이끼의 작은 잎이 만들어지는 과정에서도 창조주의 솜씨는 빛을 발한다. : 창조 설계-식물 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

창조설계-식물

2026-07-01

이끼의 작은 잎이 만들어지는 과정에서도

창조주의 솜씨는 빛을 발한다.

(How to Build a Tiny Moss Leaf.

The Creator’s handiwork shines through the details)

by Ronald D. Fritz, PhD

하나의 세포에서 완벽한 잎까지

협력적 구조의 진화 문제

최근 몇 년간 이루어진 식물의 발달에 대한 가장 상세하고 기술적으로 정교한 연구 중 하나로서, 웨인 린(Wenye Lin) 연구팀은 생체 영상, 유전학, 약리학, 컴퓨터 모델링을 결합하여, 모델 이끼(moss)인 피스코미트리움 파텐스(Physcomitrium patens)의 초기 단일 세포에서 이끼 엽상체(phyllids, 잎 모양의 돌기)가 발달하는 과정을 세밀하게 추적했다. 이 연구에서 연구팀은 초기 단일 세포에서 시작하여, 성숙한 편평한 잎 모양 구조에 이르기까지의 과정을 관찰했다.

이끼의 잎 모양 기관의 형태 발생은 깊이 공유된 발생 원리의 변이(variations)를 통해 이루어진다.(Science Advances, 2026. 4. 15).[1] 웨인 린과 10명의 과학자들은 이끼의 잎 모양의 기관인 엽상체(phyllids)가 단일 초기 세포에서 고도로 조율된 세포 규칙, 기계적 힘, 그리고 옥신 신호전달(auxin signaling)을 통해 어떻게 편평하고 기능적인 구조로 발달하는지를 보여주었다. 이러한 메커니즘은 꽃식물(flowering plants, 현화식물)과 깊이 공유되고 있다.

이 연구가 돋보이는 이유는 놀라운 수준의 세부적 정보를 제공했기 때문이다. 연구팀은 수백 개의 개별 세포들을 실시간으로 추적할 수 있는 혁신적인 타임랩스 실시간 영상 촬영 프로토콜(time-lapse live imaging protocol)을 개발했는데, 이는 상당한 기술적 성과이다. 그들은 정확한 세포 분열 패턴을 분석하고, 성장 속도를 측정하고, 약물을 사용하여 옥신의 역할을 검증하고, 자연적인 편평화 과정을 성공적으로 재현하는 컴퓨터 모델을 구축했다.

그렇게 함으로써, 연구자들은 편평하고 기능적인 "잎(leaf)"을 만들어내기 위해 모든 부분이 정확하게 함께 작동해야 하는, 상호 의존적인 수많은 부분들로 구성된, 고도로 통합된 발달 시스템을 발견했다.

예를 들어:

▶ 세포 분열의 시작(starting cell division) : 이 과정은 한 ‘정단 세포(tip/apical cell)’에서 시작된다. 이 세포는 매우 특정한 방향과 패턴으로 분열하여, 일정한 수의 딸세포들을 생성한다. 이러한 분열은 무작위적인 것이 아니라, DNA에 암호화된 정확한 규칙과 주변 세포로부터의 기계적 피드백을 따른다.

▶ 상하 극성(top-and-bottom polarity) : 이 과정이 진행되는 동안 발달 중인 기관은 명확한 "위쪽"과 "아래쪽"을 확립해야 한다. 이 극성은 엽상체가 말리거나 관 모양을 형성하지 않고, 편평하게 자라도록 하는 데 필수적이다. 극성이 없으면, 정상적인 광합성이 불가능해진다.

▶ 기저부 중심 성장(base-focused growth) : 이 극성은 주로 기저부에서 위쪽으로 향하는 조절된 성장을 가능하게 하여, 잎과 같은 기관이 광합성에 필수적인 적절한 크기와 모양으로 고르게 확장되도록 한다.

▶ 옥신 신호 전달(auxin signaling) : 식물 호르몬인 옥신은 전체 생장 과정에 걸쳐 핵심적인 역할을 하며, 마치 교통 통제관처럼 작용한다. 옥신은 생장점에서 생성되어, 아래쪽으로 꾸준히 이동하면서, 농도 구배(생장점에서 가장 강하고 밑동에서 약함)를 형성한다. 이 화학적 지도는 세포가 언제 분열하고, 언제 신장하며, 어느 방향으로 움직여야 하는지를 정확한 시기와 위치에서 알려준다.

▶ 세포벽의 역학(cell wall mechanics) : 한편, 인접한 세포들 사이의 정교한 기계적 피드백 시스템은 유연한 세포벽이 올바른 방향으로 늘어나면서, 다른 방향으로는 저항하도록 하여, 급속한 성장 중에 세포벽이 휘거나 말리는 것을 방지한다.

▶ 정확한 종료(precise termination) : 발생 프로그램은 세포 분열과 확장이 멈추는 시점을 정확하게 조절하여, 엽상체가 지나치게 커지거나 작아지지 않고 완벽한 최종 크기에 도달하도록 한다.

▶ 다중 스케일의 통합(multi-scale integration) : 이 모든 과정들은 단일 세포에서 세포 집단, 전체 조직, 그리고 완전한 평면 기관에 이르기까지 완벽하게 조율되어야 한다. 마치 모든 연주자들과 모든 파트들이 정확한 순간에 흠잡을 데 없이 제 역할을 해내야 하는 교향악단과 같다. 그리고 실제로 그렇게 해낸다.

연구자들은 실시간 이미징 기술을 사용하여, 수천 개의 세포들에서 세포 분열과 성장을 추적했으며, 개별 세포는 타임랩스 비디오로 한 번에 수십 개에서 거의 1,000개까지 관찰했다. 그 결과는 놀라울 정도로 일관적이었다. 세포 성장은 빠르게 진행되고, 본래 "잡음이 많은" 세포 환경임에도 불구하고, 세포의 수, 크기, 모양에 거의 변화가 없는 촘촘한 패턴이 나타났다.

이것이 무엇을 의미하는지 생각해 보라. 단 하나의 세포에서 시작하여 발달하는 엽상체 구조는 미래의 잎의 위쪽과 아래쪽이 어디가 될지를 결정한다. 발생 과정은 세포 분열 위치, 분열 정지 시점, 각 세포의 팽창 정도, 인접한 세포들의 기계적 지지 방식, 그리고 이러한 모든 활동들이 수백 개의 세포에 걸쳐 어떻게 동시적으로 일어나는지를 구체적으로 정하고 있었다. 이러한 시스템 중 하나라도 다른 시스템과 너무 동떨어지면, 편평한 광합성 기관은 결코 형성되지 않을 것이다.

놀랍게도, 단일 세포에서 시작하여 거의 100%에 가까운 정확도로 잎을 편평하게 만드는 데 성공한다. 이를 위해서는 옥신이 정확한 양으로, 적절한 위치에, 적절한 시기에, 정확하게 분포되어야 한다는 것이 이 논문의 핵심 내용이다. 옥신 농도 기울기에 대한 사소한 실험적 교란조차도 주요 방향에서 세포 분열이 최대 50% 감소하고, 생장 영역이 짧아지며, 잎이 더 좁고 기형적으로 변하는 등 엽상체에 상당한 결함을 초래한다.

언뜻 보면, 이 연구는 진화론자들이 환영할 만한 연구처럼 보인다. 이끼는 가장 초기의 육상 식물 중 하나로 여겨지기 때문이다. 만약 점진적인 진화를 통해 수백만 년에 걸쳐 점점 더 정교한 발생 체계가 구축되었다면, 이끼는 그 진화의 가장 명확한 성공 사례 중 하나가 될 것이다.

하지만 연구 결과는 전혀 다른 사실을 보여준다.

연구자들은 시간이 지남에 따라 점진적으로 수정(진화적 개선)될 수 있는 단순한 발달 프로그램을 발견한 것이 아니라, 최초의 세포부터 수많은 과정들이 조화롭게 작동해야 하는, 매우 통합된 시스템을 발견했던 것이다. 세포 분열, 조직 극성, 호르몬 신호 전달, 기계적 피드백, 성장 조절, 및 정확한 세포 분열 종료 등은 모두 상호 의존적이다. 이 중 하나라도 제거되거나 심각하게 교란되면, 전체 발달 프로그램이 무너지기 시작한다.

따라서 당연히 다음과 같은 질문이 제기된다. 어떻게 이처럼 긴밀하게 통합된 발달 프로그램이 수많은 무작위적인 작은 돌연변이들의 축적을 통해 생겨나면서도, 제안된 진화의 모든 단계들에서 기능을 유지할 수 있었을까? 문제는 단순히 하나의 유익한 돌연변이를 만들어내는 것이 아니다. 이 연구에서 관찰된 놀라운 신뢰성을 갖춘 발달 시스템이 작동하기 위해서는 수십 개, 어쩌면 수백 개의 조정된 개선 사항들이 모두 함께 작동해야 한다.

조율된 결합의 불가능성

이 과제의 규모를 이해하기 위해서, 보수적인 사고(thought) 실험을 생각해 보라.

위에서 설명한 7가지 주요 조율 과정들 각각이 평균적으로 단 3개의 중요한 조율 사건만을 필요로 한다고 가정해 보자. 이는 상당히 과소평가된 수치이다. 또한 일반적인 엽상체(phyllid)가 500개에서 1,000개의 세포로 구성되어 있다고 가정해 보자. 그렇다면 하나의 엽상체가 성공적으로 발생하기 위해서는 대략 10,500개에서 21,000개의 조율된 발생 사건이 필요할 것이다.

발달 프로그램의 성공률이 95~99.9%라면, 각 핵심 사건에 대한 허용 가능한 오류율은 극히 낮아야 한다.

95% : 20만~40만 건의 사건당 오류 발생률 1건 미만

99% : 100만~200만 건의 사건당 오류 발생률 1건 미만

99.90% : 1천만~2천1백만 건의 사건당 오류 발생률 1건 미만

그러한 신뢰성을 위해서는 단순히 올바른 구조물을 제작하는 것 이상의 것이 필요하다. 조절, 신호 전달, 기계적 피드백, 타이밍 및 오류 수정을 위한 정교한 시스템이 탁월한 정밀도로 함께 작동해야만 한다.

이제 진화론에 대한 도전을 생각해 보자. 발달의 정밀도를 구축하고 유지하는데 단 100개의 특정한 유익한 돌연변이만 필요했고, 각 돌연변이가 발생하여 개체군 내에 고정될 확률이 100만분의 1이라고 매우 관대한 가정을 한다 하더라도(이는 진화론에 비추어 볼 때 흔히 사용되는 설명적인 가정으로, 실제 확률을 고려하면 다소 관대한 편이다), 전체 확률은 여전히 약 10^600분의 1에 불과하다.

그 수치는 거의 상상을 초월한다. 관측 가능한 우주에는 대략 10^80개의 전자(electrons)가 존재하는 것으로 평가된다. 10^600분의 1이라는 확률은 그 모든 전자들 중에서 무작위로 하나의 특정 전자를 선택할 확률보다도 상상할 수 없을 정도로 작은 확률이다. 이 계산은 정확한 예측이라기보다는 설명을 위한 것이지만, 일련의 무작위적 돌연변이들을 통해 이처럼 고도로 통합된 발달 프로그램을 구축하는 것이 얼마나 엄청난 도전인지를 보여준다.

장구한 시간이 이 어려움을 극복할 수 있을까? 아주 관대한 시나리오를 생각해 보자.

▶ 이끼 생성 주기 : 약 한 달.

▶ 개체 수 : 10억 개의 이끼.

▶ 매년 발생할 수 있는 진화적 시도 횟수 : 약 120억 회.

이처럼 극히 유리한 가정을 하더라도, 10^600분의 1이라는 확률은 대략 10^590년이라는 천문학적으로 긴 대기 시간을 의미하는데, 이는 우주의 나이로 추정되는 약 140억 년을 어마어마하게 뛰어넘는 긴 기간이다.

따라서 핵심 문제는 단순히 시간적인 문제가 아니다. 바로 협력(coordination)의 문제이다. 수많은 상호 작용들을 하는 시스템들이 등장하고, 개선되고, 수많은 세대에 걸쳐 호환성을 유지하면서, 기능적인 생물체를 계속해서 생산해야 한다. 이 연구에서 입증된 놀라운 정밀도는 체계적이지 않은 점진적 변화의 긴 과정보다는 통합적인 설계와 훨씬 더 부합하는 것으로 보인다.

놀라운 유사성은 장구한 시간에 도전한다.

이 논문은 개발 과정의 정확성이 인상적이지만, 두 번째 과제를 제시한다.

저자들은 이끼와 애기장대(Arabidopsis) 같은 현화식물 사이에 "깊이 공유된 발달 원리"가 있다고 설명한다. 밑동에서의 성장, 옥신 조절, 그리고 몇 가지 핵심 발달 유전자들은 이 두 그룹이 4억 년 이상 전에 분리되었다는 진화론적 주장에도 불구하고, 놀라울 정도로 유사하다.

이처럼 엄청나게 긴 시간 동안 DNA 돌연변이는 끊임없이 축적된다. 직접 측정 결과에 따르면, 식물의 자연 돌연변이율은 세대당 DNA 염기 하나당 10^-8~10^-9회 정도 변화하는 것으로 나타났다.[2] 정화 선택(purifying selection)에 의해 많은 유해한 돌연변이들이 제거되더라도, 수억 년이라는 시간은 많은 발달 유전자들에서 상당한 염기서열 차이를 축적시키고, 최소한 어느 정도의 기능적 재구성이 일어날 수 있는 충분한 기회를 제공할 것이다.

그러나 오히려 발달에 필요한 도구들은 놀라울 정도로 보존되어왔다. 유전적 구성 요소들과 그 구성 요소들의 조화로운 기능은 오랜 진화적 분리 기간을 거쳤음에도 불구하고, 예상보다 훨씬 더 유사하게 유지되고 있다.

이 모든 것들은 설계적 관점에서 보면, 놀라운 일이 아니다. 엔지니어는 탁월한 성능을 발휘하는 성공적인 설계를 자주 재사용한다. 마찬가지로, 창조주는 수억 년에 걸친 공통 조상 없이도, 다양한 창조물들에 동일한 정교한 개발 도구를 적용할 수 있다.

요약

이 주목할 만한 연구는 신중하게 고려할 만한 두 가지 관찰 결과를 강조해준다 :

첫째, 이는 탁월한 조정력, 정확성, 신뢰성을 요구하는 발달 시스템을 보여준다. 이러한 특성은 지시되지 않은 일련의 무작위적인 작은 진화론적 변화들을 통해서는 설명하기 어렵다.

둘째, 이는 이끼와 속씨식물이 공유하는 핵심 발달 메커니즘이 기존 이론에서 제시하는 장구한 진화론적 시간 틀에도 불구하고 놀라울 정도로 보존되어왔음을 보여준다.

이러한 연구 결과들을 종합해 보면, 이 발견은 설계적 프레임워크에 잘 부합하는 동시에, 점진적 다윈주의적 설명에 대한 중대한 의문을 제기한다.

결론

웨인 린과 그의 동료들은 탁월한 실험 과학 연구 결과를 발표했다. 그들의 혁신적인 영상 기술은 겉보기에는 단순해 보이는 이끼 엽상체가 단일 세포에서 정교하게 조직된 광합성 기관으로 발달하는 과정을 전례 없는 방식으로 보여주었다.

이 연구는 단순한 시스템을 밝혀내는 것과는 거리가 멀고, 오히려 정밀하게 조율된 세포 분열, 기계적 피드백, 호르몬 신호 전달, 성장 조절, 및 공간 조직이 놀라운 신뢰성을 가지고 함께 작동하는 복잡한 발달 프로그램을 드러낸다.

과학자들이 가장 단순한 생명체에 대해서조차 더 많이 알아낼수록, 더욱 정교한 조율된 시스템을 발견하게 되는 것이다. 이러한 연구들은 지적설계를 부정하는 것이 아니라, 오히려 편평한 잎 모양의 기관 하나가 성공적으로 형성되기 위해서는 얼마나 많은 정보들이 통합되어 있는 지를 보여주는 것이다.

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창조주의 솜씨는 아주 작은 부분에서도 밝혀지고 있다. 케플러(Johannes Kepler)의 말처럼, "이처럼 우아한 시스템이 발견될 때, 우리는 하나님의 생각을 따라 생각하고 있는 것이다."

References

.Lin, W., Collet, L., Mancini, L., Deshpande, M., Lane, B., Lapointe, B., Bagniewska-Zadworna, A., Routier-Kierzkowska, A.-L., Smith, R. S., Coudert, Y., & Kierzkowski, D. (2026). Morphogenesis of moss leaf-like organs through variations in deeply shared developmental principles. Science Advances, 12(16), Article eaee6959. https://doi.org/10.1126/sciadv.aee6959

.Ossowski, S., Schneeberger, K., Lucas-Lledó, J. I., Warthmann, N., Clark, R. M., Shaw, R. G., Weigel, D., & Lynch, M. (2010). Direct estimate of the rate of genome-wide mutation in the higher plant Arabidopsis thaliana. Science, 327(5961), 92–94. https://doi.org/10.1126/science.1180677

*참조 : 편평한 식물 잎에 숨어있는 놀라운 설계

https://creation.kr/Plants/?idx=1291415&bmode=view

식물이 미적분을 한다.

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