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최적 설계된 메뚜기와 게의 다리
(Optimized Engineering in Locust Legs)
Brian Thomas,

    최적화된 크기와 모양을 가진 구조를 보면, 공학적으로 설계된 지적산물임을 쉽게 알아볼 수 있다. 최적의 설계 파라미터들은 우연히 생겨나지 않는다. 최근 두 명의 엔지니어는 메뚜기(locust)의 다리가 최적의 크기인 것을 발견했다. 그들은 이 높은 수준의 기술력을 누구의 탓으로 돌렸을까?  

트리니티 대학(Trinity College)의 연구자들은 반경과 두께의 비(radius-to-thickness ratios, r/t 값이라 부르는 뼈 단면의 기본적 모양)가 서로 다른 속이 빈 원통에 대한 모델링을 통해서, 그 연구를 시작했다. 그들은 모델링을 통해 얻어진 최적의 비율을 메뚜기의 경절(locust tibia), 게의 다리 분절(blue crab leg segment), 사람의 대퇴골(human femur)과 비교했다. 데이빗 테일러 등은 그들이 발견한 결과를 Journal of the Royal Society Interface 지에 게재했다.[1] 

그들의 발견은 ”진화적 선택이 작동하여 뼈 물질의 사용을 최적화했다”는 그들의 기대를 확인해주는 것이었다.[1] 그러나 그들의 발견은 지적설계론자들과 성경적 창조론자들의 기대도 역시 확인해주는 것이었다. 서로 다른 세 가지의 기원 모델 모두, 생물체 내에서 최적화된 설계를 발견할 것이라고 기대하고 있다. 그러나 그 이유는 서로 다르디.    
 
특별한 상황에서는 떼로 몰려다니며, 들판을 황폐시키기도 하는 메뚜기는 뒷다리의 일부분으로 길고 가는 경절(tibia)을 가지고 있다.[2] 메뚜기는 압축력과 대조적으로, 뛸(jumping) 때에 휘어짐에 견디는 경절을 필요로 한다. 연구자들은 ”메뚜기의 경절이 휘어짐에 견디는 최적에 가까운 r/t값을 가지고 있다는 것과, 그 모양이 휘어짐을 견디는 능력을 증진하도록 섬세하게 조정되어 있는 것처럼 보인다”는 것을 발견했다.[1]    
 
그러나 미국 바닷게(blue crab)는 뛰지 않는다. ”긴마디(merus)”라 불리는 바닷게의 네 번째 다리 분절은 메뚜기 경절과 단면이 다르다. 바닷게는 바다에서 생활하도록 최적화 되었을까? 연구자들은 더 큰 단면 직경의, 그러나 바닷게의 것과 같은 두께의 긴마디는 잘 휘어질 수 없으며, 더 큰 값은 축방향의 기능부전을 초래한다는 것을 발견했다.[1] 다행히도, 바닷게의 다리는 두 극단 사이에서 완벽한 균형을 이루도록 설계되어 있었으며, 그 모양도 매우 적합했다. 
    
그러나 동일한 연구에 의하면, 사람의 경골(tibia)은 압축 또는 휘어짐에 견디는 이상적인 모양과는 거리가 멀었다. 그러나 뼈를 속빈 둥근 관으로 취급했던 그 연구는 피부의 유용성, 근육에 의해 제공되는 추가적 힘, 뼈의 다기능적 사용을 무시하고 실시된 것이었다. 그 경우에 사람은 기괴한 거대한 절지동물처럼 보일 것이다. 한 다른 연구는, 사람의 대퇴골은 뼈 내부의 기둥 구조에 의한 보강과 연계하여 분석하여보면, 이상적인 모양을 가지고 있다는 것이다.[3]     
 
논문 저자인 테일러와 덕스(Taylor and Dirks)는 자연적 과정(natural process)을 실질적인 엔지니어로 여기고 있었다. 그 사실은 자신들의 논문에서 ”설계”라는 단어를 ”진화”라는 단어로 바꾸어 넣고 있는 것을 보면 알 수 있다. 예를 들면, 절지동물과 척추동물에서 하중에 견디는 구조에 대해, 진화론적 ‘접근’을 시도하면서 이렇게 묻고 있었다 : ”치밀하고 두꺼운 벽면을 가진 내측 골이 좋은가? 넓고 얇은 벽면을 가진 외측 골이 좋은가?”[1]   

자연(nature)을 엔지니어로 보는 것이 합리적인가? 자연적 과정이 오늘날의 공학적 문제를 해결한다는 그 어떠한 증거도 없을 뿐만 아니라, 자연적 과정이 과거의 절지동물의 공학적 문제를 해결했다는 그 어떠한 증거도 없다. 화석 게와 곤충들은 오늘날에 살아있는 게와 곤충과 동일하게 보인다. 자연적 과정이 설계자를 대신할 수 없다는 것을, 이 사실 자체가 보여주고 있는 것이다.[4, 5, 6]  
 
사람들은 자신의 직감을 신뢰하며, 자신의 세계관을 통해 사물들을 바라보고 있다. 메뚜기, 게, 사람의 다리는 살아계신 설계자이신 창조주께서 목적을 가지고 최적화시켜 놓으신 것이다.  


References

1. D. Taylor and J.-H. Dirks. Shape optimization in exoskeletons and endoskeletons: a biomechanics analysis. Journal of the Royal Society Interface. Published online September 12, 2012. *Are our bones well designed? Insects and crabs have a leg up on us. PhysOrg. September 12, 2012.
2. Thomas, B. The Confusing Origin of Locust Swarms. ICR News. Posted on icr.org January 8, 2009, accessed September 13, 2012.
3. Currey, J.D, and R. M. Alexander. 1985. The thickness of the walls of tubular bones. Journal of Zoology, London (A). 206: 453-468.
4. Sherwin, F. 2011. Insects in Darwin's Ointment. Acts & Facts. 40 (4): 16.
5. Thomas, B. Why Do Creatures in Ancient Amber Look So Modern? ICR News. Posted on icr.org September 7, 2012, accessed September 13, 2012.
6. Sewell, G. 2011. A second look at the second law. Applied Mathematics Letters, Article in press. Posted on math.utep.edu.

 


URL : http://www.icr.org/article/optimized-engineering-locust-legs
번역자 : 홍기범

관련 자료 링크:

1. 혼란스런 메뚜기 떼의 기원 (The Confusing Origin of Locust Swarms)
2. 1억 년 전(?) 호박 속 꽃들은 진화론의 공룡 이야기에 도전한다. : 호박 속의 방아벌레, 바구미, 나방, 메뚜기, 바퀴벌레, 대벌레, 매미, 하늘소, 사마귀 등에 진화는 없었다. (Amber Flowers Challenge Dinosaur Depictions)
3. 여치 귀의 놀라운 설계. : 사람 귀와의 유사성이 수렴진화의 예라고? (Katydid’s amazing ear design)
4. 진화되지 않은 투구게가 진화의 증거? (Turning an Unevolved Horseshoe Crab Into a Darwin Showpiece)
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9. 말의 다리 : 특별한 사출 메커니즘 Horse legs : the special catapult mechanism
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