교과서와 기원문제(8) 원핵세포가 진화해서 진핵세포가 되었다?
노휘성(과학교사), ACT뉴스 2016년 4월
진핵세포는 우리 주변에 보이는 세균(박테리아)을 제외한 대부분의 동물과 식물 및 균류를 이루는 세포 형태이다. 핵이 별도로 존재하지 않는 원핵세포에 비해 진핵세포는 10배 정도 크고, 세포 내부에 이중막으로 분리된 다양한 소기관들을 가진다. 이런 점 때문에 진화론자들은 원시적인 원핵세포로부터 진화되어 진핵세포가 되었다고 여긴다.
그림에 보이는 것처럼 핵, 미토콘드리아, 엽록체(식물세포의 경우), 활면소포체, 조면소포체, 골지체, 리소좀 등은 모두 원핵세포에는 존재하지 않는 독특한 기능을 하는 기관들이다. 이들은 이중막으로 완전히 분리되어 있으면서도 세포질을 통해 다른 기관들과 매우 긴밀히 정보와 물질을 교환한다. 이들은 생명현상에 필요한 수많은 물질과 에너지를 만들어내고, 그것들을 변형시키고, 수송하면서 거대한 공업도시와 같이 일한다. 그렇다면, 이런 기관들이 정말 저절로 생겨난 것일까? 우리 아이들은 학교에서 이 부분을 어떻게 배우고 있을까?
과학 교과서는 진핵세포의 기원에 관해, 원핵세포의 막이 안쪽으로 주름잡히듯 접히는 현상에 의해 소포체와 골지체가 만들어졌다고 말한다. 또, 미토콘드리아와 엽록체는 세포내공생설이란 것으로 설명한다. 산소를 이용하는 세균이 보다 커다란 혐기성 세균 안으로 들어가서 공생관계로 살게 되면서 미토콘드리아가 되었다는 것이다. 거기에 광합성을 하는 세균이 감염되어 공생하면서 엽록체가 되었다고 서술하고 있다.[1]
이런 주장을 하는 마굴리스(Lynn Margulis)는 그 근거로 미토콘드리아와 엽록체가 원핵세포(세균)와 비슷하게 RNA, DNA 및 리보솜을 적은 양 포함하고 있음을 제시한다. 또, 원핵세포가 이분법으로 번식하듯 미토콘드리아와 엽록체도 스스로 복제해서 번식한다는 점을 꼽는다. 이러한 설명은 현재 진핵세포의 기원에 대한 주류 이론으로 받아들여지고 있다. 그러나, 이러한 일부 유사성을 증거로 하여 원핵세포에서 진핵세포로의 진화를 전개시키기에는 크나 큰 무리가 있다.
몇 가지만 살펴보자. 원핵세포에서는 세포질에서 DNA 복제 및 단백질 합성 과정이 개방된 상태로 진행된다. 그러나 진핵세포에서는 훨씬 구조화된 방식으로 분담되는데, DNA로부터 RNA를 합성하는 것은 핵 안에서, 그 RNA의 명령에 의한 단백질 합성은 핵 밖 리보솜에서 이루어져야 한다. 무엇이 유전정보를 핵 안과 밖으로 오고가게 바꾸었단 말인가? 그보다 근본적인 문제는, 엄청난 유전 정보를 기술적으로 접어(folding) 핵이라는 특수 공간에 모을 수 있어야하는데, 핵이라는 기관 자체는 또 어떻게 저절로 생겼단 말인가?
그 뿐 아니다. 미토콘드리아가 산소를 통해 에너지를 얻는 메카니즘은 매우 복잡한데, 무려 매 초 1000만개 가량의 ATP를 생산해내기 위해 단계적으로 전자가 이동하는 시스템을 갖추어야 한다. 또, 이 모든 합성과 분해 및 전자전달 등의 과정에는 각 단계에 맞는 효소를 필요로 한다. 게다가 이 새로운 에너지 시스템들을 작동시킬 정확한 조절유전자와 신호체계도 필요하다. 원핵세포에 없는 이 여러 기관들과 물질들이 다 갖춰지고 세포의 크기도 10배 커져야 한다. 이 모든 것은 결국 정교한 유전정보가 그만큼 추가되어야 함을 말한다.
진화학계는 위에서 열거한 어떤 과정도 실험적으로 입증한 예가 없다. 정보공학의 측면에서도 이중막구조, 핵, 미토콘드리아, 엽록체, 활면소포체, 조면소포체, 골지체, 리소좀 등을 생성해낼 어마어마한 유전정보를 무작위적인 방법으로는 배열시킬 수 없다. 그런데, 교과서는 진핵세포가 자연적으로 탄생했다고 말한다.
현재 진핵생물의 화석으로 가장 오래된 것은 북아메리카의 지층에서 발견되는 약 21억 년 전의 녹조 화석이며, 이때 진핵생물이 탄생한 것으로 추정한다.(중략) 이처럼 진핵 세포가 출현하면서 생물 그 자체로 또는 환경적으로 생물이 폭발적으로 진화할 수 있는 조건이 갖추어졌다고 추측할 수 있다.[2]
진화론자들은 분명히 알고 있다. 이 복잡한 진핵세포의 구조가 저절로 형성되는 것이 얼마나 어려운 일인지를 말이다. 그래서 보다 단순해 보이는 원핵세포들이 먼저 생겨나고 수 억년의 진화과정을 통해 진핵세포가 출현하게 되었다고 말하고 있는 것이다. 긴 시간이면 될까? 복잡한 정보 생성은 긴 시간이 아닌 고도의 지성을 필요로 한다. 진화론은 모든 것이 우연히 출현했다고 끝없이 세뇌시키고 있지만, 우리가 과학적으로 아는 것은 원핵세포는 원핵세포에서 나오고, 진핵세포는 진핵세포를 통해서만 나온다는 것이다. 교과서에 ‘원핵세포가 진화하여 진핵세포가 되었다’ 식으로 서술하는 것은 오히려 최초의 원핵세포의 자연발생조차 증명해내지 못하는 진화의 한계에 대한 논점 회피일 뿐이다. 증명은 없는데 스토리는 계속 이어가는 것이 진화론이다.
[1], [2] 안태인 외 11인, 고등학교 과학, 금성출판사, p129-131, 2011
