개구리와 파리의 발에서 발견된 놀라운 구조들
(Foot Facts : Frogs and Flies Fulfill Feet Feats)
David F. Coppedge
어떻게 개구리(frogs)들은 축축한 나뭇잎 위를 미끄러지지 않고 걸을 수 있는가? Science News(2006. 6. 7)에서 에릭 자페(Eric Jaffe)는 개구리의 놀라운 이중목적 신발에 대해서 기술하였가. 그의 보고에 의하면 개구리들은 젖은 면에 들러붙게 하는 점액질 막(mucous film)과, 마른 접촉면을 만들기 위해서 젖은 층 위로 튀어나온 미세한 돌기(microscopic bumps)가 나있는 발을 가지고 있다는 것이다. 개구리의 발이 도마뱀붙이(gecko)의 발만큼 환상적이지는 않다하더라도, ”이제 연구자들은 나무 개구리의 발이 놀랄 만큼 복잡할 수 있다는 증거를 가지게 되었다”는 것이다.
개구리의 먹이가 되는 파리 또한 환상적인 발을 가지고 있었다. LiveScience (2006. 6. 12) 지에서 코레이 빈스(Corey Binns)는 파리(flies)들이 어떻게 천정에서 뒤집어진 채로 걸어갈 수 있는지를 설명하였다. 그것은 단순한 능력이 아니다 : ”뒤집어진 채로 걸어간다는 것은 부착력과 무게 사이에 세심한 균형과, 끊임없이 밑에서 잡아당기고 있는 중력을 이기기 위한 특수화된 보행 도구들을 필요로 한다.” 파리는 접촉 표면적을 증가시키는 미세한 털(microscopic hairs, 도마뱀붙이에서 강모(setae)들과 같은)들로 이루어진 넓은 발싸개(broad footpads)로서 그 일을 수행한다.(그 논문은 파리 발에 대한 훌륭한 전자현미경 사진을 제공하고 있다). 그것뿐만 아니라, 그 털들은 당과 오일(sugars and oils)들로 이루어진 아교 같은 물질을 분비한다. 파리는 붙어있지 않기 위해서, 발싸개를 접착성 노트처럼 간단히 벗어버린다. ”발에 있는 털의 둥근 끄트머리, 기름기 있는 분비액, 그리고 네 발 접촉 규칙(four-feet-on-the-floor rule)의 결합은 이 뒤집혀진 곤충이 올바른 방향으로 나갈 수 있게 해 준다.”고 빈스는 요약하였다.
[1] Eric Jaffe, Walking on Water: Tree frog’s foot uses dual method to stick, Science News, Week of June 10, 2006; Vol. 169, No. 23 , p. 356.
개구리의 다리와 파리의 발에 정교한 설계가 들어 있다는 이야기는, 이제 말 안 해도 독자들은 벌써 그 내용을 예상할 수 있을 것이다. 그 대신, 파리에 관한 유머 하나를 소개하겠다.
3 마리의 배고픈 파리들이 한밤중에 부엌을 날아다니다, 소시지가 있는 프라이팬을 발견했다. 예상 외의 만찬을 배불리 먹고 난 후에, 그들은 급한 경보 소리를 듣게 되었다. 발자국 소리가 나는 것이었다. 한 마리가 소리쳤다. ”인간이 오고 있어, 그가 우리를 발견하면 파리채를 들고 와서 내리칠 것이 분명해” 그들은 너무도 많이 먹었기 때문에 뒤뚱거리며, 손잡이로 나아가 그것을 활주로로 삼아 날아오르려고 시도하였다. 그들의 얇은 날개들은 늘어난 몸무게를 더 이상 지탱할 수 없어서, 그들은 하나씩 마루 위로 떨어져 버렸다.
이 이야기가 주는 교훈은 이것이다. ”당신이 말도 안 되는 엉터리(baloney) 지식(진화론)으로 가득할 때, 흥분하지 말라”이다.
*다리 없는 개구리
한 과학자가 실험대 위에 개구리 한 마리를 올려놓고 실험을 실시했다. 먼저 그는 그 개구리의 키, 길이, 무게 등을 신중히 측정했다. 그는 ”뛰어” 라는 명령에 반응하여 개구리가 즉각적으로 도약하도록 훈련시켰다. 그는 몇 번의 세밀한 측정을 통해서 소리에 반응하여 도약하는 거리가 평균 14cm임을 측정했다. 그리고 과학자는 그 개구리의 다리 하나를 잘랐다. ”뛰어” 라는 소리에 개구리는 11cm를 도약했다. 그는 그의 실험 노트에 그 거리를 주의 깊게 기록했다. 그는 다른 다리 하나를 또 잘랐다. ”뛰어”라는 소리에 이번에는 6cm를 도약했다. 또 다른 다리 하나를 자르고 명령하자, 이번에는 단지 1cm 밖에 뛰지 못했다. 이 모든 데이터들은 충실하게 기록되었고, 그래프로도 그려졌다. 마지막으로 과학자는 네 번째 다리를 자르고, ”뛰어”라고 소리쳤다. 개구리는 아무런 반응이 없었다. 계속적으로 소리의 강도를 높여가면서 크게 ”뛰어, 뛰어”라고 소리쳤지만, 개구리는 도약하지 않았다. 그러자 그 과학자는 그의 실험에 마지막 데이터를 포함시킨 후 결론을 내렸다. 그의 결론은 무엇이었을까? ”개구리는 다리가 없어지면 귀머거리가 된다” 였다. 교훈 : 측정자료(raw data)들을 해석되어야만 하는 것이다.
*참조 : Walking up walls: Insects inspire a better ‘sticky tape’
http://creationontheweb.com/content/view/5711/
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2006/06/foot_facts_frogs_and_flies_fulfill_feet_feats/
출처 - CEH, 2006. 6. 13
경이로운 테크노 부리
: 비둘기는 최첨단 나침반을 가지고 있었다.
(The Amazing Techo-Beak)
David F. Coppedge
비둘기(pigeons)들은 어떻게 그들의 집으로 돌아올 수 있을까? 프랑크푸르트 대학의 과학자들은 그 답을 발견한 것처럼 보인다. Springer Publications의 언론 보도(2007. 3. 15)는 비둘기의 놀라운 테크노 부리(techno-beak)에 대해서 이렇게 기술했다.
독일 함부르그에 있는 입자가속기(synchrotron) 실험실인 HASYLAB와 협력하여 실시된 조직학적(histological) 생리화학적 검사에서, 철을 함유하는 자적철석(maghemite)과 자철광(magnetite)의 아세포성 입자(subcellular particles)들이 귀소성 비둘기(homing pigeons, 전서구)의 위쪽 부리의 피부 안쪽에 있는 감각 신경세포의 수상돌기(sensory dendrites)에서 발견되었다. 이 연구 프로젝트는 이들 수상돌기들이 독립적인 3개의 자기장 벡터 성분을 분석하기 위해서 디자인된 다른 공간적 방향성을 가지는 복잡한 3차원적 형태들로 정렬되는 것을 발견했다. 그것은 지구의 외부 자기장에 대해 매우 민감하게, 그리고 특별한 방법으로 반응하게 한다. 따라서 그것은 3차원적 자력계(three-axis magnetometer)로서 작용을 한다. 이 연구는 비둘기들이 그들의 움직임과 자세와 무관하게 자기장을 감지할 수 있으며, 따라서 그들의 지리적 위치를 파악할 수 있음을 가리킨다.
이 메커니즘은 아마도 귀소성 비둘기에서만 유일하게 있는 것이 아닐 것이라고 그 논문은 말한다. 그와 같은 최첨단 방향 탐지 장비는 항해를 하는 모든 새들, 심지어 다른 동물들에서도 발견될 수 있을 것이라는 것이다. 정말로 ”많은 동물들은 지구 자기장(Earth’s magnetic field)에 의해서 조절되고 방향을 수정하는 행동들을 나타낸다.” 여기에는 바다거북(sea turtles), 바닷가재(lobsters), 나비(butterflies) 등과 같은 다양한 동물들이 포함된다.
이 발견의 파생효과로서 사람들은 그 기술을 모방하고 싶어 한다. 미래의 어느 날 의사들은 이것과 유사한 나노기술을 사용하여 신체 내 원하는 장소에 약물을 보낼 수 있을지도 모른다. 그것은 새로운 데이터 저장 기법을 발명해내도록 인도할지도 모른다. 그것은 또한 항공기와 우주선에 사용되는 자력계의 크기를 극소화시키는 데에 도움을 줄지도 모른다. 아직은 너무 일러서 말할 수 없는가? 먼저 발명가들은 이들 감지장치(sensors)를 합성하는 방법을 발견해야만 한다. 프랑크푸르트 대학의 한 과학자는 논평했다 : ”새들은 이들 입자들을 수백만 년 동안 만들어왔지만, 이들 지자기를 이용한 방향 탐지 장치로부터 유익을 얻기 원하는 과학자들이 가지는 주요한 문제는 이들 입자들을 만드는 기술부터 있어야할 것이라는 것이다.”
*R. Wiltschko & W. Wiltschko. The magnetite-based receptors in the beak of birds and their role in avian navigation. Journal of Comparative Physiology A volume 199, pages 89–98 (2013).
비둘기의 최첨단 테크노 부리가 무작위적인 돌연변이들이 축적되어 우연히 생겨날 수 있었을까? 그리고 이러한 고도로 정밀한 방향 탐지 장치들이 비둘기, 거북, 가재, 나비, 박쥐..등에서 각각 독립적으로 우연히 생겨날 수 있었을까? 수백만 년이라는 시간도 이것을 만드는 데에 도움을 주지 못할 것이다. 진화론자들이 가지고 있는 약간의 허세를 제외하면, 이것은 놀라운 발표이다. 이것은 생물세계에서 볼 수 있는 놀라운 기능들이 단지 우연히 생겨난 것이 아님을 보여준다. 각 기능들이 발휘되기 위한 적절한 구조들이 존재함이 틀림없다. 집을 찾아 돌아오는 비둘기는 오래 전부터 알려져 왔었다. 사람들은 고대로부터 비둘기들의 항해 능력에 경탄을 보내왔었다. 그러나 지금에 와서야 어떤 장치가 그 안에 내재되어 있는지를 이해하기 시작했다. 부리에 철을 포함하고 있는 구조는 전체 시스템 내에서 단지 하나의 구조에 불과하다. 눈, 귀, 뇌...등은 지속적으로 전달되는 정보들을 처리하고 해독하고 빠른 결정을 내릴 수 있도록 체계적으로 작동되고 있음에 틀림없다. 비둘기 사육을 좋아했던 찰스 다윈은 이것을 알고 있었을까? 그랬다면 1859년에 상황은 달라졌을 수도 있었을 것이다.
*관련기사 : 새 부리는 내비게이터? (2007. 3. 18. 한겨레)
http://www.hani.co.kr/arti/international/international_general/197146.html
새 부리에 방향 감지 기관 있다 (2007. 3. 17. KBS News)
http://world.kbs.co.kr/service/news_view.htm?lang=k&Seq_Code=63755
먼곳 찾아가는 철새의 나침반은 눈에 있다 (2018. 4. 24. 한겨레)
https://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/ecology_evolution/841812.html
생물나침반, 철새의 내비게이션 우리 몸 속에도 나침반이 있다면… (2016. 2. DBR)
https://dbr.donga.com/article/view/1206/article_no/7468/ac/a_view
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2007/03/the_amazing_pigeon_technobeak/
출처 - CEH, 2007. 3. 15.
박쥐는 공기 역학적 우월성을 보여준다.
(Bats Exhibit Aerodynamic Superiority)
David F. Coppedge
어두울 무렵 여명 속에서 박쥐들의 나는 모습은 서투른 날개 짓으로 보여 질지 모른다. 그러나 ”유연하고 관절로 잘 연결된 박쥐의 날개는 새들보다 비행에 있어서 더 많은 기능들을, 즉 더 큰 양력(more lift), 더 적은 항력(less drag), 더 우수한 조정력(greater maneuverability)을 가져다준다”. 브라운 대학(Brown University, 2007. 1. 18)의 언론 보도는 박쥐의 비행에 대해서 보도하면서 사진과 함께 이와 같은 소제목을 달았다. 브라운 대학의 연구원들은 박쥐의 날개, 곤충들의 날개, 그리고 새들의 날개에 있어서의 차이를 연구하고 있는 중이다. 연구원들은 박쥐는 독특한 능력들을 가지고 있으며, 양력을 발생시키는 새로운 메커니즘이 박쥐에서 작동되고 있음을 발견 중이라는 것이다. 그리고 연구원들은 작은 비행기계의 한 모델로서 이 고도의 조정력을 가지고 있는 포유류를 지적하고 있다. 박쥐의 독특한 비행 능력은 관절들로 잘 연결된 뼈들(articulated bones), 24개 이상의 독립적인 관절들(joints), 그리고 유연한 막(flexible membranes) 때문이다. 안개 속을 비행하는 박쥐들의 비디오 테이프를 살펴봄으로서, 과학자들은 많은 새로운 비행 메커니즘들을 식별해냈다 :
새(birds)들과 곤충(insects)들은 비행 동안에 그들의 날개를 접을 수 있고, 회전할 수도 있다. 그러나 박쥐는 더 많은 선택기능들을 가지고 있다. 박쥐의 유연한 피부(flexible skin)는 여러 다른 방법으로 공기를 붙잡고, 양력을 발생시키며, 항력을 감소시킬 수 있다. 똑바로 나아가는 비행 동안, 아래 날개 짓(down stroke)을 할 때 날개는 최대로 확장된다. 그러나 날개 표면은 새들이 하는 것보다 훨씬 더 휘어져 곡선을 이룬다. 이것은 박쥐에게 적은 에너지로 훨씬 큰 양력을 얻게 한다. 위쪽 날개 짓(up stroke)을 할 때, 박쥐는 다른 비행 동물 보다 자신의 날개를 훨씬 더 몸 쪽으로 가깝게 접는다. 이것은 그들이 경험하는 항력을 상당히 감소시킨다. 날개의 탁월한 유연성은 박쥐가 날개폭의 반보다도 적은 거리에서 180도 회전을 할 수 있도록 해준다.
또한 연구원들은 박쥐의 비행이 어떻게 진화되었을까를 숙고했다. 박쥐의 날개가 날다람쥐(flying squirrels)와 같은 활공하는 포유류(gliding mammals)로부터 발달될 수 있었을까?
브라운 대학의 생태학 및 진화생물학 부교수인 슈와츠(Sharon Swartz)와 오랜 동료인 브로이어(Kenneth Breuer)는 박쥐들이 그 비행 능력을 어떻게 진화로 얻게 되었는지에 대하여 특별한 관심을 가지고 있다. 슈와츠는 말한다. ”박쥐는 항상 어떤 종류의 날다람쥐 타입의 동물로부터 진화되었다고 가정되어 왔다. 활공(gliding)은 포유류에서 일곱 번이나 진화되었다. 그것은 피부를 가진 동물이 활강체(glider)로 진화한다는 것이 정말로 쉽다는 것을 우리에게 말해주고 있다. 그러나 정방형의 활강용 날개부터 피부를 펄럭이는 긴 날개로 되는 것은 일곱 번 일어나지는 않았다. 그것은 한 번 일어났을 것이다. 그리고 이제 박쥐는 이들 활공동물들과 어떠한 관계도 없는 것처럼 보인다.”
공군에서 자금이 지원된 이 연구는 Bioinspiration and Biomimetics 지에 게재되었다.
설계하는 일은 건설적이다. 그러나 진화론적 추론은 쓸데없는 일이다. 이 논문은 한 가지 면에서 유용하다. 즉 박쥐는 항상 해오던 ‘가정(assumption)’과 반대로 활공동물로부터 진화되지 않았다는 것을 보여주고 있다. 비디오 테이프를 통한 더 많은 관측들이 있다면, 진화론적 가정들은 더욱 적어질 것이다.
*참조 : Flying Foxesand Their Little Cousins
http://www.answersingenesis.org/articles/am/v3/n3/flying-foxes
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2002/01/bats_exhibit_aerodynamic_superiority/
출처 - CEH, 2007. 1. 20.
바다거북은 자기장을 이용하여 항해한다.
(Turtles Hurtle Through the Sea Magnetically)
바다거북(sea turtles)에 대한 한 실험은, 그들이 알을 낳기 위하여 지구 자기장(magnetic field)을 이용해서 그들이 태어난 해변에 정확히 도착하는 것을 보여주었다. ”바다거북들은 마치 문제의 해변 쪽을 가리키는 하나의 나침반(compass)을 장착하고 있는 것처럼 보입니다” EurekAlert기사(26 Feb. 2007)는 보도하고 있다. ”그들은 배로 인위적으로 운반되었거나, 해류에 의해서 이동된 경우에도 정확히 그 장소를 찾아갈 수 있었습니다.” 해류가 그들의 경로를 매우 벗어나게 했더라도, 자기장은 하나의 안내 표지판처럼 그들이 방향을 정확히 찾아가도록 해주고 있었다. 연구자들은 또한 냄새와 같은 다른 단서들도 그들을 고향으로 안내하고 있을 수 있다고 생각하고 있다.
Exploration Films의 영상물 Life’s Story 2 는 바다거북이 알을 낳는 장면과 새끼들이 바다로 가는 길을 발견하는 장면을 보여주고 있다.
바다는 길을 찾기에는 어마어마하게 커다란 장소이다. 수백 마일 떨어진 바다에서 어떤 해안의 한 해변은 단지 하나의 작은 점에 불과할 것이다. 누가 바다거북의 머리 안에 나침반을 갖다 놓았는가? 누가 바다거북이 그들의 고향을 떠나 수천 마일을 이동하도록 하드웨어와 소프트웨어를 주었는가? 누가 모래를 파고 알을 낳는 능력을 주었는가? 누가 어린 새끼들에게 만조 시에 부화하여 물로 나아가는 길을 찾을 수 있도록 가르쳐주었는가? 돌연변이로 방향을 찾는 법, 알을 낳은 법, 물로 돌아가는 법...등이 생겨났다면, 얼마나 많은 거북들이 해변에서 타죽거나 바다 바닥에 가라앉았겠는가?
*참조 : Fish and Reptiles Converge on Magnetic Navigation (CEH, 2008. 12. 11)
http://creationsafaris.com/crev200812.htm#20081211a
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.creationsafaris.com/crev200703.htm
출처 - CEH, 2007. 3. 6.
구분 - 3
옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=3828
참고 : 3182|3267|2625|3313|1099|3803|2020|668|3005|3840|4070|4396|4475|4478|4776|5075|5188|5404|5388|5439|4584|5072|5252|5326|5407|5517|5687|6242|6492
잠수함을 물고기처럼 만들라.
(Submarine, Make Like a Fish)
David F. Coppedge
잠수함 설계자들은 물고기로부터 한 두 가지를 배우고 있는 중이다. 최근에 물고기를 모방하기 위한 계책은 물고기의 옆줄(lateral line, 측선)이다. 옆줄은 물고기의 특화된 감각기관(specialized sensors)으로서 측면을 따라 일렬로 나있다. 물고기는 이것으로 싱크로나이즈 수영을 하고, 포식자로부터 도망간다. EurekAlert(2007. 2. 21)는 어바나-상파뉴(Urbana-Champagne)에 있는 일리노이 대학 과학자들의 연구를 보고했다. 그들은 잠수함에 시각 및 음파탐지 시스템을 증폭시키기 위해서 인공 옆줄 센서(artificial lateral line sensors)들을 만들고 있는 중이다. 인공적인 옆줄 센서들은 물의 압력과 흐름의 변화를 감지한다. 미래의 어느 날 그것들은 잠수함 운항자들이 ”잠수함 주변의 유체역학적 상황을 자동 영상으로 파악”할 수 있게 해줄지도 모른다.
팀 리더인 창 리우(Chang Liu)는 그 연구를 하게 된 동기를 이렇게 표현했다 : ”생물체 내에 들어 있는 놀라운 공학 기술들은 인간의 공학 기술보다 매우 월등한 상태이다. 이러한 생물 시스템들을 모방함으로서 기초 과학과 공학에 있어서 많은 것들을 배울 수 있다. 분자 수준, 세포 수준, 조직 수준, 기관 수준에서 생물들의 기술을 적극적으로 습득하는 것은 많은 유용한 것들을 만들어낼 수 있게 한다.”
1960년대 슬로건은 ”화학을 통하여 더 나은 생활을” 이었다. 2005년도부터 슬로건은 ”생물학을 통하여 더 나은 생활을” 또는 ”동물을 모방하여 더 나은 생활을”이 되고 있다.
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2007/02/submarine_make_like_a_fish/
출처 - CEH, 2007. 2. 21.
가장 밝고 하얀 곤충
(This Bug Is Whiter than White, Brighter than Bright)
David F. Coppedge
세제(detergent) 제조자들은 이 딱정벌레(beetle, 풍뎅이)의 기술을 배워야할 것이다. 동남아시아에 살고 있는 Cyphochilus 딱정벌레는 알려진 것들 중에서 (두께 단위 당) 가장 밝고 하얀 표면(brightest white surfaces) 중 하나를 가지고 있다. 2007. 1. 19일자 Science 지에 보고한 영국 과학자들은[1] 어떻게 이 벌레가 이와 같은 빛나는 성과를 거둘 수 있었는지에 대해 호기심을 가지게 되었다. 가령 흰색 페인트나 흰색 종이와 같은 가장 밝고 하얀 표면들은 그러한 밝기에 도달하는 데에 1백 배 정도의 두께를 필요로 하고 있다.
일부 곤충들과 새들은 비늘 또는 날개 위에 규칙적인 간격의 구멍(pits) 또는 모양을 가지는 광결정(photonic crystals)들을 사용하여 특별한 색깔들을 강하게 증대시킬 수 있다. 미세한 기하학적 모양은 특별한 파장의 빛을 더하게 하거나, 다른 파장의 빛을 제거하는 역할을 한다. 그러나 밝고 하얀 빛은 스펙트럼을 가로질러 높은 수준의 분산(scattering)을 필요로 한다. 과학자들은 5㎛ 두께의 Cyphochilus 비늘은 '250nm 정도의 직경을 가지는 상호 연결된 표피 필라멘트(cuticular filaments)들의 무작위적 그물망”을 가지고 있음을 발견하였다.
이러한 기법의 모방은 몇 가지 응용을 할 수 있게 한다. 미래에 밝은 색의 페인트와 종이, 심지어 하얀 치아 등과 같은 것들은 이러한 딱정벌레의 기법에 의해서 영감을 받을 수도 있을 것이다. 또한 BBC News(2007. 1. 18)의 글들을 보라.
[1]Pete Vukusic, Benny Hallam, and Joe Noyes, Brilliant Whiteness in Ultrathin Beetle Scales, Science, 19 January 2007: Vol. 315. no. 5810, p. 348, DOI: 10.1126/science.1134666.
좋은 과학은 자연의 세계를 발견하고, 이해하고, 모방할 수 있게 한다. 여기에 진화론적 이야기들을 만들어내는 일은 조금도 필요하지 않다. 그것은 생체모방공학(biomimetics)이 진화론자들에게 환멸을 느낀 사람들에게 비종파적, 비철학적 탈출구를 제공할 수 있는 또 다른 이유인 것이다. 저자들은 진화(evolution)를 언급할 필요를 가지고 있지 않았다. 물론 지적설계(Intelligent design)도 언급되지 않았지만, 암시되어 있었다.
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2007/01/this_bug_is_whiter_than_white_brighter_than_bright/
출처 - CEH, 2007. 1. 19.
작은 물고기는 수마일 밖에서도 냄새를 맡는다.
(Tiny Fish Smell for Miles)
David F. Coppedge
James Cook University의 과학자들은 수 밀리미터 보다 적은 부화된 새끼 물고기들도 냄새로 그들의 고향으로 가는 길을 발견할 수 있다고 보고하였다. (ScienceDaily, 2007. 1. 22). 한 암초(reef)에서 부화한 후, 어린 물고기들은 자주 수마일 밖의 바다로 쓸려나간다. 과학자들은 어떻게 그들이 태어났던 특별한 장소로 돌아올 수 있는지 궁금해 했었다. '연구팀은 작은 물고기 유충들을 4가지 다른 암초들로부터 흘러나오는 물 탱크에 노출시켰다.” 그 기사는 말한다. '놀랍게도 수분 안에 높은 퍼센트의 어린 물고기들이 그들의 고향 암초에서 흘러나오는 물줄기에 몰려들었다” 모든 암초들은 하나의 독특한 화학적 서명(chemical signature)을 가지고 있다. 과학자들은 물고기들이 부화한 후 곧 그 화학적 서명을 탐지할 수 있으며, 그것을 고향으로 돌아가는 일에 사용할 수 있다는 것에 대해 놀라워하고 있었다.
언론 보도는 이 습성이 진화에 의한 생물다양성(biodiversity)에 어떻게 원인이 되었는지를 추정하고 있다. '우리는 일부 물고기들이 고향의 냄새를 내는 흐름을 선택하여, 그것을 거슬러 수영해 나간다고 생각한다. 이러한 일을 할 수 없는 물고기들은 사라졌다. 고향에 도착한 물고기는 그 독특한 종족을 그들 집단 내에 보강하여 가지게 하였다. 그렇게 해서 새로운 종들로 분리되어 나가는 진화의 과정은 지속되었다”
연구팀은 물고기가 분리된 종들로 진화되는 것을 보지 못했다. 만약 그들이 보았다 하더라도, 그것은 이것은 논쟁의 여지가 없는 소진화(microevolution)에 관한 이야기일 뿐이다. 그 글에서는 어떻게 물고기가 그들의 놀라운 냄새 맡는 능력을 처음 가지게 되었는 지에 관해서는 어떠한 언급도 하고 있지 않다.
어떻게 연어가 넓은 바다 가운데서 그들이 태어났던 특별한 강어귀로 가는 길을 냄새로 찾아갈 수 있는지에 관한 한 재미있는 다큐멘터리가 있다. 무디 비디오의 Wonders of God’s Creation 영상물들을 보라.
*관련기사 : 물고기, 후각으로 집 찾는다 (2007. 1. 10. MBC News)
http://imnews.imbc.com/news/health/1485268_1487.html
UNDERSTANDING A FISH’S SENSE OF SMELL (2014. 10. 25. AnglingTimes)
https://www.anglingtimes.co.uk/advice/tips/understanding-a-fishs-sense-of-smell/
How Sharks’ Amazing Seven Senses Actually Work
https://www.sciencefriday.com/articles/shark-seven-senses/
Can fish smell? 6 facts you didn’t know - The Pets and Love
https://www.thepetsandlove.com/can-fish-smell
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2007/01/tiny_fish_smell_for_miles/
출처 - CEH, 2007. 1. 24.
도마뱀붙이 발가락의 물리학
(The Physics of Gecko Toes)
David F. Coppedge
왜 사람들은 도마뱀붙이(gecko)가 유리 위를 걸어갈 때, 그 구체적인 물리력에 대해서 알고 싶어하는 것일까? 이유는 여기에 있다 : ”도마뱀붙이의 이동 메커니즘은 건성 접착제(dry adhesives)와 로봇 시스템의 제작에 있어서 분명한 암시를 주고 있다.” 산타 바바라와 중국의 한 팀의 과학자들은 도마뱀붙이 발가락들이 유리 위에서 붙었다 떨어지는 과정을 관측하고 그 결과를 PNAS 지에 보고하였다.[1] 그 논문은 ”도마뱀붙이의 뛰어난 등반 능력은 그 발가락들의 미세한 구조에 기인한 것으로, 자연(nature)의 놀라운 하나의 디자인으로 보여진다.” 라는 말로 시작한다. 요약 글에 의하면, 그 속에 들어있는 물리학은 사람들이 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것이다 :
도마뱀붙이는 대략 20 ms의 보폭 간격을 가지고 벽과 천정을 빠르게 달릴 수 있다. 이것은 매우 높은 마찰력(벽에서)과 부착력(천정에서)을 요구한다. 도마뱀붙이 발의 접착과 분리 사이의 빠른 교대(switching)는 한 테이프 모델(tape model)에 기초하여 이론적으로 분석되어졌다. 그 모델은 미세한 압설기(spatulae)와 물체 사이의 반데르발스 힘(van der Waals forces)에서 기원된 부착력과 마찰력을 반영한 것이다. 부착력과 마찰력은 도마뱀붙이 발가락들의 움직임에 의해서 조절되는데, 물체와 0-90° 사이의 각도로 그 축을 따라 가해지는 압설기의 잡아당기는 힘은 압설기-물체의 분기 지점(bifurcation zone)에서 만들어지는 ”정상적인 부착력”을 가지게 하고, 물체와 아직 접촉하고 있는 압설기 부분에서 ”측면 마찰력”을 가지게 한다. 전체 도마뱀붙이에 대한 높은 순전한 마찰력과 부착력은 발가락을 안쪽으로 회전하며 쥐는 것에 의해서 얻어진다. 이것은 물체와 접촉하는 많은 수의 압설기들 사이에 작은 잡아당기는 각도에 의해서 실현된다. 분리 시에, 높은 부착력과 마찰력은 발가락을 위쪽과 뒤쪽으로 회전시킴에 의해서 매우 낮은 수치로 빠르게 감소된다. 이것은 강모축(setal shaft)의 레버 기능(lever function)에 의해서 조정되는데, 압설기가 물체로부터 수직적으로 떨어지게 한다. 이러한 메커니즘에 의해서, 도마뱀붙이의 부착력과 마찰력은 3 자릿수 이상의 크기로 변화될 수 있고, 이것은 도마뱀붙이가 이동하는 동안 신속한 부착과 분리를 가능하게 하는 것이다.
[1] Tian et al, Adhesion and friction in gecko toe attachment and detachment, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 10.1073/pnas.0608841103, published online before print December 5, 2006.
당신은 아마도 도마뱀붙이가 이와 같은 장치를 발명해낸 훌륭한 물리학자라고 생각하지는 않을 것이다. 무계획적이고 무작위적인 우연한 실수들이 이러한 놀라운 발을 탄생시킬 수 있었을까? 언젠가 도마뱀붙이 장화를 신고 스파이더맨(Spiderman)처럼 건물 벽을 걸어 올라갈 수 있을 멋진 날이 올 지도 모르겠다.
*관련기사 : 도마뱀 로봇 만든 타임지 발명왕 김상배씨 (2006. 11. 20. 중앙일보)
https://www.joongang.co.kr/article/2512373#home
도마뱀·거미 벽위를 걷는 것‘原子결합’ 미세한 털이 비밀(2007. 1. 14. 경향신문)
http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=200701141831251&code=970100
벽을 오르내릴 수 있는 발바닥 개발 (2017. 5. 17. ScienceTimes)
번역 - 미디어위원회
주소 - https://crev.info/2006/12/the_physics_of_gecko_toes/
출처 - CEH, 2006. 12. 6.
초기(?) 생물 삼엽충에 들어있는 놀라운 렌즈 공학
(Trilobite technology : incredible lens engineering in an ‘early’ creature)
Charles Stammers
진화론자인 굴드(Stephen Jay Gould)가 ”모든 사람들이 좋아하는 무척추동물 화석”이라고 묘사했던 삼엽충(Trilobites)은 잘 보존된 모습으로 자주 발견되는 바다 절지동물(marine arthropods)의 한 강(class)으로서, 놀라운 모습을 가지고 있다.[1, 2] 그들은 멸종된 것으로 믿어지고 있다.
비록 몇몇 종들은 75cm 길이에 도달하는 것도 있지만, 그들 대부분은 1~5cm 정도 길이를 가진다. 삼엽충은 그 이름이 주어지게 된 키틴(chitin)으로 만들어진 세 엽(three lobes)으로 나누어진 울퉁불퉁한 껍질 또는 갑각(carapace)으로 특징 지워진다.
대부분의 삼엽충들은 많은 수의 눈들을 가지고 있다. 삼엽충 눈의 공통적인 형태는 개안(ommatidia, 낱눈)으로서 알려져 있는 막대들의 정렬(array of rods)로 이루어져 있다. 이들 각각은 약간 다른 방향을 가리키고 있다. 이 정렬은 투명한 막 또는 각막(cornea)에 의해 보호되어진다. 그러한 눈들은 또한 곤충과 갑각류(crustaceans)들에서 발견된다.
그러나 파코피다 과(family Phacopidae) 내에는 근본적으로 다른 특성의 눈인 집합적 겹눈(aggregate or schizochroal eye)을 가진 삼엽충들이 있다.
삼엽충은 대부분 캄브리아기 지층에서 발견된다.[3] 그리고 진화론자들은 이들 지층이 수억년 전에 퇴적되었다고 주장하고 있다. 대부분의 사람들은 삼엽충들이 오늘날의 생물체들보다 훨씬 단순한 생물체라고 잘못 생각하고 있다. 그러나 이것은 실제로 전혀 사실이 아니다. 예를 들면 집합적 겹눈은 놀라울 정도로 정확한 디자인임이 밝혀졌다. 아래 기술된 세부사항들은 이들 삼엽충의 눈들이 전혀 원시적이지 않다는 것을 보여주고 있다. 즉, 사람들이 단지 수 세기 전에 발견했던 정확한 광학 원리들을 기초로 하여 삼엽충 렌즈들은 만들어져 있었던 것이다.
이 뛰어난 설계의 원인을 ”수백만 년에 걸친 무작위적인 돌연변이에 의한 자연선택(natural selection)”으로서 말하는 것은 무모해 보인다. 그리고 서투르게 설계된 하등한 렌즈들이 발견되었다는 어떠한 기록도 없다. 더욱 중요한 것은, 완벽한 눈을 가지고 있었던 삼엽충들은 어떠한 다른 눈을 가질 필요가 없었다는 것이다. 많은 동물들은 눈을 가지고 있지 않다. 그러나 그들이 잘 살아가지 못했다는 어떠한 증거도 없다.
진화론자들은 자연에서 보여지는 ‘설계(design)’가 단지 필요에 반응하여 생겨났다고 주장한다. 그러나 창조론적 시각으로 바라볼 때, 생물체들에서 보여지는 설계는 하나님의 영광을 나타내는 것이고, 하나님을 증거하고 있는 것이다. 로마서 1:20절은 우리에게 ”창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그 만드신 만물에 분명히 보여 알게 되나니 그러므로 저희가 핑계치 못할찌니라” 라고 말씀하고 있다.
삼엽충 파코피드(Phacopid)의 겹눈
겹눈은 2 부분으로 구성된 하나의 렌즈들을 가지고 있다. 위쪽 부분의 렌즈는 정렬된 방해석(calcite, 굴절률 n=1.66)으로 구성되어 있고, 아래쪽 부분의 렌즈는 키틴(chitin, 굴절률 n=1.53)으로 구성되어있다. 두 렌즈가 맞물려있는 경계부분은 4차 방정식의 그래프로 그려질 수 있다.
삼엽충의 권위자 레비-세티(Levi-Setti) 교수는, 위쪽 방해석 렌즈 하나만으로 물 속에 사는 삼엽충이 필요한 기능을 하는 것은 불가능하다고 말했다.[4]
아래쪽 렌즈는 방해석 렌즈로부터 나타난 빛의 패턴을 정정하여, 모든 광선이 한 점에 집중되도록 모양을 가지고 있다.
대기 중에서 사용하는 안경 렌즈에서, 이 삼엽충과 비슷한 모양의 이중렌즈 구조는 데스카르트(Descartes)[5]와 호이겐스(Huygens)[6]에 의해서 디자인되었다.
삼엽충의 렌즈에 대해서 레비-세티는 다음과 같이 말했다[1] :
”평행한 광선을 우연히 한 점에 초점을 맞추는 이중렌즈 구조를 얻기 위해서, 오직 하나의 선택만이 있어야한다. 방해석(n=1.66)으로 만들어진 위쪽 렌즈와 키틴(n=1.53)으로 만들어진 안쪽 렌즈가 우연히 생겨나야 한다.”
레비 세티 박사는 결론지었다 :
”삼엽충들은 매우 훌륭하게 하나의 물리적 문제를 해결하였다. 그들은 페르마의 원리(Fermat’s principle), 아베의 사인 법칙(Abbé’s sine law), 스넬의 굴절 법칙( Snell’s laws of refraction), 복굴절 결정의 광학(optics of birefringent crystals)에 관하여 알고 있었음이 분명하다...” [7]
*Charles Stammers, B.Sc.(Hons.), Ph.D. (Mech. Eng.) was converted from atheism whilst a post-graduate student. Since 1973 Charles has lectured in Mech. Engineering, University of Bath. With 52 publications in the field of engineering, he says he knows design when he sees it.
References and notes
1. R. Prokop, Fossils. Hamlyn Colour Guide, Hamlyn, London, 1981.
2. R. Levi-Setti, Trilobites: A Photographic Atlas, University of Chicago Press, Chicago, 1975.
3. Trilobites are not officially documented as existing in rocks above the so-called Permian, although at least one is known from the Paluxy area in Texas, apparently having come from Cretaceous limestone (see Creation 14(4):49).
4. R. Levi-Setti, Trilobites: A Photographic Atlas, University of Chicago Press, Chicago, 1975, p. 38.
5. R. Descartes, La geometrie, oeuvres de Descartes, Vol. 6, ed. C. Adam and P. Tannery, Libraire Philosophique, Paris.
6. C. Huygens, Treatise on Light, 1690. Translated by S.P. Thompson, University of Chicago Press, 1912.
7. Ref. 4, p. 33.
*참조 : The Trilobites Eye (삼엽충의 렌즈 구조를 볼 수 있음)
http://www.trilobites.info/eyes.htm
Trilobite eyes and the optics of Des Cartes and Huygens (Nature 254, 663-667, 24 April, 1975) http://www.nature.com/nature/journal/v254/n5502/abs/254663a0.html
Trilobites - The Eyes Have It! (The TrueOrigin Archive)
http://www.trueorigin.org/trilobites_eyes.asp
*관련기사 : "4억3천만년 전 삼엽충 눈구조, 현대 곤충·갑각류와 거의 동일" (2020. 8. 14. 연합뉴스)
https://www.yna.co.kr/view/AKR20200811172900017?input=1195m
번역 - 미디어위원회
링크 - http://www.answersingenesis.org/creation/v21/i1/trilobite.asp
출처 - Creation 21(1):23, December 1998.
춤추기로 의사 전달을 하고 있는 벌들
(Dancing bees)
Robert Doolan
당신이 한 마리의 꿀벌(honeybee)이라고 상상해 보라. 어느 봄날 아침 당신은 벌통을 떠나 들판에서 활짝 핀 꽃들을 찾을 때까지 주위를 돌아다닌다. 당신의 동료 15,000 마리가 겨울 동안 먹어왔던 벌통 안의 먹이는 점차 없어지고 있다. 그러나 당신은 이제 들판에서 새로운 식량원을 발견했다. 그래서 당신은 당신의 꿀주머니를 꿀로 채우고, 250 m 떨어진 벌통으로 날아간다.
다른 벌들은 당신이 발견한 꽃밭이 어디 있는지 아직 모른다. 당신의 뇌는 겨우 핀의 머리 크기이지만, 당신이 이 새로운 식량원을 충분히 이용하려면 동료들의 도움을 필요로 함이 명백하다. 여름이 오기 전에 당신의 무리는 80,000 마리 이상의 벌들이 될 것이다. 그렇지만 당신이 혼자 모아서 운반하는 미량의 화분과 꿀로는 모든 개체가 맛보기도 전에 당신의 공동체가 굶주리게 될 것이다. 그러면 당신은 당신이 발견한 꽃밭을 어디서 찾아내야 하는지를 다른 벌들에게 어떻게 알려줄 것인가?
1900 년대 초기에, 오스트리아의 자연과학자 프리쉬(Karl von Frisch)는 이 흥미로운 문제를 접하고 놀랐다. 꿀벌들의 공동작업을 하는 방법에 매료된 프리쉬는 꿀벌에 관한 깊은 연구를 시작했다. 그는 벌의 가장 두드러진 특성 중의 하나는 그들의 의사전달 방법이라는 것을 알아내었다. 사실, 벌들은 곤충 세계에서 의사전달을 위한 가장 독특한 수단의 하나를 가지고 있다. 프리쉬가 발견한 것은 꿀벌들은 단지 느낌이나 맛으로 뿐만 아니라, 춤추기(dancing)로도 자신의 의사를 나타낸다는 것이다.
다른 벌들이 냄새로나 눈으로 보아 알기에는 너무 멀리 떨어져 있는 식량원의 위치를 알려주기 위하여, 정찰벌은 벌통 안의 벌집 위에서 특별한 몸짓으로 춤을 춘다. 다른 벌들은 춤추는 벌의 주위에 몰려들고 그 벌을 바짝 붙어 따라간다. 그들은 춤추는 벌의 움직임을 (모든 춤추는 일벌은 암컷이다) 흉내 내고, 춤추는 벌이 꿀을 모을 때에 몸에 묻어나는 꽃향기에 주의를 기울인다.
만일 새로운 식량원이 대략 50 m 이내의 근처라면, 벌은 벌집의 표면에서 원형으로 춤을 춘다. 그 벌은 2-3 cm 정도 원형으로 움직인 다음에는 반대 방향으로 회전한다. 이것은 식량원이 가까이에 있음을 다른 벌들에게 알리는 방법이다. 그들은 정찰벌에서 나는 향기를 맡아서 새로운 식량원에서 어떤 향기가 나는지를 알게 된다. 따라서 다른 벌들은 새로운 꽃밭을 발견할 때까지 점점 크게 원을 그리며 날아간다.
거리를 알려주는 춤
.맨 윗줄은 발견한 새로운 식량원의 거리와 방향을 알려주기 위해 벌이 춤을 추는 형태를 보여주고 있다.
만일 과즙 또는 화분의 위치가 멀다면, 정찰벌은 춤추기 형태에 교묘한 변화를 준다. 그는 때때로 그림의 중앙을 가로지르는 운동을 하면서 8 자형으로 춤을 춘다. 원형 춤에서 8자형으로 전환이 발생하는 거리는 벌의 종류에 따라 다양하다. 이 거리는 각 벌통 내에 사는 벌들에게서 일정하기 때문에 이것은 혼란을 일으키지 않는다.
정찰벌의 모든 움직임은 다른 벌들에게는 의미가 있다. 그들은 일정기간에 정찰벌이 몇 번 원을 그리는지와 복부를 흔드는 것(wiggling abdomen)을 보고 식량원까지의 거리를 알게 된다. 거리가 멀수록 복부를 더 천천히 흔든다. 춤추는 벌이 원을 가로지르는 방향과 각으로 식량원의 방향(direction)을 알 수 있다. 만일 정찰벌이 원을 똑바로 올라가면서 배를 흔들면, 보고 있는 벌들은 태양쪽으로 날아가면 식량을 발견할 것이라는 것을 알게 된다. 만일 똑바로 아래쪽으로 원을 가로지르면, 그들은 태양 반대쪽으로 날아가야 한다는 것을 알게 된다.
만일 춤추는 벌이 비스듬히 원을 가로지르면, 다른 벌들은 가상의 수직선에서 그 벌의 움직임과 같은 각도로 태양의 왼쪽이나 오른쪽으로 날아가야 한다는 것을 알게 된다.
춤추는 꿀벌의 이 현란한 의사표시는 참으로 곤충세계의 놀라운 특징이다. 세계의 꿀벌들이 이렇게 복잡한 순서로 춤을 추고 또 그 춤으로 상세한 정보를 전달하는 것을 보면 (프리쉬가 그것을 해독하는 데에 20 년이 걸렸다), 우리는 이 과정이 진화에 의해 발생했다고는 생각하기 어렵다.
춤도 진화할 수 있는가?
이것이 진화에 의해 발생했다고 한 번 상상해보자. 벌 하나가 꽃밭을 발견한다. 그는 벌집으로 돌아온다. 그리고 아무도 그 벌이 어디에서 꿀을 따왔는지 모른다. 그 벌 자신도 다른 벌들에게 알려줄 방법이 없다. 그래서 벌 떼는 개개의 벌들이 같은 꽃밭에서 우연히 만나기를 기다리거나 그 벌이 누군가가 자기를 따라오기를 바라며 계속 꽃밭으로 왔다 갔다를 반복해야 한다. 설상가상으로, 그 벌은 자신이 그 꽃밭으로 돌아가는 방법을 모를 수도 있다!
이제 어느 날 진취적인 벌 한 마리가 어떻게든 춤을 발명했다고 치자. 그 벌은 어떻게 그 춤의 의미를 동료 벌들에게 알릴 수 있을 것인가? 그 벌이 과연 어떻게 자기가 표현하는 기하학적 의미를 (그가 원의 직경을 가로지르는 각이 태양과 식량원 사이의 각과 같음을) 설명할 것인가? 다른 벌들이 이해하기 전에 태양이 지면 어쩔 것인가? 그 벌은 어떻게 자기가 가까이에 있는 식량원에는 어떤 춤을, 그리고 멀리 있는 다른 식량원에는 다른 춤을 발명했다고 설명할 것인가?
또한 복부를 매우 천천히 흔들면 꽃밭이 매우 멀고, 매우 빨리 흔들면 꽃밭이 멀지 않음을 의미한다는 것을 어떻게 알릴 수 있을 것인가? 춤추는 벌이 벌집 위쪽으로 움직이면 그들이 태양쪽으로 날아가야 하고, 아랫쪽으로 움직이면 반대 방향으로 날아가야 한다는 것을 어떻게 알 수 있도록 할 것인가?
더 중요한 것은, 만일 이 과정이 긴 시대 동안 천천히 진화했다면, 이 중요한 통신수단이 진화하는 동안에 조상 벌들은 어떻게 살아남았을까? 만일 그들이 이 복잡한 통신수단이 없이도 살아남았다면, 왜 거의 설명이 불가능한 이 새로운 방법을 발명할 필요가 있는가?
하나님께서 창조하신 경이로움들 중에, 꿀벌은 진화를 거부하고 창조주의 설계와 목적을 보여주는 놀라는 증거를 제공하고 있는 것이다. 꿀벌의 생존을 위해 사용되는 정밀하게 조율된 언어는 그것이 진화로 이루어지기에는 너무나 많은 필수적이고 독립적인 부분들을 가지고 있다. 논리적이고 상식적으로 생각해 볼 때, 전체 과정은 그들의 창조의 시점에서 벌에게 주어졌다라고 결론을 내릴 수밖에 없다. 벌과 마찬가지로, 벌들의 춤도 진화된 것이 아니고, 진화될 수도 없었다.
‘원형 춤(round dance)’은 멀지 않은 식량원을 나타내고, 8자형 춤은 멀리 있는 식량원을 나타낸다.
또한 8자형 댄스는 벌들이 분가를 하려고 할 때에도 사용된다. 만일 벌 떼의 숫자가 너무 많게 되면, 여왕벌은 군체의 일부와 함께 새로운 집을 찾아 나선다. 그녀는 새로운 여왕벌로 부화할 특별한 알을 남긴다. 나이든 여왕벌과 벌 떼는 먼저 나뭇가지 위라든지 어디인가에서 모인다. 일벌들은 그 다음 적당한 새로운 집을 찾기 위해 주위에 정찰을 나간다. 그럴듯한 집터를 발견한 정찰벌은 돌아와서 어디에 좋은 집터가 있는지를 벌집 표면에서 8자형 댄스를 하여 그들에게 알려준다.
다른 벌들은 각 장소들을 살펴보고 돌아와서 그들의 ‘생각’을 집단에게 알려준다. 그들이 춤추는 활력의 정도가 새 집터가 얼마나 마음에 드는지를 반영한다. 마지막으로, 아마 수일간의 집터 고르기를 거쳐 집터 하나가 압도적인 호감을 얻으면, 무리는 그리로 이동하여 새로운 벌집을 짓는다.
어느 연구원은 4일 동안 이 댄스 대회를 주의 깊게 보면서 새 집터의 방향과 거리를 가늠했다. 그는 인기를 얻고 있는 장소를 빠르게 알아내고서는 그곳을 서둘러 찾아갔다. 그는 벌들보다도 먼저 새로운 집터에 도착할 수 있었다! 당신이 만일 벌과 그들의 언어가 진화했다고 믿는다면, 이런 복잡한 의사소통 방법은 설명할 길이 없을 것이다.
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번역 - 미디어위원회
주소 - https://creation.com/dancing-bees
출처 - Creation 17(4):46–48, September 1995.
