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오염으로 벌레들이 진화한다?

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번역자: 한국어창조과학회 (creation.or.kr)

wikipedia.org Hudson-River-Jersey-City1890
Settlement along the Hudson River with attendant industrialization was no doubt having an impact on aquatic life long before the battery factory at Foundry Cove was established. But any pollution-driven changes in genetic makeup are in no way evidence of evolution—see main text.

'박테리아는 항생물질에 저항하도록 진화한다.” '곤충들은 살충제에 저항하도록 진화한다” '생물체들은 오염물질에 내성을 가지도록 진화한다.” 이러한 헤드라인들은 많은 사람들에게 분자에서 사람으로의 진화 과정이 우리들 눈 앞에서도 일어나는 것으로 생각하도록 유도하고 있다.

공공학교와 대학교들은 많은 학생들에게 과학자들이 진화를 관측하여 왔고, 그러므로 '진화는 사실이다(evolution is a fact)” 라는 것이 입증되어졌다고 확신하도록 그런 정보들을 전하고 있다. 그러나 이들이 주장하는 '진행되고 있는 진화(evolution in action)”의 예들의 각각을 정밀하게 조사해보면, 매우 다른 이야기임이 드러나고 있다. 예를 들어, 산업 오염에 저항하게 되었다는 미국 허드슨 강 바닥에 사는 벌레들의 경우를 생각해 보자.

1953년과 1979년 사이에, 한 배터리 공장은 허드슨 강(Hudson River)의 파운드리 코브(Foundry Cove)로 대략 53 톤의 카드뮴(cadmium)과 니켈 수화물(nickel hydride)의 폐수를 방류하였다. 카드뮴은 하상(riverbed) 퇴적물에서 매우 농축되게 되었다 (최고 10,000 ppm). 독성 카드뮴의 그러한 높은 농도에도 불구하고, 하상에 사는 지렁이 Limnodrilus hoffmeisteri 종은 오염에서도 살아남았다. 즉, 그것은 카드뮴에 대한 저항을 갖도록 진화했다라고 말해졌다.

1992년에, 연구자들은 일 년 후에 있을 대대적인 환경 개선작업 후에 어떤 일들이 발생하는 지를 알아보기 위해서 정기적으로 오염에 저항하는 벌레의 개체수와 저항하지 못하는 벌레의 개체수를 모니터링 하기 시작했다.1,2

1억 달러가 투입된 정화 작업은 하상 퇴적물의 카드뮴 농도를 즉각적으로 감소시켰다 (10 ppm 미만으로).

비저항 벌레의 개체 수는 증가하기 시작했다. 그러나 오염에 노출되지 않은 지역인 인근 South Cove 에서와 같이 저항 대 비저항 개체수가 균형에 도달하기까지는 9-18 세대가 걸리는 것으로 평가되었다.

연구자들은 또한 저항하는 벌레들이 비저항 벌레들보다 더 천천히 번식한다는 점에 주목했다. 그것은 아마도 금속과 결합하는 메탈로치오닌(metallothionein)과 같은 단백질이 많은 양으로 생산되는 데에 자원을 사용하기 때문인 것으로 보였다.

wikipedia.org ladybeetle

카드뮴에 저항하는 벌레처럼, 돌연변이체인 날개 없는 딱정벌레(wingless beetles), 눈이 없는 물고기(eyeless fish) 등은 대게 정상적인 개체에 비해 불리한 개체들이다. 그러나 자연선택은 바람이 심하게 부는 섬에서 날개 없는 딱정벌레를(바다로 날려가지 않음으로), 어두운 동굴의 물속에서는 눈이 없는 물고기를(어두운 동굴에서 눈은 상처받기 쉽고 감염이 일어나기 쉽다) 선택하였다. 주목해야 하는 것은, 생존한 개체들은 정보를 잃어버렸다는 것이다 (특별히 날개와 눈을 만드는). 자연선택은 어떠한 새로운 정보를 만들지 않는다. 그것은 이미 존재하는 것들 중에서 단지 선택하는 것이다.

eyeless-fish

그러면 이것이 진화가 일어나고 있는 것인가? 아니다. 왜냐하면, 오염이 없을 때라도, 하상에(South Cove에서 처럼) Limnodrilus hoffmeisteri 벌레들의 집단에는 이미 고농도의 카드뮴에 저항할 수 있는 벌레들이 일부 포함되어있었기 때문이었다. 따라서 저항하는 벌레들은 돌연변이(mutation, 무기물에서 사람으로의 진화를 일으켰다고 추정하는 메커니즘)로 새로운 유전정보(new genetic information)가 만들어짐으로서 출현한 것이 아니었다. 그것은 오히려 이미 존재하는(already in existence) 유전자들을 선택함으로서 일어난 것이었다. 따라서 여기에는 어떠한 새로운 유전정보도 더해지지 않았다.

이것은 선택(selection)이 어떻게 정보를 스스로 제거하는 지에 대한 하나의 예인 것이다. 정상적인 환경(오염이 없는)에서, 카드뮴에 저항하는 벌레들은 불리한 것처럼 보인다. 왜냐하면 불필요한 특별한 단백질을 생산하는 데에 그들의 에너지/자원을 쓰고 있기 때문이다. 따라서, 비저항 벌레들은 더 높은 성장률을 가지고, 천천히 성장하는 그들의 사촌들에 비해 수적으로 우위를 차지한다. 그러나 카드뮴 오염이(정상적인 벌레들에게는 치명적인) 발생했을 때, 저항하는 벌레들은 살아남는다. 왜냐하면, 메탈로치오닌과 같은 단백질이 카드뮴과 결합하여 카드뮴이 벌레의 생물학적 화학적 과정들에 나쁜 영향을 미치는 것을 멈추게 하기 때문이다. 따라서 카드뮴 저항성에 대한 선택은 단백질 생산을 조절하는 유전정보의 소실(loss of genetic information)에 기인한 결과이다 (그것은 정보의 소실이다. 왜냐하면 그 단백질의 생산에 대한 통제를 잃어버렸기 때문이다).

따라서, 그것은 '진행되고 있는 진화”와는 거리가 멀며, 환경에 반응하여 변화되어지는 새로운 형태인 하향성 적응형태(downhill adaptive formation)의 또 하나의 예인 것이다. 이것은 진화와는 정확히 반대가 되는 것이다.3

하상 퇴적물에서 카드뮴의 농도가 높은 동안에, 자연선택은 비저항성 벌레들을 죽였고, 저항성 벌레들은 생존하여 번식하고 그들의 유전자를 후손들에게 물려주었다. 그러나 자연선택(natural selection)은 무기물에서 사람으로의 진화를 의미하는 것이 아니다. 그것은 단지 존재하는 (유전)정보가 작동할 수 있도록 하는 것이다.

카드뮴으로 오염된 하상 퇴적물이 깨끗하게 되었을 때, 비저항 벌레들의 개체 수는 그들의 빠른 개체 성장률로 인해, 다시 즉각적으로 회복되어지기 시작했다. 왜 최초의 저항/비저항 개체 수의 비율이 정상적인(오염 이전) 수준으로 돌아오는 데에 9-18 세대가 되는 것으로 평가되었을까? 이것은 아마도 오염이 없는 경우에, 카드뮴에 저항하는 유전자를 전달하는 것은 불리하기는 하지만(느린 성장률) 결정적으로 중요하지는 않다는(non-fatal) 사실을 반영하는 것이다. 반대로, 오염이 있는 경우에, 카드뮴에 저항하는 유전자를 전달하는 것은 결정적으로 중요(fatal)하다. 그러므로 저항하는 벌레들의 개체 수는 더 빠르게 늘어나야 하는 것이다.

허드슨 강의 Foundry Cove에서, 새로운 유전자의 진화는 없었다. 그것은 우리가 지난 반세기 동안에 목격했던 것이다. 그것은 단지 오염에 처음 노출된 벌레 집단과 오염을 제거한 후에 벌레 집단에서 존재하는 유전자들의 비율이 변화된 것이었다. 결국 벌레들은 오늘날 아직도 벌레들이다. 그들은 하나님이 창세기 1장에서 생물들에게 말씀하셨던 대로 ‘종류대로(after their kind)’ 번식하고 있다.

참고 문헌및 메모

  1. Levinton, J.S., Suatoni, E., Wallace, W., Junkins, R., Kelaher, B. and Allen, B.J., Rapid loss of genetically based resistance to metals after the cleanup of a Superfund site, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100(17):9889–9891, 2003. 텍스트로돌아 가기.
  2. Blackman, S., The worm that turned (twice), The Scientist—Daily News, www.biomedcentral.com/news/20030806/01, 7 August 2003. 텍스트로돌아 가기.
  3. The worm’s capacity to produce regulated amounts of the metallothionein-like protein makes sense pre-Fall as a designed way of coping with low levels of cadmium (and other metals) in the surrounding environment. The apparent loss/corruption of the gene(s) controlling timing/amount of protein production possibly resulted from a mutation (copying mistake). If so, this would have happened after the Fall of man (when the whole creation was cursed), but before cadmium contamination began in 1953, given that unpolluted South Cove also had cadmium-resistant worms. Note that of all observed mutations which have some effect on survival or function, even the rare ‘beneficial’ ones are also losses of information. See Catchpoole, D. and Wieland, C., Speedy species surprise, Creation 23(2):13–15, 2001. 텍스트로돌아 가기.