광명의 처소는 어느 길로 가며 흑암의 처소는 어디냐 [욥기 38:19]
창조의 신비
성경과 기독교
노아의 홍수
생명복제와 UFO
천문학
물리학 수학 환경
지질학
화석
진화론
진화론의 주장
창조론
연대문제
압도적인 노아 홍수
의 지질학적 증거들
사람과 공룡이 함께
살았다는 증거들
부정되고 있는 수십
억년의 지구연대
정확무오한 하나님의
말씀인 성경
만물에 깃든 창조주
의 능력과 신성
진화를 부정하는
살아있는 화석들
진화론의 허구적
증거와 주장
첫 방문자를 위한
창조과학 추천자료
ICR
AiG
Impact Article
CMI
Creation Magazine
Encyclopedia
Technical Journal
CEH
Headlines
CRSQ
Omniology
CSC
Bible.ca
RAE
 
식물의 신비 HOME > 자료실 > 식물의 신비
카페인 : 수렴진화된 것인가, 창조된 것인가?
(Caffeine: Convergently Evolved or Creatively Provided)
Elizabeth Mitchell

     카페인(caffeine)은 여러 번 진화되어 왔는가? 아니면 공동 설계자(창조주)께서 많은 식물들에 유전자를 제공하여 그것이 만들어지도록 하셨는가?

NY Times(2014. 9. 4) : 카페인은 어떻게 식물의 생존과 사람들의 각성을 돕도록 진화되었는가? (How Caffeine Evolved to Help Plants Survive and Help People Wake Up)

커피(coffee)는 당신의 삶에 (커피를 사랑하든 싫어하든) 영향을 미친다. 그리고 심지어 당신의 언어에까지 영향을 끼친다. 당신이 '블랙커피'로 하루를 시작하거나[1], 자판기에서 나온 커피를 마시며 담소를 나누거나, 커피숍의 우수 고객이거나간에, 커피는 당신의 삶에 영향을 끼치고 있다. 차를 좋아하는 사람도 많지만, 커피는 콜라와 함께 우리에게 친근한 기호품 중의 하나이다. 이제 한 국제 연구팀은 커피 유전체(genome)의 염기서열을 분석했고, 수렴진화(convergent evolution)가 한번 이상 일어나 카페인이 만들어졌다고 결론짓고 있었다.  

카페인은 커피나무(coffee trees), 차(tea bushes), 마테차(yerba mate), 카카오(cacao), 콜라나무(kola), 과라나(guarana), 심지어 감귤나무(citrus trees)를 포함한 다양한 식물들에서 발견된다. (오렌지와 포도나무 꽃의 넥타에도 카페인이 들어있는데, 그것은 벌들이 기쁘게 다시 돌아오도록 해준다). 연구자들은 전 세계 커피의 약 1/3을 차지하고 있는, 2배체의 '로부스타(robust)' 종인 코페아 카네포라(Coffea canephora)의 염기서열을 분석했다. 이 종은 전 세계 커피의 나머지를 차지하고 있는, 잡종 3배체 종인 코페아 아라비카(Coffea arabica)의 두 양친중 하나이다.[3] 


.스타 트렉(Star Trek) TV 시리즈는 이전까지 어떠한 커피열매도 가보지 않은 곳으로 커피를 안내하고 있었지만, 이 검정색의 볶은 커피는 스타 트렉 보이저호(Star Trek Voyager)의 선장 제인웨이(Janeway)가 말했듯이 지구의 커피 애호가들에게 기쁨을 주기 위한, ”지금까지 고안된 최고의 유기현탁액”으로 불리고 있다. 하지만 어떻게 커피나무와 (진화계통수에서 멀리 떨어져 있는) 다른 종류의 식물들이 카페인을 만들었는가? 그리고 그 이유는 무엇인가? (Image: Wikimedia Commons)

.꿀벌들이 커피나무 꽃에서 꿀을 모을 때 약간의 카페인을 얻게 된다. 이러한 향기에 대한 기억은 벌들이 다시 찾아오도록 하는 데에 도움을 주고 있지만, 분명 벌들에게 강렬할 만큼 너무도 많이 들어있을 필요는 없다. 약간의 카페인을 가지고 있는 식물들도 그들의 수분자(pollinators)에게 관심을 끌기에 충분하다. (Image: Wikimedia Commons)


카페인의 뿌리

식물의 천연 알칼로이드인 카페인은 세계에서 가장 인기 있는, 도덕적으로 허용되는 정신활성 물질(psychoactive substance)이다. 뉴욕 타임즈의 칼 짐머(Carl Zimmer)는 ”카페인이 약이 될 수도 있지만, 그것은 뒷골목 허름한 화학실험실의 제품이 아니다. 오히려, 그것은 장구한 시간에 걸친 식물 진화의 산물이다. 우리는 엄청난 량으로 카페인을 마시고 있지만, 과학자들은 어떻게, 왜 식물들이 카페인을 만들었는지, 그 방법과 이유에 대해 거의 모르고 있다”라고 적고 있었다. ”새로운 연구는..... 어떻게 식물들이 카페인을 만들었는지, 어떻게 동물과 사람의 행동을 조절하는 방법을 가지도록 진화되었는지에 대해 빛을 비쳐줄 것이다”라고 덧붙이고 있었다. 

카페인은 효소들로 제어되는 일련의 단계를 통해서, 크산토신(xanthosine)이라는 불리는 분자로부터 만들어진다. N-메틸전이효소(N-methyltransferases)라 불리는 효소는 순차적으로 그 분자의 주요 위치에 '메틸” 그룹을 추가시키는데, 그 결과가 카페인이다. 연구진은 Coffea canephora가 다양한 N-메틸전이효소를 생산하는 23개 유전자들을 가지고 있음을 발견했다. 이러한 유전자들은 차(tea)와 카카오 유전자의 위치와는 다르게, 커피 유전자의 서로 다른 위치에서 나타나기 때문에, 연구팀은 카페인을 생산하는데 필요한 일련의 효소들이 서로 다른 식물 계통에서 각각 독립적으로(우연히 여러 번) 진화되었다고 믿고 있었다.[5]

커피 유전자의 뿌리를 밝히고자 하는 연구팀의 일원인, 분자생물학자 로버트 헨리(Robert Henry)는 ”흥미로운 점은 카페인 합성이 세 식물들에서 각각 독립적으로 진화되어 왔다. 그것은 수렴진화(convergent evolution)이다. 만약 카페인이 적어도 세 번에 걸쳐 독립적으로 진화되었다면, 분명 카페인은 특별히 잘 디자인된, 또는 생물학적으로 효과적인 분자이다”라고 말했다.[2] 

.카페인은 크산토신(xanthosine)으로부터 세 단계 과정으로 만들어진다. 효소들은 순차적으로 'SAM'(S-adenosylmethionine)에서 '메틸' 그룹(CH3)을 제거하고, 그것을 분자의 질소(N) 원자에 부착시킨다. N-메틸전이효소(N-methyl transferase) 중 일부는 여기에서 약자로 (XMT, MXMT, DXMT)에 표시했다. 이 경로는 중간체로서 테오브로민(theobromine)과 더불어 식물들이 카페인을 만들기 위해 이용하는, 효소적으로 가장 효율적인 제어 통로이다. (Image: page 1183 of F. Denoeud et al., 'The coffee genome provides insight into the convergent evolution of caffeine biosynthesis,” Science 345, no. 6201 (5 September 2014), doi: 10.1126/science.1255274.)


수렴적으로 진화되었는가, 자연적으로 선택되었는가?
 
진화 연구자들은 실질적으로 진화계통수에서 멀리 떨어진, 카페인을 생산하는 다양한 종류의 식물들은 크산토신을 메틸화시키는 한 효소를 가졌던, 오래된 고대의 조상을 공유한다고 믿고 있다. 그들은 오늘날 작용하는 모든 N-메틸전이효소들을 만들기 위해, 이 효소가 거듭거듭 돌연변이 되었다고 믿고 있었다. 공저자인 빅터 알버트(Victor Albert)는, 카페인을 만드는 생합성 경로에서 많은 효소들은 ”크산토신 화합물 주변에서 시작된(간섭된) 한 공통조상 효소의 모든 후손들”이라고 설명했다. 알버트는 카페인을 만드는 커피의 유전적 능력은 ”자연선택의 영향에 의해서 가능성이 매우 높은 현재 위치에서 멈춰진 사고”라고 설명하고 있었다.[6] 어떻게 그 최초의 가상의 조상 효소는 만들어졌는가? 그것을 만들었을 세포기계들도 매우 적었을 것임에도 말이다. 물론 이런 것들에 대해 진화론자들은 설명할 수 없다.

식물들은 생화학적으로 별개인, 두 개의 효소적 제어 경로 중 하나를 통해서, 크산토신으로부터 카페인을 생산한다. 두 생산 경로는 차와 커피에서 공존하지만, 보다 효율적인 경로가 우세하게 된다.[7] 그것은 연구자들이 카페인은 최소 두 번 진화했다고 말할 때 언급하고 있는 서로 다른 생산경로가 아니다. 사실 일차 생산경로에 필요한 효소들을 암호화하고 있는 유전자들은 커피, 차, 카카오의 유전자에서 서로 다른 위치에 자리 잡고 있다. 

최근까지 커피의 카페인 생산에 대한 유전적 기초는 탐구되지 않았다. 만약 커피를 만드는데 필요한 유전자들이 식물 염색체의 비슷한 위치에서 항상 일어나 있었다면, 진화론자들은 그것은 카페인 생산이 어떤 먼 조상으로부터 한번 진화되었고, 세월을 통하여 계승된 증거라고 가정할 것이다. 그러나 이제 그들은 그런 경우가 아니라는 것을 알게 되었다. 따라서 그들은 카페인 생산은 자연선택에 의해서 매우 강요되어서 거듭거듭 진화로 생겨나게 되었다고 결론짓고 있었다. 


카페인의 생존과 번성

카페인을 생산하는 식물들은 수분자인 꿀벌을 위해 자신의 꿀 속에 소량의 카페인으로 기억향상 즐거움을 제공하여, 반복해서 되돌아오게 한다는 것이다. 또한 과학자들은 카페인을 만드는 일부 식물 잎의 고농도 카페인은 잎을 갉아먹는 곤충들에게 쓴 충격을 줄 수 있어서, 카페인은 천연살충제일 수도 있다고 가정하고 있다. 또한 어떤 과학자들은 카페인이 풍부한 썩어가는 잎은 경쟁식물의 발아를 억제할 수 있다고 생각하고 있다. 

따라서 진화론자들은 자연선택이 카페인 생성 식물들의 진화를 위해 필요한 일련의 효소들을 선택하여, 카페인 생성 식물들의 번성을 도왔다는 많은 이유들을 제시하고 있었다. ”당신이 한 분자를 부정적인 측면과 긍정적인 측면으로 같이 사용할 수 있다면 멋진 일일 것이다. 카페인을 생산하는 식물이 고농도에서는 유독하고, 저농도에서는 두뇌를 향상시키는 유사 효과를 가지고 있다는 것은 생물학에서 우연의 일치일 수 있다. 그들은 우리 모두를 조절하고 있다”고 신경생물학자 줄리에 머스타드(Julie Mustard)는 말한다.[8] 

그것은 정말로 '멋진 사실'이다. 그러나 그것은 무기물-사람으로의 진화가 아니다. 심지어 화학물질-카페인으로의 진화도 아니다. 자연선택은 카페인을 합성하는 효소를 만드는 유전정보를 만들지 못한다. 그 대신 매우 많은 서로 다른 식물 종들에서 카페인이 존재한다는 사실은 하나님께서 많은 식물 종들이 카페인 생성 능력을 갖도록 설계하셨음을 가리키는 것이다. 결국, 카페인은 식물들에게 꽃가루 매개 곤충과의 협력을 강화시키고, 곤충들이 과도하게 잎을 씹어 먹는 것을 저지시키고, 근처의 경쟁식물의 생장을 조절하는 많은 혜택을 제공할 수 있다. 이것은 바로 좋은 설계의 사례이지, 진화의 사례가 아닌 것이다.  


유전체의 변이

커피 유전체(genome)의 유용한 변이(variations)는 산업에 혁명을 일으킬 수 있으며, 모두에게 혜택이 될 수 있다. 커피에서 리놀릭산(linoleic acid) 생성 유전자의 발견에 더하여(그것은 커피의 향기와 맛에 영향을 준다), 연구자들은 튼튼한 품종의 작물을 만드는데 도움을 줄 수 있는 내병성 유전자를 발견했다. <커피의 깨움>이라는 그의 사설 논평에서 히브리대학의 식물학자인 대니 자미르(Dani Zamir)는 새로 확인된 유전자들과 관련된 잠재적 표현형 특성 파악의 경제적 중요성에 대해서 주의를 환기시키고 있었다. 그는 ”커피를 좋은 작물로 생존하도록 가능케 하는 열쇠는 아프리카 종에서 발견되는 유전적 변이에 놓여 있다”고 적었다.[9]

커피의 유전적 뿌리를 연구하는 팀의 일원인 분자생물학자 로버트 헨리(Robert Henry)는 ”우리는 커피 구성물의 유전적 조절을 이해하려고 노력하고 있다. 이제 다음에는 그것이 어떻게 커피의 궁극적인 품질에 영향을 미치는가를 이해하고자 한다”고 말했다.[2] 더욱이 ”우리는 커피나무가 자랄 수 있는 지역의 범위를 확장시키기를 원한다”[2] 헨리(Henry)는 언젠가 비-열대지방에서도 질이 좋은 커피나무가 자라기를 희망한다고 말했다. 그는 ”이 기술은 우리로 하여금 서로 다른 계층의 시장에서 커피의 특성을 조절할 수 있게 해줄 것이다”라고 말했다.[2] 

하나님은 약 6,000년 전에 모든 종류의 동식물들을 창조하셨다. 그리고 이러한 연구는 하나님께서 카페인을 만드는 능력을 가지는 많은 종류의 식물들을 설계하셨다는 개념을 지지한다. 창세기 1장은 하나님께서 식물과 동물들을 그 종류대로 번성하도록 창조하셨다고 기록하고 있으며, 생물학적 관찰들은 그것을 확증하고 있다. 우리는 생물학에서 매우 많은 생물 다양성의 발달을 볼 수 있다. 식물과 동물들은 때로는 매우 신속하게 돌연변이와 다른 유전적 과정을 통해 만들어지는 개체변이들을 통하여, 그들의 창조된 종류 내에서 매우 큰 다양성을 보여주고 있다. 자미르(Zamir)가 언급했던 것처럼, 커피 유전체 내에는 무수히 많은 표현형의 변이들을 만드는 유전적 다양성이 들어있다. 거기에 생물학이 어떻게 작동되는가에 대한 답이 있으며, 먼 과거에 진화가 작동되었다고 상상할 이유가 전혀 없는 것이다.


For more information:
Mystery of the Flower’s Missing Pollen: A Paleobotanical Puzzle
Kingdom of the Plants: Defying Evolution
The Origin of Plants
Pollen Places Floral Roots Deeper in the Fossil Record
Scientists Map Plant Protein Interactions
Fungi from the Biblical Perspective

For more information: Get Answers

Footnotes
1.The intrepid Captain Janeway from the popular Star Trek series Voyager insists on 'Coffee, black” to start her day. She is clearly the most coffee-loving of all the Star Trek captains, though the captain’s chair is a highly caffeinated post no matter who occupies it. Who can, after all, forget TNG Captain Picard’s classic order, 'Tea, Earl Grey, hot”? The variety of caffeinated beverage preferences in the Star Trek franchise is a reminder of the plethora of plants that produce caffeine. Those who wish to further explore the galactic variety of coffee in the Star Trek universe can learn more at en.memory-alpha.org/wiki/Coffee
2.news.discovery.com/human/life/coffee-genome-reveals-secrets-of-a-good-brew-140905.htm
3.Polyploidy—having more than the usual two sets of chromosomes—is very common among plants. Coffea arabica is a tetraploid hybrid of the diploid coffee species Coffea canephora and Coffea eugenioides. While such polyploid hybrids may have more genetic variety available to express than the parents and possess more genetic raw material from which to develop additional phenotypic variations in future reproductive cycles, they remain the same kind of plant as the parent plants. The extra copies of chromosome sets come from the same kind of plant and do not provide the information required to evolve into a new more complex kind of plant. Thus this is neither an example of nor a mechanism for the upward evolution of complexity.
4. 'Coffee—the finest organic suspension ever devised. It’s got me through the worst of the last three years. I beat the Borg with it.”—Captain Kathryn Janeway in the 1998 Voyager episode, 'Hunters.”
5.Information to augment media reports obtained from F. Denoeud et al., 'The coffee genome provides insight into the convergent evolution of caffeine biosynthesis,” Science  345, no. 6201 (5 September 2014): 1181–1184, doi: 10.1126/science.1255274.
6.www.nbcnews.com/science/science-news/coffee-genome-generates-buzz-how-did-caffeine-evolve-n196101
7.Both biosynthetic pathways producing caffeine from xanthosine have been documented in tea and in coffee plants. The primary biosynthetic pathway for caffeine involves at least eight known enzymes and includes an intermediate compound called theobromine in its final step. The secondary biosynthetic pathway for caffeine involves at least seven known enzymes and includes an intermediate compound called paraxanthine in its final step. The secondary pathway is known to operate in tea plants and in Coffea arabica but is not documented in Coffea canephora, the species recently sequenced. The two pathways have some enzymes in common, and most of the enzymes are N-methyl transferases. The enzymatic conversion to theobromine is ten times faster than the conversion to paraxanthine, so even in plants equipped with all the enzymes for both pathways, the theobromine pathway is the major biosynthetic path to caffeine.
8. www.nytimes.com/2014/09/04/science/how-caffeine-evolved-to-help-plants-survive-and-help-people-wake-up.html
9. Dani Zamir, 'A wake-up call with coffee,” Science  345, no. 6201 (5 September 2014):1124, doi: 10.1126/science.1258941.

 

출처 : AiG, 2014. 9. 20.
URL : https://answersingenesis.org/evidence-for-creation/design-in-nature/caffeine-convergently-evolved-creatively-provided/
번역자 : 문흥규

관련 자료 링크:

1. 동물에만 있는 빌리루빈이 식물에서도 발견되었다. : 빌리루빈은 우연히 두 번 생겨났는가 (수렴진화 했는가)? (Animal Protein Appears in Plant)
2. 육상식물의 리그닌이 홍조류에서도 발견되었다. : 리그닌을 만드는 유전자들, 효소들, 화학적 경로들이 우연히 두 번 생겨났다? (Plant Lignin Found in Red Algae)
3. 역공학이 밝혀낸 이상적 추진 방식. : 생물들의 유사한 공학적 구조는 우연(수렴진화)인가, 설계인가? (Reverse Engineering Reveals Ideal Propulsion Design)
4. 물고기의 수렴진화, 뇌의 수렴진화? 유선형 몸체와, 뇌의 배선망은 여러 번 진화했다? (Extreme Convergence Strains Credibility of Darwinism 2)
5. ‘수렴진화’라는 마법의 단어 : 여러 번의 기적을 주장하는 진화론자들 (Evolutionists Multiply Miracles)
6. 피부 색소는 세 번 진화했는가? : 멜라닌과 수렴진화 (Fossil Skin Pigment Evolved Three Times?)
7. 박쥐와 돌고래의 음파탐지 장치는 우연히 두 번 생겨났는가? 진화론의 심각한 문제점 중 하나인 '수렴진화' (In Bats and Whales, Convergence in Echolocation Ability Runs Deep)
8. 곤충들 다리의 수렴진화 : 곤충들은 여섯 개의 다리로 여러 번 진화했다(?) (Insects Evolved Six Legs Multiple Times)
9. 식물도 눈을 가지고 있다. (Even the Plants Have Eyes)
10. 화석 식물의 염색체에 진화는 없었다. : 1억8천만 년(?) 전의 양치식물 고비는 오늘날과 동일했다. (Fossil Plant Chromosomes Look Modern)
11. 식물이 전기 신호를 보내고 있다는 충격적 증거! (Shocking Evidence of Electrical Signals in Plants)
12. 식물은 땅속의 ‘곰팡이 인터넷’을 사용하여 통신을 한다. (Plants Use Underground 'Fungal Internet' to Communicate)
13. 식물도 수학 계산을 한다. (Plants Do Arithmetic)
14. 말하는 식물들과 비밀 네트워크 (Talking Plants and Secret Networks)
15. 식물의 경이로움이 계속해서 밝혀지고 있다. (Olympic Plants Perform in Place)
16. 생물이 자신의 살고 있는 곳에서 발견되는 이유는? : 동식물의 생물지리학적 분포와 전 지구적 대홍수 (Plants and animals around the world. Why are they found where they are?)
17. 생물지리학, 그리고 전 지구적 홍수. 2부 : 홍수 이후 동식물들은 어떻게 전 세계에 분포했는가? (Migration after the Flood. How did plants and animals spread around the world so quickly?)
18. 수렴진화는 점점 더 많은 사례에서 주장되고 있다. : 독, 썬크림, 생체시계, 다이빙, 사회성, 경고신호... (More Examples of “Convergent Evolution” Claimed)
19. 초파리는 내부 나침반을 가지고 있었다. 그리고 언제나 반복되는 수렴진화 이야기! (The Fly, Invertebrate Designs)
20. 따뜻한 피를 가진, 온혈 물고기가 발견되었다! : 수렴진화가 해결책이 될 수 있을까? (Surprises from the Ocean : Warm-blooded fish)
21. 여치 귀의 놀라운 설계. : 사람 귀와의 유사성이 수렴진화의 예라고? (Katydid’s amazing ear design)
22. 다윈의 특별한 어려움과 수렴진화 : 물고기의 전기기관은 독립적으로 6번 진화했는가? (Darwin's 'Special Difficulty' Solved?)
 
 
“외계인의 침입: 속임수를 폭로하다” 영화가 개봉된다. (Alien I...
수백 개의 익룡 알들이 홍수 퇴적물에서 발견되었다. (Amazing Fos...
<리뷰> 돌연변이 : 진화의 원료?...
하나의 특별한 우주 : 그 개념...
호박 내로 생물이 포획되는 과정...
전 지구적 대홍수, 격변적 판구...
“화학적 진화”의 관점에서 본 ...
우리는 우주의 어디에 위치하는가...
양자화 된 적색편이 값은 우리...
성경에서 가장 중요한 구절 : ...
수십억 년의 연대를 받아들여서는...
아담과 이브의 혈액형은? (It's...
진화론을 비판하는 3,000 명의 ...
여리고의 성벽 : 고고학적 확...
생물의 진화적 기원이 불가능한 ...
다이아몬드 내의 방사성탄소는 수...

과학실험 큐티3
김형기 저

과학실험 큐티2
김형기 저

종교가 되어버린 진화라는 상상
정재훈 저

과학실험 큐티3
김형기 저

빅뱅과 5차원 우주창조론
권진혁 저

영화 속 진화론 바로잡기
교과서진화론개정추진회 저