‘공업암화’의 놀라운 한 역할 : 독소의 배출

미디어위원회
2020-05-07

‘공업암화’의 놀라운 한 역할 : 독소의 배출 

(Shedding Toxins: A Surprising Role for "Industrial Melanism")

by Randy J. Guliuzza, P.E., M.D. 


       산업혁명 동안 영국의 나무들이 검은 석탄 그을음으로 뒤덮였을 때, 검은색 후추나방(peppered moths)의 수가 증가한 것은 명확한 것처럼 보인다. 그러나 최근의 여러 연구에 의하면, 공업 암화(industrial melanism, 산업 멜라니즘)라 불리는, 오염에 반응하여 생물이 검은색으로 변하는 것은, 생물의 위장(camouflage)과는 직접적으로 관련이 없다는 것이다.

클레어 고이란(Claire Goiran)은 뉴칼레도니아 대학에서 해양생태학을 연구하고 있다. 그녀는 열대 섬에 둘러싸여 있는 따뜻한 바닷물에서 발견되는 여러 종의 치명적인 바다뱀(seasnakes)에 대한 흥미로운 발견을 했다. 그녀의 최근 논문에서, 자리돔(damselfish, Pomacentridae)은 그들의 알을 방어하기 위해서 특정 종류의 바다뱀을 공격한다는 것이다.[1] 흥미롭게도 자리돔은 크기, 색상 및 행동과 같은 신호를 사용하여, 바다뱀 종들을 구별할 수 있는 것으로 보인다. 검은색의 거북머리 바다뱀(turtle-headed seasnake, Emydocephalus annulatus)은 정기적으로 자리돔의 알을 먹는다. 이에 자리돔은 보통은 피하는 어두운(melanic) 종의 바다뱀을 공격한다. 때때로 자리돔은 어둡지 않은(일반적으로 밝은색) 바다뱀을 혼동하여 공격하곤 한다.

흥미롭게도, 이 섬들을 둘러싼 물은 대게 맑은 물이다. 그런데, 왜 이 바다뱀들의 색깔에 멜라닌(검은색) 형태가 있는 것일까? 클레어 고이란은 2017년 거북머리 바다뱀이 일반적으로 뉴칼레도니아 만에서 떨어진 곳에서는, 어두운 띠나 얼룩을 가지고 있는 정상적으로는 엷은 색이라는 것을 발견했다.[2] 그러나 도시 산업지역 근처의 오염된 해변에서는 완전히 검은색의 개체군들이 살고 있었다. 오염으로 인해 만(灣, bays)에 있는 물이 검게 변한 것은 아니다. 따라서 이들 검은색의 뱀은 밝은 모래와 산호로 둘러싸여 있을 때, 사실 오히려 위장(僞裝)이 잘 안 된다. 이 만(bay)의 바닷물은 광물질이 풍부한 섬의 지표면을 흘러온 유출수에 의해서, 자연적으로 발생한 미량 금속원소(코발트, 망간, 니켈, 납 및 아연)에 의해 오염되었다. 광산 작업으로 인해 이 만(bays)으로 유입되는 금속들의 농도는 크게 증가했다. 이 금속원소들은 물에 용해된다. 따라서 물이 깨끗하게 유지되더라도, 미량원소들은 오염물질이 되고 있었으며, 바다생물의 체내에 축적될 수 있었다. 이것은 거북머리 바다뱀을 포함하여 바다생물들에게 다양한 정도의 독성을 나타낼 수 있다.

생겨나는 질문은 이것이다 : 왜 이 거북머리 바다뱀은 광산업의 활동 증가에 따라, 산업 멜라니즘(공업암화)의 징후를 보이기 시작했는가? 심지어 자신의 위장에 도움이 되지 않음에도 말이다. 이들 미량의 금속원소들은 바다뱀이 이것들을 높은 수준으로 섭취함에 따라, 체내에 축적된다. 아직 불분명한 메커니즘을 통해서, 미량 원소들은 바다뱀의 피부로 운반된다. 피부를 더 어둡게 만드는 멜라닌 색소는 또한 미량 금속원소들과 단단히 결합한다는 것이 밝혀졌다. 그것들은 피부에 머물러 있으며, 바다뱀 몸체의 내부로 다시 돌아가지 않는다. 거북머리 바다뱀과 다른 종들은 탈피(脫皮) 과정을 통해서 오염물질인 미량 금속원소들을 배출할 수 있다. 또한 멜라닉(검은색) 바다뱀은 탈피 빈도를 증가시켜, 창백한 사촌들에 비해 미량 금속원소의 제거율을 더 높인다.

그 논문에서 고이란(Goiran)은 육상에 거주하는 다른 종의 뱀들과 파충류들도, 피부에서 탈피 현상을 통하여, 멜라닌과 결합된 미량 금속원소들을 배출하는 것을 언급했다.[3] 그녀는 또한 프랑스 파리에 사는 비둘기들에 대한 한 연구를 인용하고 있었다. 대기오염으로 그을음이 많아진 파리 지역에는 어두운 색깔의 깃털을 가진 비둘기의 개체수가 증가하고 있었다.[4] 화학분석 결과, 어두운 깃털에는 미량 금속원소와 결합한 멜라닌 색소의 함량이 높은 것으로 나타났다. 이들 독소는 깃털을 잃어버릴 때, 배출되고 있었다. 고이란은 다음과 같은 결론을 내렸다 :

요약하면, 멜라니즘(melanism, 암화)은 다양한 선택적 이점(利點) 때문에 진화해왔다. 흥미롭게도 인도양-태평양에서 연구된 바다뱀은 유럽 도시의 비둘기와 곤충에서 볼 수 있는 것과 동일한 상관관계를 나타내고 있었다. 멜라니즘은 도시 산업 환경에서 더 흔하다. 그러나 일반적인 패턴의 기저에 있는 선택적 이점에는, 곤충에서 포식자를 피하기 위한 위장과 생리적 이점뿐만 아니라, 비둘기와 바다뱀에서와 같이 미량 금속원소의 배출을 포함할 수 있다.[2]

산업 멜라니즘(공업암화)을 “선택적 이점(selective advantage)”에 호소하여 간단히 설명하는 것에는 몇 가지 문제점이 있다. 첫째, 고이란이나 비둘기를 연구한 연구자들은 미량원소의 축적이 멜라닉(검은) 동물에 비해 창백한 뱀이나 비둘기에서 치명적 독성을 나타낸다고 기록했다. 그러나 논문은 실제로 어떤 생물에 대한 사망률이 증가함을 보고하지 않았다. 둘째, 과학 논문에서 하나의 설명으로 “선택적 이점”이라는 문구를 사용하는 것은 부적절하다. 이 문구는 어떤 종류의 선택적 행위자로서, 자연(nature)을 의인화하고 있기 때문이다. 그러나 가장 심각한 문제는 일단 "선택적 이점(selective advantage)"의 원인으로서 무작위적 돌연변이와 자연선택을 가정하고 있다는 것이다. 이것보다는 오히려 산업 멜라니즘은 생물체에 내재되어있는 메커니즘에 의해서 원인된다고 볼 수 있다.

후추나방에서 관측되는 산업 멜라니즘(공업암화)은 자연에서 생물체의 가장 효과적인 위장 때문에 선택되었는가? 아니면 독소의 배출 때문에 선택되었는가? 이 생물체에서 일어난 검은색으로의 변화는 오염물질에 노출된 후, 무작위적 유전자 변화에 기인해서 일어난 것인가? 또는 고도로 제어되고 있는 선천적으로 내장된 메커니즘에 기인해서인가? 무엇이 맞는가? 지금은 아무도 확신할 수 없다.

ICR은 ‘지속적 환경 추적(Continuous Environmental Tracking, CET)이라는 설계 기반의 생물체 중심 모델을 개발해왔다.[5] 그리고 이 모델은 위의 연구에서 관찰되는 적응 유형을 설명할 수 있다. 생물들은 사람 공학자들이 만들어낸, 센서 및 논리 메커니즘에 의한 추적시스템과 동일한 시스템을 사용하여, 변화되는 환경에 대해 적절하게 대응할 수 있다. 이 메커니즘을 통해 생물체는 독성 공해와 같은 다양한 환경 문제를 해결하는 다양한 특성을 발현시켜, 환경에서 잘 살아갈 수 있다. 완전히 설명되지는 않았지만, 바다뱀의 어딘가에 있는 센서가 미량 금속의 증가를 감지하고, 더 많은 멜라닌 피부 색소를 생성하여, 바다뱀을 검게 만든다. 오늘날의 증거들이 가리키는 것처럼, 다양한 유형의 생물들에서 관측되는 신속하고 예측 가능한 반응은, 제어되고 있는 ‘지속적 환경 추적(CET)’을 지지하는 것이다.


References

1. Goiran, C., and R. Shine. 2020. The ability of damselfish to distinguish between dangerous and harmless sea snakes. Scientific Reports. 10: 1377.

2. Goiran, C., P. Bustamante and R. Shine. 2017. Industrial Melanism in the Seasnake Emydocephalus annulatus. Current Biology. 27: 2510–2513.

3. Jones, D. E., and Holladay, S. D. 2006. Excretion of three heavy metals in the shed skin of exposed corn snakes (Elaphe guttata). Ecotoxicology and Environmental Safety. 64(2): 221–225; Loumbourdis, N. S. 1997. Heavy metal contamination in a lizard, Agama stellio stellio, compared in urban, high altitude and agricultural, low altitude areas of north Greece. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 58(6): 945–952.

4. Chatelain, M., et al. 2014. The adaptive function of melanin-based plumage coloration to trace metals. Biology Letters. 10(3): 20140164.

5. Guliuzza, R. J. and P. B. Gaskill. 2018. Continuous environmental tracking: An engineering framework to understand adaptation and diversification. In Proceedings of the Eighth International Conference on Creationism, ed. J.H. Whitmore. Pittsburgh, Pennsylvania: Creation Science Fellowship, 158–184; Guliuzza, R. J. 2018.Engineered Adaptability: Adaptive Changes Are Purposeful, Not Random. Acts & Facts. 47 (6): 17-19.


.Stage image: Peppered moth darkened by coal soot (industrial melanism)

*Randy Guliuzza is ICR’s National Representative. He earned his Doctor of Medicine from the University of Minnesota, his Master of Public Health from Harvard University, and served in the U.S. Air Force as 28th Bomb Wing Flight Surgeon and Chief of Aerospace Medicine. Dr. Guliuzza is also a registered Professional Engineer.


*참조 : 후추나방에서 밝혀진 새로운 사실 : 생물의 색깔 변화는 설계되어 있었다.

http://creation.kr/NaturalSelection/?idx=3424353&bmode=view

도마뱀의 색깔 변화는 사전에 구축되어 있었다. : 1주일 만에 일어나는 변화는 진화론적 설명을 거부한다.

http://creation.kr/NaturalSelection/?idx=1757451&bmode=view

점핑 유전자의 새로운 기능 

http://creation.kr/LIfe/?idx=3293797&bmode=view

식물의 후성유전체 연구는 진화론을 부정한다 : 유전암호의 변경 없이 환경에 적응하는 식물

http://creation.kr/Plants/?idx=1291400&bmode=view


출처 : ICR, 2020. 3. 5.

주소 : https://www.icr.org/article/shedding-toxins-industrial-melanism/

번역 : 미디어위원회



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