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해조류는 양자역학을 알고 있었다.
(Algae Molecule Masters Quantum Mechanics)
Brian Thomas

     한 새로운 연구에 의하면, 양자물리학(quantum physics)의 불가사의한 세계가 단백질 분자들에 의해서 구현되고 있는 것으로 나타났다. 연구자들에 의하면, 어떤 단백질들은 자신에게 유리하도록 빛의 파장을 조작할 수 있다는 것이다. 이러한 종류의 관측은 진화론에서는 하나의 수수께끼이다. 진화론은 이러한 고도의 발전된 생물학적 기능을 설명할 수 없다.

양자역학(quantum mechanics)은 오늘날 인류가 밝혀낸 원자와 아원자 수준에서의 물질의 행동을 나타내는 물리학 이론 체계이다. 실험에 의하면, 전자(electrons)와 마찬가지로 빛(light)은 두 개의 파도 같은 경로를 따라 여행하여 같은 장소에 도착할 수 있다. 양자역학적으로 말해서, 이들 경로는 ‘결맞음(coherence)’으로 존재했다고 말해진다.

과학자들은 광합성에 관여하는 한 단백질에 의해서 결맞음되는 빛의 조절을 측정했다. 분자 ‘안테나’를 가진 어떤 단백질들을 빛 에너지를 포획하고 전달하기 위한 구조로 되어 있다. 근처(멀리 있는 것도 마찬가지로)의 단백질 기계 본체와 결합하여, 그들은 이 에너지를 모든 생물체들이 의존하는 화학물질들을 만드는 데에 사용한다.

하지만 놀랍게도, 한 특별한 종류의 해조류(algae)는 낮은 조명하에서도 이러한 기능을 수행할 수 있었다. 다른 대부분의 식물들은 밤에 광합성 회로를 폐쇄하지만, ‘지중식물(cryptophytes, 땅속식물)은 빛을 수확하는 일을 계속한다. Nature 지에 게재된 한 논문에 의하면, 연구자들은 해조류가 사용하는 빛-수확 단백질들은 다른 식물들의 것과는 구조가 다르며, 그들의 특별한 공간 배열은 낮에 빛에너지를 수집하고 결맞음 되게 확보할 수 있다는 것을 발견했다는 것이다. 그들은 이들 식물들을 ”논리적으로 배선된(coherently wired)” 것이라고 불렀다.[1]

이들 해조류들이 낮은 조명하에서도 빛을 수확하기 위해서, 그들의 광합성 방법은 다른 식물들의 방법보다 훨씬 더 효율적이어야만 했다. ”이 단백질들의 일관된 배선망은 양자효과(quantum effects)를 일으켜 바다속 해조류가 효율적으로 빛을 수확하는 것을 가능하도록 해준다.”[1] 이 단백질들이 빛을 조작할 수 있도록 하는 독창적인 구조는 경이롭고 고도로 정교하기 때문에, 기원에 대해 논란이 되고 있는 유사한 경이로운 발견들 목록에 추가되게 되었다.

어떻게 무작위적인 돌연변이와 자연선택에 의한 진화가 그러한 경이로운 공학 기술을 달성할 수 있었을까? 지중식물의 진화론적 조상이 다른 식물들처럼 정상적인 높은 조명하에서 광합성을 수행할 수 있었다고 가정하더라도, 우연한 돌연변이들과 선택적 압력이 다른 환경에서 살아갈 수 있도록 하는 이러한 고도로 정밀한 식물 기계들을 만들 수 있었을 것이라고 주장하는 것은 매우 공상적인 추정이다.  

한편 이전 2006년의 연구는 양자 터널링(quantum tunneling)이 한 단백질 시스템에서 발생하고 있음을 보여주었다. Science 지에 게재된 그들의 연구에서 저자들은 이렇게 쓰고 있었다 : ”효소 단백질들이 최상의 이점을 가지는 양자 터널링을 사용할 수 있도록 어떻게 진화했는지에 관한 의문은 뜨거운 논란이 되고 있다.”[2]   

정말로 이들 작은 해조류 세포들은 놀라운 기술들로 구축되어 있었다. 토론토 대학의 보도 자료는, ”그들의 빛을 수확하는 전략은 해조류가 사람보다 20억년 전에 이미 양자역학에 관해 알고 있었음을 가리킨다.”고 보도하고 있었다.[3] 

하지만 이들 (뇌도 없으며, 하등하다고 주장되는) 해조류들이 어떻게 이 모든 것을 알고 있었을까? 하물며 이러한 고도로 복잡한 생물학적 능력이 방향도 없고, 목적도 없는 무작위적인 자연적 과정들을 통해서 생겨날 수 있었을까? 그러한 초정밀 분자 기계들의 존재에 대한 가장 정직한 설명은 양자역학을 알고 있는 초월적인 누군가에 의해서 의도적으로 논리적으로 배선되었다는 것이다.[4]


References

[1] Collini, E. et al. 2010. Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine algae at ambient temperature. Nature. 463 (7281): 644-647. 
[2] Masgrau, L. et al. 2006. Atomic Description of an Enzyme Reaction Dominated by Proton Tunneling. Science. 312 (5771): 237-241. 
[3] Bettam, S. Scientists find quantum mechanics at work in photosynthesis. News @ the University of Toronto. Posted on news.utoronto.ca February 3, 2010, accessed February 4, 2010. 
[4] More accurately, this Being must know the very structure and nature of matter at its most fundamental level. And who would better know this than the One who created it—'For by him were all things created, that are in heaven, and that are in earth, visible and invisible, whether they be thrones, or dominions, or principalities, or powers” (Colossians 1:16).

*Algae use quantum trick to harvest light (Science News, 2010. 2)
http://www.sciencenews.org/view/generic/id/56002/title/Algae_use_quantum_trick_to_harvest_light

*Algae master quantum mechanics (ABC Science, 2010. 2. 4)
http://www.abc.net.au/science/articles/2010/02/04/2806975.htm

출처 : ICR News, 2010. 2. 17.
URL : http://www.icr.org/article/5268/
번역자 : IT 사역위원회

관련 자료 링크:

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2. 생물들은 우리가 알고 있는 것보다 훨씬 더 현명하다. : 아메바, 두꺼비, 곤충들이 보여주는 경이로운 능력들. (Life Is Smarter Than We Know)
3. 단순한 생물체 같은 것은 없다. (There’s No Such Thing as a ‘Simple’ Organism)
4. 세포 안에서 재난 복구 계획이 발견되었다. (Disaster Recovery Plan Found in Cells)
5. 세포의 분자 모터들은 함께 협력해서 작동한다. (Cell Motors Play Together)
6. 놀라운 세포의 비결 : 등고선 지도 네비게이션 (Amazing Cell Tricks: Contour Map Navigation) 
7. 세포들은 그들의 신체 위치를 결정하는 데에 우편번호를 사용한다. (Cells Use Zip Codes to Determine Their Body Location)
8. 식물은 훌라후프 모양의 철도로 세포벽을 건설한다. (Plant Hula-Hoop Railroads Build Cell Walls)
9. 규조류를 이용한 고효율 태양전지 (Better Solar Cells with Diatoms)
10. 자기희생 세포들은 자신을 내어주신 설계자를 증거한다. (Self-sacrificing Cells Demonstrate a Selfless Designer)
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