https://asm.org/Articles/2024/September/Do-Bacteria-Age, 16 September 2024. Bold added.

[6] Haavisto, 2024.

[7] Haavisto, 2024.

[8] Haavisto, 2024.

[9] Haavisto, 2024.

[10] Dobzhansky, Theodosius. Genetics and the Origin of Species, New York: Columbia University Press. 1951

[11] Egan, John Henry. 6 Million and Counting: Darwin, Hitler and Genocide. The Darwinian Crisis in America. Baton Rouge, LA: Third Millennium Press. 2009. P. 46.

[12] Haavisto, 2024.

*참조 : 돌연변이는 생각했던 것보다 더 해롭다 : “동의 돌연변이(침묵 돌연변이)의 대부분은 강력하게 비중립적이다”

https://creation.kr/Mutation/?idx=14243095&bmode=view

돌연변이는 중립적이지 않다 : 침묵 돌연변이도 해롭다는 것이 밝혀졌다.

https://creation.kr/Mutation/?idx=11863889&bmode=view

돌연변이는 진화론을 파괴한다.

https://creation.kr/Mutation/?idx=8321904&bmode=view

많은 돌연변이는 진화가 아니라, 많은 질병을 의미한다.

https://creation.kr/Mutation/?idx=1289829&bmode=view

치즈를 만드는 균주의 멸종 위기? : 곰팡이 균주가 포자를 충분히 생성하지 못하고 있다.

https://creation.kr/Mutation/?idx=100759129&bmode=view

암 연구는 저주를 확인해주고 있다 : 돌연변이의 축적은 진화가 아니라, 사멸을 초래한다.