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어떻게 몇몇 곤충들은 독이 있는 식물을 먹을 수 있을까?
(How Some Insects Can Eat Poisonous Plants)
Brian Thomas

   길가에 흔히 있는 금관화(milkweed) 식물의 잎은 사람과 대부분의 다른 생물에게 독성이 있다. 많은 다른 식물과 마찬가지로, 그 식물의 잎 조직은 자연 방어물질로서 카르데놀라이드(cardenolide)라는 독성물질을 가지고 있다.

그러나 많은 곤충들은 독이 있는 식물을 먹어도 죽지 않는다. 제왕나비(monarch butterfly)의 유충 또한 금관화 잎을 먹는다. 무엇이 그것을 가능하도록 했을까? 그리고 어떻게 그 곤충들은 그러한 특성을 처음에 얻게 되었을까?

몇 가지 답을 찾기 위해, 과학자들은 카르데놀라이드를 만드는 식물에 살고 있는 18종의 서로 다른 종류의 곤충들에 대한 유전학적 생화학적 연구를 심도 깊게 실시했다. PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) 지에 발표된 그들의 결과는 놀라운 것이었다.

저자들은 동물(곤충을 포함하여) 세포들이 늘 사용하는 한 단백질 펌프 위의 특별한 결합 주머니(binding pocket) 안으로 카르데놀라이드가 삽입됨으로써 손상이 일어난다고 쓰고 있었다. 일단 결합을 하면, 그 작은 화학물질은 펌프를 무력화시키고, 기능을 못하는 펌프는 세포를 손상시키기에 충분했던 것이다. 그러나 독성식물을 먹을 수 있는 생물들은 특정 돌연변이가 일어나 결합 주머니의 모양이 변경되었고, 그 결과 카르데놀라이드가 배출된다는 사실을 연구자들은 발견했다.

과학자들은 정밀한 실험을 통하여 18종의 곤충들 모두는 세포 펌프를 암호화하는 유전자의 111과 122번 위치가 변경되어 대치된 어떤 아미노산들을 가지고 있음을 발견했다. 변경은 이 유전자의 극히 적은 부위에서만 일어난 변경이었다. 대대적인 변경은 생물체의 중요한 효율성을 감소시키거나 중단시킬 것이지만, 그러한 매우 작은 변화에는 생물체가 견딜 수 있었던 것이다.

그러면 서로 다른 곤충들이 어떻게 모두 이 유전자의 정확한 위치에 일어난 DNA 염기 변화를 가지고 있는 것일까 ?

PNAS 지에서 연구 저자들은 그것을 '수렴진화(convergent evolution)'의 탓으로 돌리고 있었는데, 그 말은 동일한 유전적 치환이 3억년의 과정에 걸쳐 곤충 집단에서 우연히 '적어도 네 번'은 독립적으로 발생했다는 것이다[1]. 그러나 어떻게 그러한 일이 우연히 여러 번 일어날 수 있었는지에 대한, 그 어떠한 설명이나 이론도 그들은 제시하지 않았다.

수렴진화를 받아들인다 하더라도, 연구자들이 그것을 실제 발견할 수 없다면, 그것은 과학적으로 의미가 없는 것이다. 그리고 이들 과학자들이 주장하는 것처럼 수렴진화의 탓으로 돌리는 것은 정당한 이유 없이 문제를 회피하는 것이다. 바꾸어 말하면, 연구의 저자들은 어떻게 이 놀라운 특별한 DNA 차이가 발생했는가에 대한 모든 비진화론적 설명을 무시하고 있는 것이다.

아마도 DNA의 차이는 직접 창조된 차이이거나, 또는 창조 이후 어떤 시점에서 일어난 잘 설계된 세포시스템일 수 있다. 첫 번째 가능성은 과학적 실험으로 불가능한 것이다. 그것은 과거를 직접 조사할 수 없기 때문이다. 두 번째 가능성에 대해서 어떠한 과학적 실험도 입증하지 못했다. 그러나 수렴진화에 의해 발생했다는 것 또한 실험적으로 보여주지 못했다.

연구자들은 자신들의 명성을 위해 엄격한 연구를 수행했다. 그러나 어떠한 과학적 이유도 없이, 적어도 동일하게 타당할 수 있는 하나의 기원 가능성을 배제하고 있었던 것이다.


Reference

1. Dobler, S. et al. 2012. Community-wide convergent evolution in insect adaptation to toxic cardenolides by substitutions in the Na,K-ATPase. Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (32): 13040-1304.

출처 : ICR News, 2012. 10. 29.
URL : http://www.icr.org/article/7089/
번역자 : 문흥규

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