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토양 곰팡이가 철을 캐내는 방법은 설계를 가리킨다.
(Iron-mining Fungus Displays Surprising Design)
Brian Thomas

    토양 곰팡이(soil fungus)는 필요한 영양분인 철(iron)을 미량 포함하고 있는 단단한 광물을 만났을 때, 놀라운 일을 수행하고 있었다. 볼품없어 보이는 곰팡이는 버려진 국수처럼 활기 없고 나약해 보이지만, 연구자들은 최근 토양 곰팡이가 초소형 채광 작업을 수행하고 있음을 밝혀냈다. 그 세부적 방법은 합리적인 설명을 필요로 하며, 곰팡이가 매우 잘 설계된 유기체임을 가리키고 있었다.

중국의 연구자들은 중국 둥하이(Donghai)의 사문암(serpentinite) 광산에서 나온 토양 곰팡이 탈라로미케스(Talaromyces flavus)를 실험했다. 연구자들은 곰팡이가 리자다이트(lizardite, 사문암 암석에서 발견되는 독특한 광물)라 불리는 녹색 광물에 도달했을 때, 무슨 일이 일어나는지를 정확히 평가하기 위해서 다양한 기술을 사용했다. 연구자들은 그들의 발견을 Geology 지에 발표했다.[1]

첫째, 곰팡이는 그 주변을 조사하는, 균사(hyphae)라 불리는 얇은 필라멘트를 확장시킨다. 그것이 적합한 암석에 접촉했을 때, 균사는 즉시 광물 표면을 분해하는 산(acid)을 분비한다. 이것은 미량의 철을 방출시킨다. 이 첫 번째 단계는 곰팡이가 민감하고 정확하게 철을 탐지할 수 있는, 초소형 철-검출 메커니즘을 갖고 있음을 의미한다. 또한 하등하다고 말해지는 곰팡이가 철의 발견 사실을 자신의 내부 기관과 통신하고 있다는 것을 의미한다. 그에 대한 응답으로, 특정한 산의 생산 및 운송 경로가 활성화되는 것이다.

그러나 산 분비에 의한 광물 부식이 (이것도 놀라운 일이지만) 토양 미생물이 하는 일의 전부가 아니다. 멀리에서 조금씩 캐낸 철을 어떻게 끌어들이는 것일까? 이 문제를 해결하기 위해서, 토양 곰팡이 탈라로미케스는 시데로포어(siderophores)라 불리는 독특한 철-포착 화학물질을 만들어서 내보낸다. 이들은 철 원자에 근처에서 토양 미생물이 기본적으로 한 번에 한 원자를 회수할 수 있도록 해준다.

이 시점에서, 광산 곰팡이는 또 다른 장애물을 만나게 된다. 광물의 표면으로부터 철을 추출하는데 사용되는 동일한 산이 또한 실리콘과 산소와 반응하여, 겔과 같은 실리카 층을 형성하기 때문이다. 이 실리카 층은 화학적 추출의 진행을 방해한다. 이에 굴하지 않고, 곰팡이는 물리적으로 광물을 채굴하기 시작한다.

Geology 연구의 저자들은 곰팡이 균사가 철을 함유한 광물 리자다이트가 보유하고 있는 화학결합의 힘보다 두 자릿수나 더 큰 힘을 발생시킬 수 있음을 계산했다.[2] 단단한 층에 접근하기 위해 실리카 겔을 관통함으로써, 곰팡이 균사는 신속하게 새로운 철 근원을 노출시킨다.

산은 철을 노출시키고, 시데로포어는 철을 포획한다. 균사는 새로운 영역을 개척한다. 그리고 이 사이클은 계속된다. 광산 공학자들이 광석에서 금속을 채취 침출할 때 사용하는 단계와 매우 유사한 조절된 단계들을 구사하고 있는 것이다.  

이것은 마치 누군가가 곰팡이의 성장에 철이 중요함을 알고 있었던 것처럼 보인다. 또한 곰팡이는 주변으로 달려갈 수 없지만, 철 근원을 탐지하고 채취해야만 한다는 것을 알고 있었던 것처럼 보인다. 그러므로 암석으로부터 철 광물을 채굴하는 데에 필요한 모든 장비들이 장착되어 있는 것이다.

연구의 저자들은 썼다. ”더 강력한 시데로포어 생산이 배양-광물 경계면 아래에 영향 받지 않은 철(Fe, iron) 분포와 함께, Exp-mixP(fungus-mineral interface)에서 검출되었다. 따라서 리자다이트의 세포 촉진 용해(~ 4.6%의 Fe2O3 함유)는 철 추출을 위해 의도된 것임을 가리킨다.”

물론 그러한 의도적인 일은 지성과 의지 없이 일어날 수 없다.

이 연구에 대한 Science News의 리뷰 글에서, 과학부 기자 에릭 핸드(Eric Hand)는 썼다. ”곰팡이 Talaromyces flavus는 단계적으로 자신이 원하는 것을 획득하는 방법을 알고 있었다.”[3] 그렇다. 곰팡이는 알고 있었다. 곰팡이는 그것은 스스로 학습할 능력이 없기 때문에, 누군가가 곰팡이 안으로 '그 방법'을 프로그래밍해서 넣어주었음에 틀림없다.

지구화학자이며 책임 저자인 헨리 탕(Henry Tang)은 Science News에서 말했다 : ”이 곰팡이는 뇌를 가지고 있지 않지만, 꽤 똑똑하다.” 실제로 그들은 현명했다. 광물 채광 곰팡이는 전지하신 창조주로부터 부여된 놀라운 채광 방법을 갖고 있었던 것이다.


References
1. Li, Z. et al. 2016. Cellular dissolution at hypha- and spore-mineral interfaces revealing unrecognized mechanisms and scales of fungal weathering. Geology. 44 (4): 319-322.
2. According to the Geology report, the turgor pressure exerted by a 1 X 10 nm hyphal peg is on the order of 10-16 J, whereas the Mg-O bond energy is about 10-18 J.
3. Hand, E. Iron-eating fungus disintegrates rocks with acid and cellular knives. Science News. Posted on sciencemag.org March 14, 2016, accessed April 6, 2016.

 

출처 : ICR News, 2016. 4. 21.
URL : http://www.icr.org/article/9301
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 곰팡이의 계통나무는 진화의 문제점들을 확인하였다. (Fungal family tree identifies problems with evolution)
2. 식물은 땅속의 ‘곰팡이 인터넷’을 사용하여 통신을 한다. (Plants Use Underground 'Fungal Internet' to Communicate)
3. 공유된 유전자는 진화 계통나무의 밑을 잘라버리고 있다. : 매우 다른 두 곰팡이 종에서 6만 개의 염기서열이 동일했다. (Shared Genes Undercut Evolutionary Tree)
4. 곰팡이의 기생성은 유전정보의 획득이 아니라, 유전정보의 소실에 의한 것이었다. (Fungal Parasitism Marked by Gene Loss, Not Gain)
5. 곰팡이의 RNA 접합 메커니즘은 진화론에 타격을 가하다. (Unique Fungal RNA Splicing Mechanism Strikes a Blow Against Darwinian Evolution)
6. 균류에 있는 가장 빠른 분사기 (Fastest Squirt Gun in the Fungi)
7. 앞으로도, 뒤로도, 옆으로도 나아가는 진화. : 진핵생물이 진화하여 원핵생물이 되었다? (Evolution Goes Forward, Backward and Sideways)
8. 진핵생물의 진화는 복잡함에서 단순함으로 진행되었다. (Eukaryotes Evolution Proceeded from Complex to Simple)
9. 진핵생물의 진화는 10억 년이나 더 뒤로 내려갔다. (Supposed eukaryote evolution pushed back one billion years)
10. <리뷰> 가장 간단한 미생물도 생각보다 훨씬 더 복잡했다. : 마이코플라즈마는 200 개의 분자기계들과 689 개의 단백질들을 만드는 유전자들을 가지고 있었다. (Simplest Microbes More Complex than Thought)
11. 단순한(?) 아메바가 박테리아를 사육하고 있었다. ('Simple' Amoebas Can Farm Bacteria)
12. 20억 년(?) 동안 진화하지 않은 황세균. : 가장 오래된 '살아있는 화석'의 발견에도 진화론은 유지된다. (Two Billion Years and No Evolution)
13. 동전의 앞면은 진화론의 승리, 뒷면은 창조론의 패배? : 20억 년 이상 동일한 황세균의 발견. (Heads, Evolution Wins—Tails, Creation Loses?)
14. 고세균은 아직도 살아있고, 진화되지 않았다! ('Ancient' Bacteria Still Alive and Not Evolved)
15. 세균의 대사는 컴퓨터 회로판과 같이 작동된다. (Bacteria Metabolisms Are Like Computer Circuit Boards)
16. 세균들은 항생제 내성을 공유하고 있었다. (Bacteria Share Antibiotic Resistance)
17. 장내세균과 장의 협력 관계에서 새로운 사실의 발견. (Were Intestines Designed for Bacteria?)
18. 장내세균의 섬세한 균형 (Intestinal Bacteria: A Delicate Balance)
19. 세균은 창조를 지지한다. (Bacteria Back Creation)
20. 세균의 편모 : 고도로 복잡한 초미세 구조가 우연히? (Evolution of the Flagellum : And the Climbing of ‘Mt. Improbable’)
21. 이 세균은 탱크처럼 이동한다. (This Bacterium Moves Like a Tank)
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