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식물은 자세히 볼수록 경이롭다
(Plant Wonders Are in the details)
CEH

    당신이 보도블럭의 틈새로 자라난 잡초를 밟았을 때, 그 풀이 어떤 놀라운 기계장치에 대한 아이디어를 제공해 줄 수 있는지 생각해 보았는가? 좀 더 자세히 들여다본다면, 도움이 될 수 있을 것이다.

1. 통신과 스위치 시스템 : 종자는 싹이 틀 때, 스스로를 보호하려고 노력하면서 어둠속에서 우선 위로 향하여 자랄 필요가 있다. 그리고 공기와 빛에 이르게 되었을 때, 잎을 펼치고 햇빛을 수집할 필요가 있다. Science Daily 지는 이러한 특정한 시점에서 발생하는 화학적 신호에 대하여. ”많은 요소들이 이러한 발달적 스위치에 포함되어있다...”고 하면서 카네기 연구소(Carnegie Institute)의 연구를 전하고 있었다. 그것 중 하나는 브라시노 스테로이드(brassinosteroid)라 부르는 호르몬으로써, 이 호르몬은 토양에서 대기로의 천이(transition) 시에 햇빛에 길항적으로 작용한다는 것이다. 그러나 GATA2라 부르는 또 다른 조절자가 있을 때에만 작용한다는 것이다. ”카네기 연구팀의 새로운 발견은 통신시스템에서 하나의 잃어버린 고리(missing link)로써, GATA2라 부르는 단백질을 확인했다. 그 논문에서는 진화론적 의미에서 ”잃어버린 고리”로 사용하는 것이 아니라, 신호-변환의 의미에서 ”잃어버린 고리”로 사용하고 있었다. ”이 단백질은 특정 스위치 유전자를 켜거나 끔으로써, 어린 식물이 어떤 형태로 자랄 것인가를 알려 준다”. ”....또한 그것은 빛에 의해 켜지는 식물 내부 시스템과 브라시노스테로이드에 의해 켜지는 시스템 간의 통신 연결부로서 기능을 한다”는 것이다.

2. 세포벽 건축자 : 세포벽은 리그닌(lignin)이라 불리는 고분자의 분자들을 가지고, 어린 나무와 큰 나무들이 똑바로 서있을 수 있도록 해준다. (참조, 10/26/20015/30/2008, bullet 2). 그러나 리그닌은 세포질의 내에서 조립될 수 없다. 그것은 세포벽 안에서 조립되어야만 한다. 그것은 세포내에서 제조되는 전구체(precursors)라 부르는 재료가 세포막을 통해서 조립 장소로 이동해야만 하는 것을 의미한다. 그것 중 일부는 물질을 저장하는 미소기관인 액포(vacuoles)에서 일시적으로 저장되고, 액포 막을 통한 추가적 전달을 필요로 한다.

그 전구체가 단지 확산(diffusion)의 방법으로 그들의 목적지로 흘러가는 지는 분명치 않았다. 브룩해분 국립실험실(Brookhaven National Labs)의 연구자들은, 대신 전구체를 건설 위치로 운반해주는 트랜스포터(transporters, 운반자)라 부르는 에너지로 추진되는 분자기계를 발견했다. PhysOrg 지는 PNAS에 한 논문을 보고했는데[1], 어떻게 이러한 트랜스포터가 연료처럼 ATP 에너지를 소비하면서 그들이 속해있는 곳에서 재료를 활발하게 취하는지를 설명하고 있었다. 그 논문은 ”시험 결과 순수 모노리그놀(monolignols, 리그닌 전구체)은 세포막을 가로질러 이동하고, 한편 모노리그놀 글루코사이드(monolignol glucosides)는 선택적으로 액포로 이동한다”고 말하고 있었다. ”그러나 가장 중요한 것은, 어느 쪽 전구체라도 ATP의 추가(세포내 에너지의 분자적 보급) 없이는 어떤 막이라도 횡단하여 이동할 수 없었다”. 그 논문은 어떻게 그 운반자가 그들의 작용에 있어 매우 선택적인지를 기술했다 : ”APT의 존재 하에서, 역위 원형질막(inverted plasma membrane) 소낭은 선택적으로 monolignol aglycones를 취하고, 반면 액포 소낭은 glucoconjugates에 대해 더욱 특이적이라는 것인데, 그것은 서로 다른 ATP-결합의 카세트 같은 운반자가 그것을 특정한 장소로 운반하는데 있어서, 서로 다른 화학적 형태들을 인식한다는 것을 암시하는 것이다.......”

3. 상향 이동성 : 여러분은 나무의 뿌리에서 꼭대기로 수액(sap)을 펌프하여 올리는데 무엇이 필요한지 생각해 본 적이 있는가? 마드리드 대학(University of Madrid)의 과학자들은 그러한 생각을 가진 사람들 중 일부이다. 학생들은 아마도 목질부(xylem)나 체관부(phloem)라는 용어를 기억할 것이다. 목질부는 물을 전달하고, 체관부는 양료를 전달하는 기관이다. Science Daily 지는 ”새로운 수력시스템이나 흡입 펌프를 향상시킬 수 있는 기술을 응용하기 위하여, 수액의 이동에 열쇠가 되는 것을 발견”하는데 연구의 목적이 있다고 하였다. 

”이 연구의 주요 결론은 나무의 줄기 속에 있는 수액은 가압상태에 있었다”고 논문은 밝혔다. ”그것은 압력이 체관부의 도관은 물론 목질부의 도관에서 양성(positive)일 때, 그 모델은 방사방향으로 팽창한다는 것”으로 입증된다. ”그러나, 그 압력이 목질부에서 음성이고, 체관부에서 양성일 때는(이것은 낮 동안에 일어난다고 믿어진다), 그 모델은 방사방향으로 수축한다는 것”이다. 나무는 도대체 어떻게 이러한 정보를 배웠을까? 나무는 중력에 반대하여 물을 짜내거나, 혹은 펌프하는 여러 가지 좋은 방법들을 가지고 있다. 연구자들 중 한 사람은, ”현재 정상 대기압 하에서 10m 이상 물을 끌어올릴 수 있는 흡입펌프는 없다”고 전문가들의 의견을 말했다. 그러나 세쿼이아(sequoia) 나무는 100m 이상 물을 끌어올릴 수 있다! 그 사실은 식물로부터 배울 수 있는 어떤 것이라도 이 분야에서 일하는 사람들에게는 대단한 관심을 끌 수 있는 것일 수 있다.

프린스톤 대학의 연구자들 역시 이러한 실마리를 찾기에 열심이었다. PNAS 지에 발표된 논문에서[2], 그들은 ”식물 유관속의 네트워크는 식물학적 형태, 기능, 그리고 다양성의 중심부”라고 말했다. 그리고 그들은 어떻게 전달물질이 수력 안정성과 효율 사이에서 교환을 필요로 하는 지를 설명했다. 그들은 ”수액 흐름의 예측, 수간에서 나무 꼭대기 가지로 목질부 도관 반경의 점차 가늘어짐, 그리고 어떻게 목질부 도관의 빈도가 도관의 반지름에 따라 변하는 지”의 모델을 개발하였고, 그 모델을 참나무, 단풍나무, 소나무 등 여러 나무들과 비교하였다. 어찌되었든 이들 나무들은 최대 효율을 얻기 위해 바닥에서 나무의 꼭대기까지 자신의 도관 반지름을 어떻게 점차 가늘게 하는지를 알고 있었던 것이다.     

저자들은 그들의 논문에서 ”진화적 운전자”를 말했으나, 그러나 실제로는 ”설계의 필요조건”을 말하고 있었던 것이다. 즉, 1)도관을 통해 수액의 흐름과 잎에 의한 탄소흡수를 최대로 하기위한 공간 채움의 기하학적 배열 2)잎으로 수력 전도계수와 자원 공급의 증가 3) 색전증(embolism)에 대비한 보호기능과 그와 관련한 유관속 전도의 감소 4)식물전체로 균일한 생물 기계적 제한의 실행 5)말단부 가지 크기의 독립성, 유속비율, 그리고 식물의 크기와 관련된 내부구조” 등이다. 어디에도 그 필요한 구조를 만들 것 같은 그럴듯한 돌연변이 결과를 설명해주는 내용은 전혀 없었다. 그들은 단지 ”자연선택”이 어떻게든 이러한 필요사항들을 충족시켰을 것이라고 추정만하고 있었다.

식물의 진화에 대해 말하면서, PhysOrg 지의 또 다른 기사는 PNAS[3]의 다른 논문을 요약하고 있었는데, 그들은 구과(cone, 솔방울 등)를 지닌 현화식물의 공통 조상을 찾기 위해서 추적하고 있었다. 그 논문은, 다윈의 지독한(혐오스러운) 미스터리(Darwin’s Abominable Mystery)라 불려지는 ”피자식물(angiosperms, 속씨식물)의 기원과 급격한 다양화는 많은 연구자들이 오랜 기간에 걸쳐 연구해왔다”면서. ”현화식물이나 피자식물의 진화론적 기원은 미해결된 최대의 생물학적 미스터리의 하나로 남아있다”고 서론에서 말하고 있었다.

그렇다면 그들은 그 미스터리를 해결했는가? 만약 PhysOrg 지의 요약 글에서 그러한 어떠한 암시가 있었다면, 그들은 출현(emergence)이라는 단어로 그것을 표현함으로써, 진화를 추측하고 있었을 뿐이다 :

PNAS 지의 이번 주에 발표된 새로운 연구는 1억3천만년 이상 된 수많은 다양한 속씨식물들을 재빨리 일으키는 진화론적 혁신으로 그들의 유전적 기원에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 있다. 연구팀의 공동 책임자는 비슷한 완곡어법을 사용했다 : ”수련(water lily)과 아보카도(avocado)의 꽃은 근본적으로 여전히 같은 유전적 구조를 지닌 ‘유전적 화석’인데, 그것은 나자식물의 구과(cone)가 꽃으로 변형되도록 허용한 것 같다”고 도우 솔티스(Doug Soltis)는 말했다. ”우리는 최초의 속씨식물이 나자식물(gymnosperm, 겉씨식물)의 구과에서 발견된 이미 존재하는 유전적 프로그램에서 어떻게 진화되었는지, 그 다음 우리가 오늘날 볼 수 있는 다양한 속씨식물들로 어떻게 발달했는지를 보여주었다”. 솔티스는 ”나자식물 구과에 들어있는 유전적 프로그램은 최초의 꽃을 만들기 위해 변형되었다”라고, 진화론적인 실제 과정은 소극적인 표현의 동사로 감추면서 말을 계속했다.

그의 설명은 또한 어떻게 구과가 달리는 식물이 처음의 장소에서 꽃을 위한 유전적 프로그램을 만들었는지, 그리고 왜 그것이 진화론적 시간 틀에서 이전의 수백만 년 동안 그러한 목적으로 사용되지 않았는지에 대한 논점을 교묘히 피하고 있었다. 마지막에서, 그 논문은 만물 우연의 법칙과는 동떨어진 답변을 하고 있었다 : ”어떻게든 유전적 변화가 일어나 웅성(수컷)의 구과가 자성(암컷)의 기관을 만들도록 했고, 아마도 더욱 중요한 것은, 그것이 화려한 화판(petal)과 같은 기관을 만들게 하여, 벌과 같은 수분 매개체와 새로운 상호작용을 유인했다”는 것이다. 그러나 ”무언가 허용한다” 것이 성취되기 위한 필요충분 조건을 제공하는가? 만약 그것이 사실이라면, ”건축을 허가하는 것이, 건물이 저절로 지어진다는 의미”로 간주 될 것이다.

1.  Miao and Liu, 'ATP-binding cassette-like transporters are involved in the transport of lignin precursors across plasma and vacuolar membranes,” Proceedings of the National Academy of Sciences, published online before print December 13, 2010, doi: 10.1073/pnas.1007747108 PNAS December 13, 2010.
2.  Savage et al, 'Hydraulic trade-offs and space filling enable better predictions of vascular structure and function in plants,” Proceedings of the National Academy of Sciences, published online before print December 13, 2010, doi: 10.1073/pnas.1012194108.
3.  Chanderbali et al, 'Conservation and canalization of gene expression during angiosperm diversification accompany the origin and evolution of the flower,” Proceedings of the National Academy of Sciences, published online before print December 13, 2010, doi: 10.1073/pnas.1013395108.


자연의 한 새로운 법칙인 DAM(Darwin’s Abominable Mystery, 다윈의 지독한 미스터리) 법칙이 여기서 기술되고 있다. 속씨식물의 진화에 대한 어떠한 논설이나 논문도 그러한 어구에 의해 덧붙여질 것이다. 이것은 다윈뿐만 아니라, 오늘날 그의 추종자들에게까지 그러한 곤경을 설명하는 시간불변의 법칙이 되고 있다. 그 증거로써 지난 10년 이상의 기간에 걸쳐 등록된 것을 보라 (11/08/2000, 04/03/2001, 01/30/2002, 05/03/2002, 06/07/2002, 01/17/2003, 03/15/2007, 12/21/2007, 04/28/2008, 09/15/2009, 12/04/2009 bullet 4, and 09/22/2010).

진화론자들은 역시 DAM 법칙에 관하여 미쳐(MAD) 있다. 다윈의 지독한 미스터리(Mystery’s Abominable Darwin) 법칙은 여러 곳에서 발생될 수 있음을 보여주고 있다. DAM 법칙은 식물 자체를 혐오스러운 것으로 주장하지 않음을 주목하라. 그렇다. 식물은 놀라운 것이다. 그들은 정말로 잘 설계되어있다. 식물 기원의 미스터리는, 다윈주의라는 전제(가정)된 증오의 씨앗으로 음모를 꾸미고, 설계와는 동떨어진 ”저절로 발생하는”, ”발달하는” 등과 같은 해로운 웅변술로 물을 줄 때에만 혐오스러운 것이다. 그러한 변형된 정원에서는, 어떠한 것도 자랄 수 없고, 어떠한 신비감도 없는 것이다!

 

출처 : CEH, 2010. 12. 26.
URL : http://creationsafaris.com/crev201012.htm#20101216a
번역자 : 문흥규

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