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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

연대문제

사막 니스는 광합성 박테리아에 의해서 만들어졌다.

미디어위원회
2021-07-12

사막 니스는 광합성 박테리아에 의해서 만들어졌다.

(Desert Varnish Goes Biological)

David F. Coppedge


지질학적 현상이 아니라, 광합성 박테리아에 의한 것이었다.

미국 남서부에서 운전을 해본 사람이라면, 사암 절벽에 어둡고 윤기 나는 광택을 본 적이 있을 것이다. 그것은 "사막 니스(desert varnish, 사막광택, 사막칠)"라고 불려진다. 하지만 당신은 그것이 생물학적으로 형성된다는 것을 알고 있었는가?

사막 니스, 또는 암석 니스는 전 세계의 사막 환경에서 발견된다. 스탠퍼드 대학 SLAC 국립가속기연구소의 보도자료(2021. 6. 30)에 따르면, 찰스 다윈은 다윈 이전의 탐험가 알렉산더 폰 훔볼트(Alexander von Humboldt)가 그랬던 것처럼, 비글호를 타고 항해하면서 "반짝거리는 바위(glittering rocks)"를 관찰했었다는 것이다. 그것은 무엇일까? 어떻게 형성되고, 이유는 무엇일까?

.사암 절벽에서 흔히 관찰되는 사막 니스(바위의 검은 얼룩). 


SLAC, 로스 알라모스, 칼텍 등의 14명의 연구자들은 첨단 가속기를 사용해, 사막 니스에 대한 '오래된 미스터리'를 마침내 풀었다. 두께가 불과 100㎛ 이하인 암반의 어두운 코팅은 광합성 박테리아에 의해 만들어진다는 것이다 : "암석 니스는 혹독한 사막의 태양으로부터 자신을 보호하기 위해 망간을 사용하는 미생물 집단에 의해 남겨진다." PNAS 지의 논문은, 그것을 "암석 니스에 망간 농축에 대한 생태학적 설명"이라고 말하고 있었다.(Lingappa et al., PNAS, 22 June, 2021).

사막 니스에서 망간 원소(Mn, 원자번호 25)는 주변 토양에 비해 100~1,000배까지 농축되어있었다. 이전의 연구자들은 이것이 생물학과 관련되어 있다고 의심했지만, 어떻게, 또는 어떤 종이 관련되어 있는지 알지 못했다. 연구팀은 그 미생물 종을 확인했고, 그 종이 어떻게 그리고 왜 그것을 농축하는지를 설명해주었다. 망간은 강렬한 햇빛, 활성산소, 열, 바람에 노출로 인한 스트레스를 줄여준다. 광합성을 하는 남세균(cyanobacterium)인 크루코키디옵시스(Chroococcidiopsis) 종은 햇빛이 내리쬐는 사막 절벽에서 살기 때문에, 스스로 망간 '햇빛차단제(sunscreen)'를 만든다. 망간산화물(manganese oxides, 산화철처럼 색깔을 띨 수 있는)은 오래된 세포가 죽고 새로운 세포가 자리 잡을 때, 더욱 산화되면서 어두워진다. 이러한 방식으로 니스는 스트로마톨라이트(stromatolites)처럼 층으로 자라난다.  

연구자들은 바람에 날려온 먼지에 박테리아가 필요로 하는 망간이 들어있다고 생각한다. 이 미생물들은 그들의 유전자 코드로부터 지시를 받는 분자기계들을 사용하여, 망간 이온을 단백질이 아닌 다른 유기물이나 무기 화합물에 고정시킨다. 미생물은 광합성을 하는 매우 복잡한 시스템과 함께, 공기 중에서 이산화탄소를 섭취하여 자신을 위한 음식을 만든다. 그들은 그것을 절벽에 있는 다른 미생물들과 공유한다. PNAS 지의 논문에 대한 논평에서, 커로타(Culotta)는 그 발견 내용을 이렇게 요약하고 있었다(PNAS, July 13, 2021)

이제 망간이 풍부한 사막 니스(vannish)의 형성을 설명하는 모델이 구축되었다(그림 1). 남세균 크루코키디옵시스(Chroooccidiopsis)는 햇빛이 비치는 사막 암석 지역을 채우는 것을 선택했고, 세포 내 망간을 농축하고, 항산화 화학과정에서 이 망간을 사용하는 능력을 통해서, 사막의 열, 건조, 방사선의 가혹한 공격에서 살아남도록 진화했다. 이 유기체는 죽으면서 처음에는 Mn2+로 망간의 흔적을 남기고, 이 망간은 이웃 미생물 또는 비생물적 산화 과정을 통해서, Mn3+ 또는 Mn4+ 산화물로 변환된다. 또한, 니스 부위에 크루코키디옵시스와 다른 광합성 미생물의 존재는 캘빈 사이클(Calvin cycle)을 통해 이산화탄소로부터 탄소를 고정시킴으로써, 다른 인근 미생물의 먹이에 도움을 주어, 영양분이 희박한 사막 환경에서 미생물의 성장을 촉진한다. 다윈이 수천 년 동안 아름다운 반짝거리는 바위들을 만들어낸 보이지 않는 복잡한 생태계를 알았다면 분명 기뻐했을 것이다.

그 논문은 이 생태계가 지구의 유익을 위해 성취하는 의도적인 두 기능을 나타내고 있었다. 하나는 질소를 고정하는 능력이다. 삼중결합의 이원자 분자인 질소(N2)를 깨뜨리는 것은 미생물이 상온에서 수행하는 놀라운 업적이다. 농업 기술자들은 그 방법을 아는 박테리아로부터 질소고정효소(nitrogenase)의 비밀을 배우고 싶어할 것이다. 또 다른 기능은 기후 과학자들을 기쁘게 하는 것으로, 사막 니스 박테리아는 이산화탄소에서 탄소를 분리하여 생명체에게 유용한 화합물로 전환시킬 수 있는 능력을 갖고 있다는 것이다.

PNAS 지의 저자들은 화성 착륙선/로버 관측 결과에 근거하여, 화성에 사막 니스가 존재할 수 있을지도 모른다고 제안하고 있었다. 물만 있으면 생명체가 존재할 수도 있다고 생각하는 그들의 편견은 암석 니스에 대한 공상적 추측을 이끌고 있었다. 그러나 화성은 지구와 다른 물리화학적 환경을 갖고 있다. 화성은 보호용 자기장이 없으며, 대기가 거의 없기 때문에, 지표면 위의 생명체는 치명적인 방사선에 노출될 것이다. 그것이 바로 우주생물학자들이 만약 생명체가 있다면, 지표면 아래에서 존재할 것으로 예상하는 이유이다. 따라서 특별한 증거 없이, 화성 암석의 어두운 얼룩에 대한 생물학적 해석을 허용해서는 안 된다.

사막 니스가 형성되는데 얼마나 걸릴까? 연구자들은 단지 수백 년 혹은 천 년 정도가 걸렸을 것으로 생각하고 있었다. 그 이유는 약 800년 전 미국 남서부에 거주했던 원주민들의 암각화에 새로운 사막 니스가 덮여있는 것이 발견되었기 때문이다.  CEH가 2013년 2월 3일에 보고했던 논문에 따르면, 사막 니스는 빠르게 성장할 수 있었다. 새로운 성장률 평가치는 이전 추정치보다 16배 더 빠른 것이었다. (see also CMI article by Michael Oard, April 2014).

.사막 니스에 조각된 새로운 암각화는 수백 년 전의 그림과 분명히 구별되고 있다. (Photos by DFC).


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이 미생물들은 그들의 놀라운 메커니즘을 "생존을 위해" 진화시키지 않았다. 다윈은 이것과 아무런 관련이 없다. 진화론과 만물우연발생의 법칙은 이 이야기에 아무런 도움이 되지 않는다. 대신, 사람들은 이 작은 미생물에 최고의 과학자들이 모방하려고 애쓰고 있는 놀라운 능력을 부여하신 창조주에 대해 경외심을 가져야 한다. 사막의 풍경을 감상할 때, 지질학적 기원이 아니라 생물학적 기원이었고, 질소를 고정시키고, 온실가스를 먹이로 바꾸는, 지구를 위해 박테리아가 하고 있는 많은 좋은 일들에 대해 옆사람에게 이야기 해주라.

사막 니스가 형성되는데 오랜 시간이 걸리지 않았다는 것은 흥미롭다. 이것은 오랜 지구론자(old-earthers)들에게 문제가 되고 있다. 그들은 이 암석지층들은 수천만 년 또는 수억 년 되었다고 생각한다. 노아 홍수 이후 수천 년 동안에 100㎛가 형성되었다면, 100만 년 후에는 얼마나 두꺼울까? 1cm 이상 되어야하지 않겠는가? 1천만 년 후에는 10cm 두께 이상이 될 것이다. 1억 년 후라면 1m 이상의 두께가 되어야하지 않겠는가? 이제 오랜 지구론자들은 이것을 구조해낼 새로운 이론을 개발해내야 할 것이다. 한편, 성경적 창조론자들은 젊은 지구를 가리키는 또 하나의 합리적이고 경험적 증거로서 이것을 더 깊이 조사해야할 것이다.



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출처 : CEH, 2021. 7. 6.

주소 : https://crev.info/2021/07/desert-varnish-goes-biological/

번역 : 미디어위원회




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