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생물발광은 진화론을 기각시킨다

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번역자: 한국창조과학회 (creation.or.kr)

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많은 생물들이 한 화학 과정을 통해 자신의 빛을 낸다. 생물발광(bioluminescence)이라 불리는 이 과정은 곤충, 지네, 노래기, 달팽이, 지렁이, 극피동물, 버섯, 물고기, 오징어, 일부 미생물… 등 다양한 생물들에서 발견된다.

발광 메커니즘

생물발광은 루시페린(luciferin)으로 알려진 발광색소(light-emitting pigment)를 필요로 한다. 에너지를 빛으로 바꾸는 이 화학반응은 루시페라아제(luciferase, 라틴어로 ‘lucifer'=빛 운반자')라 불리는 효소의 도움을 받는다. 이 공정은 때때로 '차가운 빛(cold light)'으로 불리는데, 이 과정은 열로 에너지가 낭비되는 과정보다1, 화학에너지를 빛으로 변환시키는 효율이 극도로 높기 때문이다. 이들의 효율은 백열전구보다 약 40% 더 높고, 최고의 형광등 및 LED 전구보다도 높다.

바다생물들은 4종류 이상의 루시페린들을 갖고 있다. 이들 중 많은 생물들은 초록빛(green light)을 내는 반딧불이(fireflies) 보다, 물속에서 먼 곳까지 도달할 수 있는 푸른빛(blue light)을 만들어낸다. 그 효소는 동일한 문(phylum) 내의 종(species)들 사이에서도 구조가 다르며, 변이 종들도 서로 거의 유사성이 없다.2 이와 같은 유사성의 결여는 생물발광이 공통조상에서 진화했다는 진화론적 이야기를 불가능하게 만든다. 그래서 생물발광은 진화론적 역사에서 독립적으로 적어도 40~50번 각각 발생했다고 진화론자들은 말한다.2

©Paul H Yanceydragonfish
.쥐덫물고기(stoplight loosejaws)는 청녹색 또는 적색의 빛을 내는, 두 종류의 발광 기관을 갖고 있는 심해의 작은 용물고기(dragonfish)이다. 적색 광을 만들기 위해서, 그들의 생물발광은 빛에 민감한 단백질을 자극하고, 이어서 적색 빛을 낸다. 빛은 갈색 필터를 통과하여 지나가면서, 더 붉게 보인다. 이 물고기는 바다에서 붉은 빛으로 보여질 수 있는 소수의 물고기 중 하나이다.

일부 생물발광 생물들은 자신이 빛을 낼 수는 없지만, 다른 생물의 빛을 사용하기도 한다. 여러 속의 오징어들은 빛을 내기 위해서 박테리아를 사용한다. 이들은 상호 간에 유익한 공생(symbiosis) 관계를 이루고 있다. 오징어는 어떻게든 박테리아의 성능을 모니터링하고, 빛을 충분히 만들지 못하는 균주는 아직 알려지지 않은 메커니즘에 의해서 배제된다. 일부 오징어는 박테리아의 존재로 인해 빛을 생성하는 기관이 생겨난다.

그러나 오징어 속의 나머지들은 각각의 루시페라아제 효소와 함께 루시페린을 사용하여, 그들 자신의 빛을 만든다.2 한 그룹 내에서의 이러한 다양성은 진화론적 설명을 기각한다.

일부 바다 포식자(예 : 특정 물고기)들도 생물발광을 한다. 그러나 루시페린을 자체에서 생산할 수 없다. 그들은 필요한 기관과 효소를 모두 가지고 있지만, 자신이 그 기관을 사용하거나 빛을 생산할 수 없기 때문에, 루시페린을 갖고 있는 바다생물을 먹이로 먹음으로서, 루시페린을 얻고 있다!

목적

생물발광은 짝짓기, 먹이 또는 포식자의 주의분산, 먹이 유혹, 의사소통 등 많은 용도를 갖고 있다. 어떤 경우에서는 그 사용법을 알지 못한다.

반딧불이 Martin TampierBioluminscence

진화론자들은 그들이 관측하는 모든 특징들이 생존 목적에 적합했을 것이라고 가정한다. 그래서 일부 버섯(mushrooms)의 생물발광은 하나의 미스터리이다. 오직 3개의 균류 계통(Omphalotus, Armillaria and Mycenoid species)만이 빛을 내고, 그들이 내는 빛의 강도는 종에 따라 다양하다.3 일부 버섯은 포자를 분산시키기 위해 빛을 내어 곤충을 끌어들이지만4, 다른 버섯들은 그렇게 하지 않고 있다. 섬유질의 영양분이 모여 있는 균사체(mycelium, 포자가 있는 부분이 아닌)가 빛을 내는 버섯 종에서, 곤충들은 이 부분을 먹음으로써 유익함 보다 더 큰 해를 입을 수도 있다.3 물론, 하나님께서는 장식, 또는 전시의 목적으로 피조물의 이 부분을 창조하셨을 수도 있다.5

흥미롭게도, 일부 생물들은 반대방향의 조명을 위해 생물발광을 사용하고 있다. 위에서 오는 빛으로부터 그림자가 생겨 포식자의 눈에 띠는 것을 위장하기 위해서, 일부 바다생물은 끊임없이 변화하는 빛의 강도와 색깔에 지속적으로 일치시키면서, 그들의 배(bellies)에서 생물발광을 한다. 진화론자들은 그러한 복잡한 특성들이 어떻게 점차적으로 진화할 수 있었는지 설명하지 못한다. 불완전하고 제대로 조절되지 않는 초기 메커니즘은 포식자에 대한 보호를 거의 제공하지 못했을 것이다. 그것은 심지어 포식자에게 더 쉽게 탐지되도록 했을 수도 있다.(예를 들어, 생물체가 야간에 빛을 발광하는 경우, 빛 방출량을 효과적으로 조절할 수 있거나, 잘못된 색깔을 띠는 것을 조절할 수 있는 메커니즘을 진화시키기 전까지, 오히려 포식자의 눈에 더 잘 띨 수 있다).

거미와 반딧불이 Martin Tampierspider-catching-firefly

가장 잘 알려진 생물발광 생물은 반딧불이 또는 개똥벌레(fireflies or lightning bugs, Lampyridae)이다. 이 딱정벌레는 특정한 빛의 펄스 패턴을 사용하여 의사소통을 하고, 그들의 짝을 찾아내는 데에 사용한다. 수컷의 마지막 번쩍임 이후 지연(delay)과, 암컷의 반응이 시작된 이후의 지연은 정확하게 시간이 정해져있고, 종에 따라 다르므로(특이성을 가짐), 이 시간이 단절되면 구애가 중단된다.6 일부 암컷 반딧불이는 다른 반딧불이 종의 발광 패턴을 모방하여, 그 종의 수컷을 유인할 수 있고, 그들을 먹이로 먹을 수 있다!7 때때로 그들은 비행 중에 빛의 펄스를 협력 조율하여, 정확하게 빛을 동시에 깜박거려, 환상적인 장면을 연출하기도 한다.

진화론적 설명의 부족

이러한 발광 패턴으로 인해, 진화론자들은 생물발광이 반딧불이에서 적어도 3번 진화했을 것이라고 제안한다. 아마도, 애벌레가 먼저 빛을 냈고(애벌레가 나쁜 맛과 독성을 갖고 있다는 것을 보여주어 먹히지 않기 위해), 성체들은 이후에 빛을 내게 됐으며, 결과적으로 발광은 짝짓기를 위한 기능으로 전환되었다는 것이다.6 그러나 발광 패턴을 통한 반딧불이의 수컷/암컷 의사소통이나, 물고기의 가벼운 의사소통과 같은8, 의사소통을 위한 암호의 개발은 진화론적 설명이 불가능한 것처럼 보인다. 발광 패턴을 통해 짝짓기를 하고, 선택적 이점을 주기 위해서는, 암호를 생성하는 시스템과 해석하는 시스템이 수컷과 암컷에서 모두 동시에 존재해야 한다.

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.수컷과 암컷 반딧불이는 서로 다른 '모르스 부호'를 사용하여 의사소통을 한다.

진화론자들은 생물들의 특별한 기관이나 기능들 모두가 진화로 출현했다고 믿고 있기 때문에, 생물발광 능력이 진화로 생겨나는 것이 쉬울 것이라고 가정한다. ”그 성분들이 생겨나는 것은 그리 어렵지 않다. 어둠 속에서, 계란 흰자위와 산소와 해파리의 루시페린을 섞으면, 푸른빛이 깜박거릴 것”이라고 National Geographic 지의 최근 기사는 말했다.9

그러나 의문은 그러한 메커니즘이 어떻게 우연히 스스로 생겨날 수 있었는가 하는 것이다. 생물발광은 효소, 루시페린, 생물의 신경계와 통합된 조절 메커니즘뿐만 아니라, 발광 기관의 발달과 작동을 제어하는 암호화된 유전정보들이 모두 있어야만 한다. 진화론자들은 이 모든 것들이 자연선택에 의해서, 각 단계 별로 어떻게 출현할 수 있었을 지를 설득력 있게 설명하지 못한다. 왜냐하면 각 단계가 자연선택에 의해서 보존되기 위해서는, 각 단계가 완전히 기능을 해야 한다. (아직 기능을 하지 못하는 불완전한 단계는 자연선택에 의해서 제거될 것이기 때문이다). 진화론자들은 이미 존재하는 효소(이들의 진화론적 기원은 대개 당연한 것으로 여기고 있음)에 의존하여 설명하고 있지만, 그러한 설명은 매우 불합리하고, 그들의 이론에 도전하는 것이다.

결론

진화론자들은 생물학적 진화론에 대한 그들의 믿음 때문에, 생물발광이 오랜 지질학적 시간에 걸쳐 완전히 다른 생물 목(phyla)들과, 매우 다른 상황 하에서, 독립적으로 수십 번 생겨났다고, 즉 수렴진화(평행진화) 되었다고 주장한다. 이것은 사실상 생물발광에 대한 진화적 역사를 재구성할 수 없다는 사실을 인정하는 것이다. 그리고 지금까지의 모든 설명(여기에서 논의되지 않은 것들을 포함하여)들은 실패하고 있다. 왜냐하면 그러한 복잡한 기관과 여러 조절 메커니즘들이 무작위적인 돌연변이들과 자연선택을 통해서, 어떻게 발생할 수 있었는지를 설득력 있게 설명하지 못하기 때문이다.

오히려 이러한 특성은 특별하게 창조되었음을 가리키는 증거들과 일치한다. 많은 생물 종들에서 생물발광은 원래 설계의 일부이고, 일부는 그러한 능력을 잃어버렸을 수도 있다. 생물발광 메커니즘 내에서 놀라운 다양성도 창조주의 창조성에 대한 증거이며, 우연히 만들어진 것이 아니라, 의도적인 것이다.

진화론적 비틀음

생물발광이 어떻게 진화했는지에 대한 가장 선도적인 가설은, 광합성이 발생했고, 대기 중에 산소량이 증가되었고, 대처방안으로 강력한 산화방지제인 옥시게나아제-루시페인 복합체가 생겨났고, 처음에 생물발광은 부수적인 것이었다는 것이다. 볼 수 있는 능력이 진화된 후에, 그 색소를 다른 용도로 사용하게 되었다는 것이다.1

그러나 생물체는 다른 많은 항산화물질을 보유하고 있다. 그렇다면 오늘날 주변에서도 여전히 높은 에너지 비용으로 빛을 생성하는 과정이 있을까? 또는 이러한 매우 강력한 산화방지제를 만들지 못했던 생물체는 어떻게 생존할 수 있었을까? 더욱이 실험에 의해서, 진화적 과정에 의한 효소의 다른 목적으로의 재전환은 불가능하다는 것이 입증되었다.2

일부 진화론자조차도 이와 같은 설명에 문제점을 발견하고 있다.

”… 균류와 잉어류(cypridinids) 두 그룹에서, 그들의 생물발광 시스템의 산소 요구량은 높은 것으로 알려져 있다. 이것은 현재 수준의 값에 해당하는 산소 농도에서 기원했음을 가리키는 것으로, 박테리아 및 반딧불이와는 다르다는 것을 가리킨다. 그래서 우리는 일부 루시페라아제가 산소 해독을 위한 메커니즘으로 기원했다면, 그 증거는 그렇지 않다는 결론을 내릴 수밖에 없게 만든다.”3

그래서 제안된 대안은 또 다른 유형의 효소인 리가아제(ligase, 두 개의 큰 분자가 결합해 있음)가 루시페라아제로 진화했다는 것이다.4 그러나 이 연구를 지지하는 연구자들조차도 다음과 같이 인정한다. ”AMP-리가아제로부터 기원한 새로운 옥시게나아제 발광 기능이 루시페라아제를 이끌어냈다는 것은 생물발광의 가장 도전하는 미스터리 중 하나이다.”4

참고 문헌및 메모

  1. Ref. 2 of main text.
  2. Gauger, A.K. and Axe D.D., The evolutionary accessibility of new enzyme functions: a case study from the biotin pathway, BIO-Complexity 2011(1):1–17, 2011.
  3. Wilson, T. and Hastings, J., Bioluminescence: Living Lights, Lights for Living, p. 132 Harvard College, 2013.
  4. Viviani, V.R., The origin, diversity, and structure function relationships of insect luciferases, Cellular and Molecular Life Sciences 59(11):1833–1850, November 2002.

참고 문헌및 메모

  1. Many earlier papers claimed c. 90% efficiency, but more recent research indicates it’s less than half that. See Ando, Y. et al., Firefly bioluminescence quantum yield and colour change by pH-sensitive green emission, Nature Photonics 2:44–47, 2008 | doi:10.1038/nphoton.2007.251. See also comment in the same issue, Ugarova, N.N., Bioluminescence: fireflies revisited, pp. 8–9 | doi:10.1038/nphoton.2007.259. 텍스트로돌아 가기.
  2. Haddock, Steven H.D. et al., Bioluminescence in the sea, Annual Review of Marine Science 2:443–493, 2010 | doi: 10.1146/annurev-marine-120308-081028. 텍스트로돌아 가기.
  3. Out of the darkness, ABC Science, 16 January 2014,abc.net.au. 텍스트로돌아 가기.
  4. Glowing mushrooms use bioluminescence to attract insects … , BioQuick News, March 20, 2015, bioquicknews.com. 텍스트로돌아 가기.
  5. Burgess, S., Added beauty of the peacock tail and the problems with the theory of sexual selection, Journal of Creation 15(2):94–102. 텍스트로돌아 가기.
  6. Branham, M.A. and Wenzel, J.W., The origin of photic behavior and the evolution of sexual communication in fireflies, Cladistics 19(1):1–22, 2003 | 10.1111/j.1096-0031.2003.tb00404.x. 텍스트로돌아 가기.
  7. Nguyen, T, Firefly’s flash can bring sex or death, livescience.com, 25 September 2007. 텍스트로돌아 가기.
  8. Davis M., Sparks, J.S. and Smith, W.L., Repeated and widespread evolution of bioluminescence in marine fishes, PLoS ONE 11(6): e0155154 | doi:10.1371/journal.pone.0155154, 2016. 텍스트로돌아 가기.
  9. Judson, O., Luminous life, nationalgeographic.com, 2015. 텍스트로돌아 가기.