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효소는 진화할 수 없었음을 새로운 연구는 보여주었다.
(New Study Shows Enzymes Couldn't Evolve)
Brian Thomas

    진화론(evolutionary theory)에 따르면, 수십억 년 전에 화학물질들이 저절로 우연히 조직화되어 최초의 세포가 자연발생 되었다고 주장한다. 그렇다면 효소(enzymes)들도 또한 스스로 저절로 형성되었다 것을 의미한다.

그러나 효소들은 고도로 정교한 초소형 분자기계들에 의해서 만들어진다. 고도의 기술을 가지고 있는 지적인 과학자들도 (실험실에서 고가의 실험 장비와 시약을 가지고도) 효소들을 설계하고 제조해낼 수 없다. 따라서 지적이지 않은 화학물질들이 우연히 결합하여 어쩌다가 많은 효소들이 모두 우연히 생겨났다는 생각은 매우 비합리적이다. 최근의 한 과학 논문의 제목은 한 특별한 효소가 진화되었다고 주장했다. 그러나 연구 결과는 분명히 이 효소가 의도적으로 창조된 것임을 가리키고 있었다.

연구자들은 박테리아의 다른 종에서 발견되는 유사한 모양을 가진 효소들의 3차원 구조를 비교했다. 한 효소는 화학에너지를 포착하는 한 과정에서 물 분자를 나누고, 발생된 수소 원자를 황 원자와 결합시킨다. 연구자들은 또한 개개의 물 분자들을 나누는 다른 부류의 효소들과 그것을 비교했다. 그러나 그 수소는 탄소 기반의 분자들과 결합하고 있었다.

이탈리아의 유황이 풍부한 화산수(volcanic waters)에  살고 있는 박테리아는 이황화탄소 가수분해효소(carbon disulfide(CS2) hydrolase)라 불리는 황(sulfur)을 조작하는 효소를 필요로 한다. 이황화탄소 가수분해효소의 핵심 구조는 (유사 효소들의 것처럼) 중요했다. 과학자들은 Nature 지에 ”단백질(효소)의 이 핵심 부분에서의 어떠한 변화도 단백질의 활성에 부정적인 영향을 끼쳤다”고 썼다.[1]

한편, 진화 이야기는 과거의 어떤 시점에서부터, 효소의 구조적 조각들이 장구한 시간에 걸쳐서 조금씩 조금씩 변경되어 주요 구조를 갖는 효소가 진화로 생겨났다는 것이다. 반면에 과학은 그 효소의 핵심 부분을 변경하는 것은 사소한 것일지라도 전체 구조를 쓸모없는 것으로 만들어버린다는 것이다.

연구자들은 또한 이황화탄소 가수분해효소가 동일한 핵심 부분을 갖는 다른 효소들과 구별된다는 것을 발견했다. 왜냐하면 그것은 단지 이황화탄소만 통과할 수 있는 길고 좁은 터널을 부가적으로 가지고 있었기 때문이었다. 그 터널은 이산화탄소와 같은 유사한 분자가 들어갈 수 없도록 하는 하나의 특별한 필터로서 기능을 하고 있었다.[1]

연구자들은 DNA에서 하나의 단서를 발견하였다. 그것은 그들에게 그 효소가 어떻게 진화했는지에 관한 아이디어를 제시해주었다. 이황화탄소 가수분해효소 유전자의 터널 부분에 대한 암호를 가지고 있는 DNA는 독특한 염기서열로 둘러싸여 있었다. 이것은 효소의 본래 DNA에 이 DNA 부분이 첨가되었을 수도 있음을 가리킨다는 것이다. 아마도 어떤 알려지지 않은 세포 메커니즘이 이 추가된 조각을 박테리아의 180만개의 염기서열 중에서 정확한 부위에 꿰매었을(stitched in) 수도 있었을 것이라는 것이다. 그래서 측면유전자전달(lateral gene transfer)을 통해서 CO2-전환 효소에 터널 부분을 추가하였고, 이황화탄소 가수분해효소(CS2 hydrolase)가 형성될 수 있었다는 것이다.[2] 그렇다면, 이 과정이 진정 '진화(evolution)'라고 말해질 수 있을까?

이것은 진화가 아니다. 만약 유전자가 다른 세균에서 이 세균으로 추가되어 전달되었다면, 그것은 이미 어디에선가 존재했던 것이기 때문이다. 그리고 측면유전자전달로 인해 효소가 작동되기 위해서는, 외부 DNA를 확인하고, 수용하고, 정확한 장소에 삽입 부착시키기 위한, 또 다른 메커니즘이 이미 존재했어야만 한다. 그래서 그 효소를 정확한 방법으로 개조할 수 있을 때에만 그 박테리아는 황을 처리할 수 있고, 살아남을 수 있게 되는 것이다.
    
여기에 진화론적 혁신이 일어났다는 증거가 어디에 있는가? 이미 존재했던 DNA, 이미 존재했던 추가된 DNA, 이미 존재했던 접합 메커니즘이 처음부터 존재했던 것으로 나타난다.

저자들은 이황화탄소 가수분해효소는 ”한 새로운 네 번째 구조의 진화에 기인하여 출현하였다”고 주장하였다.[1] 그러나 이것은 실제로는 어떤 새로운 DNA도 출현하지 않았다는 사실을 무시하고 있는 것이다. 그리고 전달된 DNA가 정확한 자리에 추가될 수 있다는 것은 무작위적인 진화가 아닌 의도적인 설계를 가리키고 있는 것이다.  

이황화탄소 가수분해효소는 진화하지 않았다. 사실, 이 효소는 부품의 정확하고 특별한 배열 때문에 오늘날에도 기능하고 있음을 실험과학은 보여준다. 그리고 인간이 만든 기계든지 생물학적 분자기계든지, 다양한 부품들과 이들의 상호연결을 가지고 있는 기계들은 정확한 부품들이 모두 존재하고, 그들이 처음부터 모두 정확히 연결 조립되어 있을 때에만 작동할 수 있는 것이다. 


References

1. Smeulders, M. J. et al. 2011. Evolution of a new enzyme for carbon disulphide conversion by an acidothermophilic archaeon. Nature. 478 (7369): 412- 416.
2. Islas, S. et al. 2004. Comparative Genomics and the Gene Complement of a Minimal Cell. Origins of Life and Evolution of Biospheres. 34 (1-2): 243-256.
3. For other examples, see Thomas, B. DNA Repair Enzymes: Vital Links in the Chain of Life. ICR News. Posted on icr.org August 27, 2008, accessed November 1, 2011. See also Thomas, B. Algae Molecule Masters Quantum Mechanics. ICR News. Posted on icr.org February 17, 2010, accessed November 1, 2011.

 

 

출처 : ICR News, 2011. 11. 10.
URL : http://www.icr.org/article/6432/
번역자 : IT 사역위원회

관련 자료 링크:

1. DNA 복구 효소에서 발견된 극도의 정밀성 (Utmost Precision Found in DNA Repair Enzyme)
2. 과학자들이 ATP 합성효소를 동력화하다. (Scientist Harnesses ATP Synthase)
3. 어떻게 효소들은 작동하는가 : 그러나 그들이 어디서 왔는지는 물어보지 말고, 그냥 믿으라 (How Enzyme Work : But Do'nt Ask Where They Came From : Just Believe)
4. 가장 작은 세포도 예상했던 것보다 훨씬 복잡하다. : 마이코플라즈마는 387 개의 단백질이 필수적이었다. (Minimal Cell More Complex Than Expected)
5. 닭이 먼저인가, 달걀이 먼저인가? DNA와 단백질 중에 무엇이 먼저인가? (The Chicken or the Egg? DNA or Protein? What came first?)
6. 단백질들은 매듭을 묶을 수 있다. (Proteins Can Tie Knots) 
7. 세포 내의 고속도로에서 화물을 운반하는 단백질 키네신 : 이 고도로 정교하고 효율적인 분자 기계가 우연히? (Molecular Highway Motor Comes into Focus)
8. DNA 수선은 팀웍을 필요로 한다. : DNA 사슬간 교차결합의 수선에 13개의 단백질들이 관여한다. (DNA Repair Requires Teamwork)
9. 단지 복잡한 것 이상의 특수한 복잡성 : 샤프로닌과 같은 단백질이 우연히 생겨날 수 있을까? (More Than Just 'Complex')
10. 단백질들의 빅뱅? : 복잡한 단백질들과 유전정보가 갑자기 모두 우연히? (Shedding Light on the Protein Big Bang Theory)
 
 
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