교과서와 기원문제 시리즈(7) 다양한 생물들은 고세균의 진화로부터 비롯되었는가?

노휘성(과학교사), ACT뉴스 2016년 2월

 

 

 

 

 

우리가 흔히 세균이라고 부르는 박테리아는 생물학에서 원핵생물로 분류된다. 핵이 없거나 단순한 핵을 가지고 있는 이 세균들은 단어가 주는 어감과는 달리 우리에게 유익한 것이 훨씬 많다. 또한 한 줌의 흙안에 들어있는 박테리아의 수가 현재까지의 인구수보다 많을 정도로 지구 환경에서 매우 흔하고도 중요한 기능을 수행한다.(1) 이들은 지구에서 가장 간단한 단세포 형태로서 세균(bacteria)과 고세균(archaea)으로 분류되는데, 고세균은 고대박테리아라는 의미와 달리 오늘날도 풍부하게 살고 있으며 극한 환경에서도 생존할 수 있는 원핵생물이다.

 

세균들, 즉 원핵세포(prokaryotic cell)는 매우 작다(1~10㎛). 진핵세포(eukaryotic cell)의 10분의 1 정도로, 내부 구조도 단순하다. 그러나 생존 환경과 영양을 얻는 방식에 있어서는 훨씬 다양하다.

 

원핵생물 중 대장균 같은 것은 산소를 사용하면서 유기물만 있으면 어느 곳에서나 번식할 수 있는 세균이다. 설포로부스(Sulfolobus)라는 고세균은 옐로스톤의 뜨겁고 강한 산성 연못에서도 생존할 수 있는데 황산화물이나 황화합물을 분해하여 에너지를 얻는다. 할로박테리움 할로비움(Halobacterium halobium)이라는 고세균은 염도가 매우 높은 물(15~20%)에서 번식할 수 있는데 태양 에너지를 흡수하여 에너지를 얻는다. 어떤 고세균은 메탄을 소비하는데 온실효과의 주범인 메탄을 매년 어림잡아 3억톤 정도 소비해준다.(2) 또, 시아노박테리아는 광합성을 통해 에너지를 얻고 산소를 발생시킨다.

 

이 다양한 에너지 대사 방식을 생각해볼 때, ‘극도로 작은 세균 안에 어떤 프로그램이 짜져 있는 것일까’하는 궁금증이 유발된다. 어떤 유전정보는 산소를 활용하여 대사작용을 하도록, 어떤 유전정보는 황화합물을 분해하여 에너지를 얻도록, 어떤 유전정보는 빛에너지와 CO2를 흡수하여 포도당을 만들도록, 각 종류의 세균이 특화된 에너지 대사 프로그램을 갖추고 있는 것이다. 또, 그 모든 대사 과정은 정교한 생체 기계들에 의해 작동될 것이다. 유럽 분자 생물학 연구소(EMBL)는 가장 작은 박테리아인 마이코 플라즈마가 가진 분자기계가 약 200개라는 것을 발견했고, 689개의 유전자를 가지고 있음을 알게 되었다.(3) 이 극도로 작은 원핵세포가 정교한 200개 이상의 분자 기계들을 작동시키면서 에너지를 얻고 환경에 적응하며 번식한다는 것을 상상해보라.

 

그런데, 10학년 과학 교과서에는 수십억 년 전에 무기 화합물을 이용해 에너지를 얻는 세균들이 우연한 방법으로 나타나서 번성하다가 다시 우연한 돌연변이의 방법으로 광합성을 하는 세균이 나타났다고 기술하고 있다.

 

현재 가장 오래된 생물 화석은 약 35억 년 전의 세균이라고 생각되는 화석이며, 그로부터 약 15억년 간은 원핵생물만이 지구에서 진화한 것으로 생각된다.(중략) 이후 바다에서 태양의 빛에너지와 화학 반응으로 방출되는 에너지 등을 이용하여 스스로 유기물을 합성하는 독립 영양 생물이 출현하였을 것이다.(4)

 

이는 가솔린 엔진이 저절로 만들어지더니 수억 년 동안 스스로 변화를 하여 하이브리드 엔진으로 바뀌었다는 황당한 이야기와 다를 바가 없다. (여기서 35억년과 15억년이라는 나이는 측정된 값이 아님을 유의하라. 10만년 이상되는 화석에 대해 직접 연대를 측정할 수 있는 과학적 방법은 없다.) 고세균이 다양

하게 진화했다고 주장하기 전에 그 최초의 고세균은 어떻게 만들어진 것인지조차 설명할 수 없는 것이 진화론의 실체이다. 어떻게 수백 개의 유전정보를 갖는 세균이 저절로 만들어질 수 있는가? 어떻게 광합성을 일으키는 능력이 무작위적 돌연변이에 의해 출현할 수 있는가? 이것은 실제 생물의 역사가 아니다.

 

엄밀히, 지구 안에 단순한 생물이라는 것은 없다. 우연한 방법으로는 세균 하나가 형성될 확률이나 고래 한 마리가 저절로 생겨날 확률이나 마찬가지로 무한히 불가능한 일이다. 그러나 전능하시고 선하신 하나님께는 세균 하나를 창조하시는 일이나 고래 한 마리를 창조하시는 일이 동일하게 쉽다. 생물의 역사는 하나님께서 “물들은 생물을 번성하게 하라”(창 1:20)고 명령하시던 창조 다섯째 날에 “하나님이 큰 바다 짐승들과 물에서 번성하여 움직이는 모든 생물을 그 종류대로”(창 1:21) 만드시면서 시작되었다. 다양한 크기와 각종 대사방식과 구조의 복잡성이 동시에 시작된 것이다.

 

[1] 닐캠벨 외(2006), 생명과학(5판), 바이오사이언스, p. 360

[2] 닐캠벨 외(2006), 생명과학(5판), 바이오사이언스, p. 364-365

[3] Kuhner, van Noort et al, “Proteome Organization in a Genome-Reduced Vacterium”, Science, 27 November 2009: Vol. 326. No. 5957, pp. 1235-1240, DOI: 10.1126/science.1176343

[4] 안태인 외 11인(2011), 고등학교 과학, 금성출판사, p.128