진화계통나무 데이터는 뒤엉켜있다.

미디어위원회
2023-10-02

진화계통나무 데이터는 뒤엉켜있다. 

(Evolutionary Trees Tangle With the Data)

by Jerry Bergman, PhD


유전학에 기반한 진화계통나무는 형태와 해부학에 기반한 진화계통나무와 충돌한다.

진화론이 틀렸음을 입증하는 또 하나의 사실


    진화생물학자로서 무신론자인 리처드 도킨스(Richard Dawkins)는 창조주가 생명체를 창조했다는 것을 부정하며, 진화론을 강력하게 선전해왔다.[1] 그는 다윈의 진화론이 사실이라면, 대규모 생물 그룹에서 선택된 대부분의 유전자들은 생리학 및 형태학에 의해서 만들어진 "거의 동일한 생명 나무(tree of life)"를 이루고 있을 것이라고 예측했다.[2] 그리고 도킨스는 지적설계(Intelligent Design)가 맞다면, 설계자는 각 생물에 필요한 "특정 작업에 가장 적합한 단백질"들을 "골라내어 선택"했을 것이므로, 결과적으로 유전자들은 형태학적으로 정확히 같은 나무를 자주 생성하지 않을 것이라 주장했다.[3]

.다윈의 노트에 있는 생명의 나무에 대한 초기 스케치.


진화론자들은 이 아이디어를 적용해 보았고, 생리학적 외형적 형태에 기반한 진화계통나무는 서로 다르며, 때로는 서로 극적으로 다르다는 것을 발견했다. 가장 좋은 예는 인간의 진화를 설명하려는 시도로 만들어낸 진화계통나무이다. 아래 차트는 심지어 인간에 대한 계통발생도를 만드는 것조차 어렵다는 것을 보여준다.


도킨스의 주장 뒤에 숨겨진 논리

진화계통나무(evolutionary tree, 진화계통수)가 진화론자들에 의해 널리 받아들여지고 있다 할지라도, 나무의 가장 아래의 원시적 조상(1단계 조상)도 필수 단백질들을 제조할 수 있는 특정 유전자들을 갖고 있어야 한다. 그리고 진화한 2단계 조상에서 발견되는 유전자들은 '단순'하지 않고 좀더 복잡해야 한다. 그런 다음 더 진화한 3단계 조상 생물에서는 2단계 조상보다 훨씬 더 복잡한 유전자(3단계 유전자)들을 갖고 있어야 한다. 동물들이 진화함에 따라, 유전자들도 진화했을 것이기 때문이다.

.에른스트 헤켈(Ernst Haeckel)이 1879년에 출판한 ‘인간의 진화(The Evolution of Man)’ 에 들어있는 ‘생명의 나무(Tree of Life)’ 삽화. 오늘날 많은 생명의 나무 이미지들은 순전한 추론으로 인식되고 있다.(찰스 다윈은 자신의 스케치에서 "나는 생각한다(I think)"라고 기록해놓고 있다).


창조론자들은 1단계 유전자가 가장 단순하고, 2단계 유전자가 조금 더 복잡하지만, 3단계 유전자는 여러 경우에서 2단계 유전자보다 덜 복잡한 경우가 발견될 것으로 예측한다. 진화론은 포괄적인 기원 이론이고, 진화론자들은 그들의 이론을 뒷받침하기 위해서, 그들의 이론과 모순되는 발견들을 설명하려고 시도한다. 이러한 한 사례는 해부학에 기초한 진화계통나무(evolutionary tree)는 틀렸을 수도 있다고 주장하는 것이다. 그러므로 3단계 유전자를 가진 동물이 2단계 동물 보다 덜 진화될 수도 있다는 것이다. 그러나 점점 더 많은 데이터가 축적되면서(현재 일어나고 있는), 이러한 합리화는 설득력이 떨어지고 있다.

.인류의 진화계통나무를 그린 시도 중 하나. <From Wiki Commons>.

.인류 진화계통나무를 만들기 위한 또 다른 시도. 점선과 많은 희미한 선들이 표시되어 있는 것에 주목하라. 이것들은 모호한 진화 지점을 나타낸다.


선도적인 고인류학자들에 의해서 서로 다르게 주장되고 있는 네 가지 진화계통나무.

.인류 기원에 대한 웅대한 이야기. 과거의 사람들로부터.(The Epic Story of Human Origins. San Francisco, CA. Fog City Press. Edited by Göran Burenhult. 2003 pp. 50-51).


예상과 증거

인간과 유인원(apes)은 많은 공통된 특징을 갖고 있다. 따라서 분류학적으로 포유류인 영장목(order Primates)으로 함께 분류된다. 진화론의 주장처럼 인간과 침팬지가 진화적 공통조상을 갖고 있다면, 대부분의 영장류에서 수많은 단백질들과, 단백질들을 생성하는 유전자들이 서로 매우 유사할 것이 예상된다. 도킨스는 이 계통나무가 그들의 공통조상을 나타내줄 것이라고 주장했다. 또한 신장, 심장, 폐, 방광, 및 다른 기관과 장기들은 대부분의 포유류의 경우에서 서로 매우 유사할 것이 예상될 것이다. 따라서 포유류에서 이러한 장기들의 구성 단백질들을 생성하는 유전자들도 매우 유사할 것으로 예상될 수 있으며, 이러한 유사성은 실제 사례에서도 사실로 나타나는 경향을 보여주어야 한다.

특히 도킨스는 유전자 간의 철자 대 철자 대응을 비교하여, 각 유전자들에 대해 유전적 유사성 나무를 구성한다면, 형태학적으로 동일한 생명계통나무에 매우 가까워질 것이라고 예측했었다. 그는 "만약 설계자가 동물계 전체에서 해당 작업에 가장 적합한 단백질들을 골라서(또는 빌려와서) 사용했다면, 동물계 어디에서든 최적의 단백질들이 발견될 것이 예상될 것이다"라고 말했다.[4]. 

간단히 말해, 도킨스는 유전자 나무(gene tree)와 형태학 나무(morphology tree)가 매우 유사할 것이라고 예측했었다. 그는 이렇게 말했다 :

"더 이상 기능하지 않고 흔적처럼 남아있는 유전자들을 비교하더라도, 동일한 계통나무를 볼 수 있을 것이다... 이것은 [진화에 대한] 압도적으로 강력한 증거가 될 것이다. 이것은 진화가 사실임을 증명하는 것이고, 지적설계자가 존재한다면 그 신은 의도적으로 우리에게 거짓말을 하고 의도적으로 속이려 했음을 가리키는 것이다."[5].

도킨스는 두 경쟁적인 이론인 진화론과 지적설계론의 예측을 내세웠다. 진화론은 생명나무의 다른 표현에 대해 거의 완벽하게 일치할 것이라고 예측했다. 도킨스는 이 증거가 매우 "강력"하여 "진화론이 사실임이 입증"될 것이라고 주장한다. 반대로 지적설계론이 사실이라면, 유전자 기반 계통나무와 형태학 기반 계통나무가 서로 다르고, 충돌할 것이라고 주장했다.


유전자 염기서열의 혁명적 분석 방법으로 도킨스의 예측이 시험되다. 

내가 의과대학에서 유전자 연구를 할 때, 일주일이 걸리던 유전자 염기서열 분석이 이제는 자동 염기서열 분석 방법을 통해 하루 만에 완료될 수 있다. 비용도 뉴클레오티드 염기당 1달러에서 염기당 1센트 정도로 저렴해졌다. 그 결과 과학자들은 이제 수천 개의 완전한 유전체(genomes)를 시퀀싱할 수 있게 되었다. 매일 더 많은 데이터가 국립보건원(National Institute of Health)의 유전자 염기서열 데이터베이스인 GenBank에 입력되고 있다. 지금까지의 비교를 통해, 모든 유전자들은 진화론이 예측했던 "거의 동일한 생명나무"에서 제공되지 않았다는 사실이 밝혀졌다. 오히려 이러한 비교는 지적설계를 지지하고 있었다.


진화계통나무가 부적절하다는 것을 어떻게 알 수 있을까?                            

실험실에서 한 유전자의 염기서열이 분석되면, 그 기능을 결정하기 위해서 그 염기서열을 GenBank® 데이터베이스에 입력하여, 기능이 확인된 유사한 유전자들과 비교한다. 따라서 유전자의 이름(대부분의 유전자들은 이름이 있다)과 기능을 모두 확인할 수 있다. GenBank에는 공개적으로 사용 가능한 모든 뉴클레오티드 서열과, 이들이 생성하는 단백질들에 대한 주석이 달린 컬렉션이 포함되어 있다.

GenBank는 미국 국립생물공학정보센터(National Center for Biotechnology Information)에서 설립하고 유지 관리하고 있다. GenBank 데이터베이스는 1982년에 운영되기 시작하여 전 세계 실험실에서 공식적으로 기술된 50만 종 이상의 생물들에서 분석된 염기서열들을 받아서 저장하고 있다. GenBank 유전자 염기서열은 약 18개월마다 두 배로 증가한다. 2022년 6월에는 2억3,900만 개의 보고된 시퀀스로부터, 24억5,000만 개 이상의 시퀀스와 139조 개의 뉴클레오티드 염기 데이터를 보유하고 있다.

공공의 데이터베이스로서, GenBank에는 초기에 생물체의 잘못된 식별로 인해, 특정 종에 잘못 할당된 일부 서열이 포함되어 있다. 한 가지 예로, 최근의 검토에서는 75%의 미토콘드리아에 인코딩된 시토크롬 c 산화효소 서브유닛 I(MT-CO1) 서열이 초기에 잘못 식별된 서열을 사용하여, 잘못된 물고기 종인 네밉테루스 메소프리온(Nemipterus mesoprion)에 할당되었다는 것이 밝혀졌다.[6] 그러나 불완전한 데이터에도 불구하고, 수천의 생물체가 적어도 부분적으로 염기서열이 확인되어, 추세를 파악할 수 있게 되었다. 이제 분석 데이터들을 통해, 도킨스의 주장이 맞는지 틀리는지 검토해 볼 수 있게 되었던 것이다. 그 결과 이미 여러 연구들에서 보고되고 있듯이, 도킨스의 예측은 지지되지 않는다는 결과가 나타났다. 더 많은 연구가 진행되면, 도킨스의 주장에 대한 명백한 판정이 이루어질 것으로 보인다.


지적설계에 대한 증거

지금까지 수집된 유전자 연구들에 의하면, 대진화적 변화와 혁신에 대한 증거는 부족하다. 반대로 유전적 손상과 질병을 유발하는 돌연변이에 대한 증거들은 더 많이 발견되었다. 진화론적 관점에서 생물이 진화되기 위해서는 엄청난 변화가 있어야 한다. 인간의 경우 직립보행, 커다란 뇌, 마주보는 엄지손가락(opposable thumbs)... 등과 같은 주요한 유전적 변화가 일어나야 한다. 더 많은 유전자들이 진화계통나무 유사성을 나타내지 않는다면, 그것들은 각각 별개로 창조되었다는 증거가 더욱 힘을 얻을 것이다.


도킨스가 틀렸다.

이러한 결과는 도킨스가 지적설계와 대조하여, 진화론을 평가하기 위해 설정한 테스트에서 그가 틀렸음을 가리키는 것이다. 물푸레나무(ash trees) 종의 가까운 친척 종들 사이에 서로 다른 유전자 염기서열을 갖고 있다는 논문을 포함하여, 이에 대한 많은 사례들이 있다. 이것은 계통발생나무와 유전자나무 사이의 충돌을 보여주는 한 가지 예일 뿐이다. 사실 진화계통나무에서 멀리 떨어진 서로 다른 종들 사이에서 유사한 유전자가 발견되기도 한다. 예측된 헤켈의 생명나무와 반대되는 이러한 결론은 동물과 식물, 심지어 미생물과의 관계 등에 관한 오래된 논문뿐만 아니라, 최근의 연구들로부터 나온 것이다. 


요약

예비적인 유전자 연구들을 통해, 증거들은 진화론에 대한 도킨스의 예측은 실패했으며, 지적설계는 더욱 지지되고 있음을 가리키고 있다.[7] 사실 유전자 나무와 형태적 나무 모두 주요 문제에 직면해왔다. 런던 퀸메리 대학의 진화 유전체학 교수의 취임 강연은 "생명의 나무 : 존재하는가?"라는 제목을 갖고 있었다. 그는 강연에서 진화계통나무의 문제점들을 설명하면서, 위에서 논의한 몇 가지 문제들을 보여주었다. 그리고 "계통발생나무 사이의 빈번한 불일치와 불협화음은 도킨스가 지적설계일 경우 예측되는 것과 정확히 일치한다."[8]라고 말했다.

다른 실험 연구자들도 이 관찰을 지지했다. 예를 들어, 버클리 대학의 유전학자 라스무스 닐슨(Rasmus Nielsen)은 진화계통나무에 대한 연구에서, "진화를 나무로 추상화하는 전체 개념은 항상 조금 부족하다고 알고 있었다... 그러나 이제 그것이 정말로 부적절하다는 것을 알게 되었다."[9]고 말했다.

[이 문제에 대해 저와 다른 사람들이 이전에 글을 쓴 적이 있지만(예: 여기 참조), 최근에 런던 퀸메리 대학의 진화유전체학 교수의 취임 강연을 보면서 다시 생각해보게 되었다. 이 강연은 "생명의 나무: 존재하는가?(Trees of Life: Do They Exist?)"라는 흥미로운 제목을 갖고 있다.]


References

[1] Dawkins, Richard. The God Delusion. Houghton Mifflin, New York, NY, 2011.

[2] Dawkins, Richard. The Greatest Show on Earth: The Evidence for Evolution. Simon and Schuster, New York, NY, 2009, p. 322.

[3] Dawkins, 2009,  pp. 321-322.

[4] Dawkins, 2009, p. 322.

[5] Richard Dawkins Answers Reddit Questions. Richard Dawkins Foundation for Reason & Science; https://www.youtube.com/watch?v=vueDC69jRjE, 14 November 2010.

[6] Ogwang, Joel, et al. Genetic diversity and phylogenetic relationships of threadfin breams (Nemipterus spp.) from the Red Sea and eastern Mediterranean Sea. Genome 64(3):207–216; doi:10.1139/gen-2019-0163, 2021.

[7] Luskin, 2023.

[8] Luskin, Casey. Intelligent Design Passes the Dawkins Test. Evolution News; https://evolutionnews.org/2023/05/intelligent-design-passes-the-dawkins-test/, 15 May 2023.

[9] Berwald, Juli. The Web of Life: Classic evolutionary theory holds that species separate over time. Aeon; https://aeon.co/essays/why-evolution-is-not-a-tree-of-life-but-a-fuzzy-network, 2022.


*참조 : 다윈의 나무는 죽었다 : 진화계통나무는 뒤엉켜있고, 가시덤불이 되고 있다.

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진화계통나무는 모두 틀렸다.

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출처 : CEH, 2023. 6. 23.

주소 : https://crev.info/2023/06/evolutionary-trees-tangle-with-the-data/

번역 : 미디어위원회



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