눈깜박임은 진화론의 커다란 문제이다 : 진화가 아닌 창조를 지지하는 새로운 연구 결과 : 진화론-자연선택 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

진화론-자연선택

2023-07-09

눈깜박임은 진화론의 커다란 문제이다.

: 진화가 아닌 창조를 지지하는 새로운 연구 결과

(Blinking is a Big Problem for Evolution

New Research Supports Creation, Not Evolution)

by Jerry Bergman, PhD

눈깜빡임은 그다지 중요하지 않은, 종종 도움이 되는 단순한 반사라고 생각한다. 그러나 실제로는 매우 복잡한 시스템일 뿐만 아니라, 시력에 매우 중요한 반사작용이다.

눈깜빡임(blinking)은 자율신경계에 의해 제어되기 때문에, 당연한 것으로 여겨지고 거의 알아차리지 못하는 경우가 많다. 평균적으로 사람은 4~6초마다 눈을 깜빡이며, 이는 하루에 14,400~19,200회 정도이다.[1] 어린아이들의 '눈싸움' 게임처럼, 의도적으로 눈을 깜빡이거나 깜빡임을 억제할 수는 있지만, 눈깜빡임은 자동적이며, 호흡과 마찬가지로 의식적으로 인식하지 않고도 자주 발생한다. 한 보고서에 따르면,

눈깜빡임은 눈에 매우 중요하다. 동물이 자신의 눈을 씻고, 눈을 보호하고, 심지어 의사소통을 하는 방법이기도 하다. 그렇다면 눈깜빡임은 어떻게, 그리고 왜 시작되었고, 진화했을까? 조지아 공과대학 등의 연구자들은 하루의 대부분을 육지에서 보내는 수륙양용물고기(amphibious fish)인 망둥어(mudskipper)를 연구하여, 눈깜박임이 육지 생활에 필수적인 행동인지 그 이유를 더 잘 이해하게 되었다.[2]

.망둥어는 눈깜빡임의 진화를 이해하는 열쇠가 될 수 있다. (https://research.gatech.edu/mudskippers-could-be-key-understanding-evolution-blinking)

눈깜빡임은 억제할 수 있고, 그렇게 할 수 있는 능력은 다양한데, 단체 사진을 찍을 때 눈을 감지 않도록 애쓴 경험들이 있을 것이다. 우리는 각막에 수분과 산소를 공급하기 위해서, 1분에 10~15회 정도 자연스럽게 눈을 깜빡인다.[3] 또한 날아다니는 벌레나 부주의한 머리카락 등 외부 물체에 의해 발생할 수 있는 잠재적 손상으로부터 눈을 보호하기 위해 반사적으로 눈을 깜빡이기도 한다.

생물학적으로 우리는 눈을 촉촉하게 하기 위해서 눈을 깜빡이지만, 예측 가능한 시간 간격을 두고 기계적으로 깜빡이는 것은 아니다. 대신 깜박임의 주기는 습도, 바람 및 기타 물리적 요인에 따라 달라진다. 각막 표면의 얇은 유체 층(fluid layer)은 혈관이 없는 각막 상피에 공기 중의 산소를 전달할 수 있게 해준다. 이러한 이유로 눈깜박임 시스템은 시력에 매우 중요하며, 이 기능이 없으면 실명에 이를 수 있다.

눈깜박임은 100~150밀리초 동안 지속된다.[4] 이 시간 동안 사람의 경우 모든 시야를 차단하고 망막에 도달하는 빛의 양을 100배 가까이 감쇠시킨다. 모든 포유류의 눈깜빡임은 세트로 작동하므로, 두 눈을 자연스럽게 동시에 깜빡인다. 한 번에 한 눈만 깜빡이면 시력이 완전히 방해받지 않는데, 이는 새가 하는 행동이다. 의식적으로 한쪽 눈만을 깜빡일 수 있는데, 이를 윙킹(winking)이라고 한다.

눈깜박임은 뇌, 신경계 및 여러 근육들이 관여하는 복잡한 과정으로, 어떤 것이 잘못되면 병으로 이어질 수 있다.[5] 일반적으로 구조가 복잡할수록 더 많은 문제가 발생할 수 있다. 또한 일반적으로 구조가 복잡할수록, 진화로 설명하기가 더 어렵다.

*편집자 주: 눈을 깜빡이는 동안 시각을 일정하게 유지하기 위해서 뇌가 해결해야 하는 문제에 대한 자세한 내용은 "뇌는 눈깜빡임보다 더 빠르다"(2005. 7. 26) 및 "당신의 신체 프로그램 배우기: 눈의 기교"(2017. 1. 25)를 참조하라.

눈깜빡임의 진화를 설명하려는 새로운 시도

진화론의 장기적인 목표는 덜 복잡하고 덜 중요한 과정들을 포함하여, 모든 인간의 해부학적, 생리적 과정들을 진화로 설명하는 것이다. 미국국립과학원회보(PNAS) 지에 실린 이 주제에 관한 새로운 논문(2023. 4. 24)은 눈깜빡임의 진화적 기원에 대한 증거가 없다는 사실을 과학자들도 인정하고 있음을 보여주었다. 그 이유는 다음과 같기 때문이다 :

눈깜빡임은 거의 모든 살아있는 사족동물(tetrapods)에서 볼 수 있으며, 잔존하는 다른 육기어류(sarcopterygian) 계통에서는 나타나지 않아, 물에서 육지로 올라오는 전환 과정에서 발생했을 수 있음을 시사한다. 안타깝게도 화석 기록에서 눈깜빡임의 해부학적 상관관계에 대한 알려진 정보가 부족하고, 비교 기능 연구가 부족하기 때문에, 눈깜빡임의 기원에 대한 이해는 제한되어 있다[6].

눈깜박임이 어떻게, 그리고 왜 진화했는지를 이해하기 위해서, 저자들은 안면 위로 튀어나온 눈을 가진, 얕은 물에서 살아가는 물고기인 망둥어(mudskippers, 말뚝망둥어)를 조사했다. 망둥어는 대부분의 시간을 물 밖에서 보낸다. 연구자들은 평생을 물속에서 살았던 물고기에서 진화한 망둥어가 육지를 기어다니기 시작하면서, 사족동물의 눈깜빡임과 같은 기능을 수행하기 위해 눈깜빡임을 수렴적으로 진화시켰을 것이라고 추론했다.

.인도의 망둥어(mudskipper). <Credit: Rajesh mpt, Creative Commons>

연구 결과 : 진화는 없었다

연구자들은 망둥어를 연구하기 위해 미세컴퓨터단층촬영(microcomputed tomography)과 조직학을 사용하여, 두 종의 망둥어를 분석했다. 그런 다음 그 결과를 완전히 물속에서 살아가는 생물인 라운드 고비(round goby, 둥근망둥어) 물고기와 비교했다. 전체 해부학과 상피 미세구조를 분석한 결과, "망둥어는 눈을 깜빡일 수 있는 새로운 근육이나 땀샘을 진화시키지 않았다"는 사실이 밝혀졌다. 오히려 망둥어의 눈깜빡임 디자인은 진화론이 예상하는 것처럼 물고기와 비슷하지 않고, 사족동물의 눈깜빡임과 기본적으로 동일하였다! 또한 그것의 눈깜박임 기능도 사족동물의 기능과 동일하였다. 즉, 육지에 있을 때, 눈을 축축히 적시고, 먼지나 다른 물체로 인한 부상으로부터 눈을 보호하며, 이물질이 눈에 들어가지 않도록, 눈을 청소하는 것이었다.

연구자들은 망둥어가 육상 사족동물의 전형적인 눈깜박임 메커니즘을 갖고 있으며, 반수생 환경에 맞게 약간만 수정되었다는 사실을 발견했다. 연구자들은 망둥어가 진화했다는 증거를 찾지 못했기 때문에, 육지에 사는 사족동물이나 인간의 눈깜빡임 메커니즘 및 디자인과 거의 동일하게 수렴진화한 것으로 결론지었다.

하지만 한 가지 차이점이 발견되었다. 망둥어가 서식하는 높은 증발(high-evaporation) 환경에서는 눈을 더 자주 깜박여서 눈을 적셔 물리적 자극으로부터 눈을 보호하고 있었다. 또한, 망둥어는 눈을 한 번 깜빡이면, 각막의 모든 입자(먼지)들을 완전히 청소할 수 있었다. 연구자들은 다음과 같은 결론을 내렸다.

수동적 맞물림막(occlusal membrane)과 협력하여 안구후퇴(eye retraction)는 육지에서의 생활과 관련된 기능을 달성할 수 있다. 안구후퇴의 골학적 상관관계는 최초의 사지 척추동물에 존재하며, 이는 눈깜빡임 기능을 암시한다. 따라서 망둥어와 사족동물 모두에서 이러한 다기능적 혁신의 기원은 점점 더 육상생활을 위한 선택으로 설명될 수 있다.[7]

진화의 증거 부족에 대한 추측

진화론적 추측에 더하여, 저자들은 눈깜빡임의 진화에 대한 증거가 부족하다는 점을 설명하기 위해 다음과 같은 이유를 제시했다.

약 3억7천5백만 년 전, 사족동물의 조상 그룹은 물속 생활에서 육지 생활로 전환했다. 이 전환에는 섭식, 운동, 감각계의 변화를 포함한 일련의 해부학적 변형이 수반되었다. 눈깜박임은... 일시적으로 눈을 가리는 하나 이상의 막을 포함하며, 모든 주요한 사족동물 계통에는 발생해 있지만, 가까운 친척인 수생생물 계통(예: 실러캔스 및 폐어)에서는 존재하지 않는다. 따라서 그 기원은 물에서 육지로의 전환과 일치했을 수 있다. 그러나 관련 형태학(예: 눈꺼풀 및 눈물샘)의 화석화 부족과 비교 기능 분석의 부족으로 인해, 눈깜빡임이 최초로 진화한 방법과 이유에 대한 가설은 제한적이다. 다른 여러 계통의 물고기들은 물가에서 살도록 진화했다. 이러한 그룹을 분석하면, 눈을 깜빡이는 데 필요한 해부학적 구조와 이러한 행동의 기원을 이끌었던 선택적 압력을 밝혀낼 수 있을 것이다.[8]

연구자들의 연구 목표는 눈깜빡임의 형태학적 기초를 분석하여 "초기 사족동물의 생물학과 육상 생활로의 전환을 밝히는 데 도움이 될 수 있는, 눈깜빡임이 이들 물고기에서 어떻게, 그리고 왜, 시작되었는지를 분석하는 것“이었다.[9].

진화론자의 왜곡

이 연구는 눈깜빡임의 진화에 대한 증거를 제시하지 못했다. 조지아 공대(Georgia Tech)의 보도자료는 증거가 부족함에도 불구하고, 진화 연구의 결실로서 '이해'를 권유하며, 긍정적인 왜곡을 가하고 있었다. 한 헤드라인은 다음과 같다 : "망둥어는 눈깜빡임의 진화를 이해하는 열쇠가 될 수 있다."[10] 이 보도자료는 증거가 결여된 빈 껍데기 증거를 가지고, 인간 진화에 대한 시사점까지 끌어올리며, 다음과 같이 말하고 있었다,

망둥어는 인간과 사족동물을 포함하여, 네발을 가진 척추동물과 먼 친척이지만, 연구자들은 이 물고기에 대한 연구가 이 육상동물이 육지에서 움직이기 시작하면서 눈깜박임을 어떻게 진화시켰는지에 대한 비밀을 풀 수 있을 것이라고 믿고 있었다[11].

요약

망둥어 연구에서 발견한 것은 진화의 증거가 아니라, 망둥어의 설계에 대한 명확한 증거였다. 시조새나 오리주둥이를 가진 오리너구리(platypus)와 마찬가지로, 망둥어는 하나의 모자이크생물이다. 시조새는 공룡과 새의 특징을 갖고 있고, 오리너구리는 조류, 포유류, 어류의 특징을 갖고 있다. 논문의 공동저자인 펜실베이니아 주립대학의 톰 스튜어트(Tom Stewart) 조교수는 "이러한 결과는 우리 자신의 생물학을 이해하고, 살아있는 종들에서 볼 수 있는 다양한 눈깜박임 행동에 대해 완전히 새로운 질문을 제기하는 데 도움이 된다"[12]라고 말했다.

References

[1] How many times do you blink a day? https://www.utaheyecenters.com/2022/07/15/, 2022.

[2] Georgia Institute of Technology. “Mudskippers could be the key to understanding the evolution of blinking.” 24 April 2023, https://research.gatech.edu/mudskippers-could-be-key-understanding-evolution-blinking

[3] Burr, David. Vision: In the Blink of an Eye. Current Biology 15(14): R554-R556, 26 July 2005.

[4] Burr, 2005.

[5] Medarametla, S., et al. A Curious Case of Excessive Winking. Movement Disorders in Clinical Practice 8(6): 947–949, 29 May 2021.

[6] Aiello, Brett R., et al. The origin of blinking in both mudskippers and tetrapods is linked to life on land. Proceedings of the National Academy of Sciences 120(18): e2220404120; https://doi.org/10.1073/pnas.222040412, 24 April 2023.

[7] Aiello, et al., 2023.

[8] Aiello, et al., 2023; bold added.

[9] Aiello, et al., 2023.

[10] Georgia Tech, 2023.

[11] Georgia Tech, 2023; bold added.

[12] Georgia Tech, 2023; italics added.

*관련기사 ; 망둥어는 육지에서 살려고 눈을 감았다 (2023. 4. 25. 조선비즈)

https://biz.chosun.com/science-chosun/science/2023/04/25/MBWJRWTUBFAFPCGJGPXAOU52RQ/

말뚝망둑어 눈깜박임이 보여준 3억7천만년 전 뭍 향한 진화 단서 (2023. 4. 25. 한국경제)

https://www.hankyung.com/society/article/202304252005Y

눈 깜빡이 망둥이, 바다에서 진화한 인간의 조상이라고? (2023. 4. 29. NewsQuest)

https://www.newsquest.co.kr/news/articleView.html?idxno=206132