제3장 진화 가설을 부정하는 분자생물학 (상)

【정견뉴스】

20세기 중후반, 많은 생물학자가 큰 기대를 품고 열정적으로 투입되었던 생물과학 기술은 우후죽순처럼 비약적인 발전을 거듭하며 사람들의 기대를 저버리지 않고 인체에 대한 인류의 인지를 다윈 시대에는 상상조차 할 수 없었던 미시적 수준까지 심화시켰다.

분자생물학은 도대체 인류에게 생명에 관한 어떤 새로운 발견들을 제공했는가? 이 장에서는 인체의 신비, ‘작지만 모든 것을 갖춘’ 세포의 정교함, 그리고 DNA 세계의 오묘함을 함께 감상해 보고자 한다.

스페인 독감과 신종 코로나바이러스 앞에서 과학자들은 일찍이 피험자 군을 감염시키기 위해 온갖 방법을 동원했으며, 심지어 바이러스를 그들의 코안에 떨어뜨리기까지 했으나 그들은 여전히 감염되지 않았다. 왜일까? 우리 인체에는 태어날 때부터 갖춰진 신비롭고 정교하며, ‘천룡팔부(天龍八部)’나 ‘어림군(御林軍)’과 같은 엘리트 부대로 구성된 정예 부대가 밤낮없이 우리를 보호하고 있기 때문이다.

우리 인간이 사물을 보고, 걷고, 추위와 더위를 느끼며, 생각하고 기억하고 감정을 가질 수 있는 이 모든 것은 우리 대뇌의 정상적인 작동과 떼어놓을 수 없다. 대뇌는 인체에서 가장 복잡한 ‘정보 처리 센터’와 같다.

정교하게 설계된 슈퍼카는 엔진의 부품 하나만 제거해도 주행하기 어렵다. 그렇다면 이토록 정교하고 복잡하며 신비롭고 오묘한 인체 구조가 어찌 설계되고 창조된 것이 아니겠는가?

세포는 인체의 가장 기본적인 구조이자 기능 단위다. 인체 세포는 마치 세밀하게 계획된 도시와 같아서, 세포막은 성벽의 해자와 같고, 세포핵은 사령부와 같으며, DNA는 비할 데 없이 우아한 방식으로 생명의 정보를 정밀하게 휴대하고 있다. 만약 다윈의 무작위 돌연변이 이론에 따른다면, 설사 자발적 조직을 통해 중간 크기의 단백질 하나를 생성하는 데 필요한 특정 뉴클레오타이드의 배열 조합 방식만 하더라도 그 숫자는 사람이 상상할 수 없는 정도에 이른다.

과학자들은 유전자에 대해 많은 연구를 진행한 끝에, 결국 유전자 변화의 법칙과 생명의 진정한 주선율은 사실 다윈의 ‘진화 가설’과는 크게 다르다는 것을 발견했다.

다윈이 가상한 ‘생명의 나무’는 후대 사람들에 의해 ‘계통 발생 나무’로 묘사되었다. 당신은 알고 있는가? 소위 하늘을 찌를 듯한 큰 나무의 줄기에 있는 마디(node)는 존재하지 않으며, 마디를 제거하고 나면 사실 그것은 키 작은 관목에 불과하다. 다윈과 그 지지자들에 의해 허구로 만들어진 친연(親緣)관계 및 ‘생물 가족’ 내에서 서로 다른 종들의 위치는 흔히 항렬이 혼란스럽고 조상과 손자를 구분하지 못할 정도다.

지구상에 첫 생명이 탄생할 당시, DNA가 먼저 있었을까, 아니면 단백질이 먼저 있었을까? 분자생물학의 답은 ‘두 가지가 반드시 동시에 갖춰져야 하며, 어느 하나라도 없어서는 안 된다’는 것이다. 이 회피할 수 없는 사실은 사람들에게 만약 우주 속의 ‘조물주’가 이미 지구 생명을 설계한 청사진을 가지고 생명 탄생에 필수적인 구성 성분을 미리 준비하지 않았다면, 지구상의 그 어떤 생명도 근본적으로 탄생할 수 없었음을 알려준다.

분자생물학자 마이클 덴턴(Michael Denton)이 말한 것처럼, ‘진화론’은 ‘20세기 최대의 거짓말’이다. 분자생물학의 연구 발견은 이미 치명적인 일격을 가해 ‘진화 가설’을 무겁게 내리쳤으며, 이제는 그것에 ‘최종 결론’을 내릴 때가 되었다.

진화 가설은 19세기 서구 산업혁명 시기에 탄생했으며, 당시 사람들은 생명 현상에 대한 인식이 매우 제한적이었다. 다윈이 본 것은 서로 다른 종이나 신체 기관의 거시적 구조였을 뿐, 이러한 세포, 조직, 기관 내재의 거대한 복잡성은 알지 못했으며, 세포 내 각종 생물 분자의 기능 구조에 대해서도 아는 바가 거의 없었다.

지난 세기 중후반에 이르러서야 분자생물학 기술의 비약적인 발전과 함께 생명 복잡성에 대한 인류의 진정한 인식이 점차 깊어졌다.

2017년 4월 14일, 미국 유타 대학교, 캘리포니아 공과대학교 및 영국 임페리얼 칼리지 런던의 연구원들은 《사이언스》(Science)지에 논문을 발표하여 대장균의 편모가 세계에서 가장 작은 ‘회전 나노 모터(rotary nanomotor)’라고 불릴 만하다는 것을 발견했다. 그것은 비록 25나노미터에 불과하여 원자 100개 정도의 크기에 해당하지만, 그 구조는 극히 절묘하여 총 50개의 부품이 약 30종의 서로 다른 단백질 분자로 구성되어 있다. 그것들은 각자 맡은 소임을 다하고 분업 협력하며, 설정된 메커니즘에 따라 계통적이고 조화롭게 함께 운전된다. 어느 하나라도 부족하면 정상적인 운전을 실현할 수 없다.¹⁷³

세균의 편모(鞭毛)는 자연계에서 가장 복잡하고 효율적이며 정밀한 단백질 분자 엔진이자 나노 기계다. 그것의 고도의 복잡성 때문에 생물학 연구의 난제로 남아 있었다. 다윈의 진화론에 따르면 편모가 어떻게 단순한 것에서 복잡한 것으로 진화해 왔는지 전혀 설명할 수 없다. 편모는 오직 엄격한 공정에 따라 제조되고 설치된 것일 뿐, 자발적이고 무작위적인 진화로 생겨난 것일 수 없다.

작은 세균 편모조차 이토록 정밀하고 복잡한데 하물며 인체는 어떠하겠는가?

미국 일리노이 대학교 의과대학의 제프리 시몬스(Geoffrey Simmons) 의학 박사는 일찍이 이렇게 말했다. “나는 의사가 생명 과정의 가장 훌륭한 관찰자 중 하나라고 믿습니다. 대부분의 사람은 평면적으로 인체를 관찰합니다. 그 높이에서 보면 삶의 모든 측면이 비교적 간단하고 이해하기 쉬워 보입니다. 그러나 만약 미시 세계로 들어간다면 거의 모든 생물이 설명하기 어렵다는 것을 알게 됩니다……”¹⁷⁴

인체 생명 현상에 대한 사람들의 인식이 더욱 깊어짐에 따라, 점점 더 많은 인체 세포 생물학 및 분자생물학의 연구 증거들이 진화 가설에 대한 근본적인 의문과 도전을 구성하고 있다.

1. 신비로운 인체

다윈이 진화론을 제시했을 때 생물은 그에게 블랙박스와 같았다. 그는 분자 수준에서 생물의 정밀한 조직을 전혀 이해하지 못했으며, 생명이 매우 단순하여 무생물 물질로부터 아주 쉽게 진화할 수 있다고 생각했다. 그러나 오늘날 이 블랙박스는 이미 열렸다. 지난 세기 중반부터 전자현미경 및 생화학 기술의 발전은 세포 연구의 문을 열었고, 사람들은 생명 시스템을 구성하는 기본 성분인 세포와 생물 대분자, 그리고 생명에 관련된 생화학적 과정이 이토록 복잡하고 불가사의하다는 것을 비로소 발견했다.

《‘진화론’ 투시》 시리즈의 앞선 제2장에서는 눈의 정교하고 복잡한 구조와 물체를 포착하는 기능, 그리고 망막의 질서 정연하게 배열된 10층 구조, 여기에 광신호를 전기신호로 변환하여 시각을 발생시키는 연쇄 메커니즘을 소개한 바 있다. 이러한 복잡한 메커니즘은 모두 사람을 경탄하게 하며, 다윈이 이를 생각할 때마다 “등골이 오싹해졌다”고 한 것도 무리가 아니다.

다윈은 《종의 기원》에서 이렇게 썼다. “만약 현존하는 그 어떤 복잡한 기관이 수많은, 지속적이고 미세한 변화를 거쳐 형성되는 것이 불가능하다는 것이 증명된다면, 나의 이론은 완전히 무너질 것이다.”¹⁷⁵

인체에는 환원 불가능한 복잡한 시스템의 사례가 매우 많으며, 여기에는 최소한 심혈관, 호흡, 면역, 신경, 시각, 미각, 위장, 피부 및 내분비 시스템 등이 포함된다. 예를 들어 우리의 심장은 매 순간 박동하며 지칠 줄 모르고 대사 노폐물이 풍부한 낡은 혈액을 폐와 간으로 보내 신선한 혈액으로 전환한 뒤, 다시 온몸으로 운반한다.

세포 수준에서의 인체 생리 기능은 더욱이 다양한 조절 요소, 피드백 회로 및 수천 개의 상호작용하는 유전자와 특정 단백질을 통해 실현되어야 한다. 세포는 분자 신호를 통해 서로 소통하며 세포의 생리 기능과 행위를 조절한다. 이러한 신호 전달 메커니즘은 세포의 생존, 분화, 증식 및 존속에 있어 지극히 중요하다. 이러한 것들과 상응하는 유전자 및 단백질 간의 연관성은 단순히 우연한 돌연변이나 변화를 통해서는 발생할 수 없다.

생명 시스템의 초복잡성은 또한 ‘환원 불가능성’으로 나타나는데, 이는 시스템의 모든 요소가 반드시 동시에 존재해야 하며, 어느 한 부분이라도 부족하면 시스템이 본래의 기능을 잃게 된다는 뜻이다. 환원 불가능성을 지니고 있기에, 이러한 시스템은 논리적으로 다윈이 가정했던 것처럼 단계적이고 순차적인 개선을 통해 진화해 나올 수 없다.

위의 두 가지 특징은 모두 미국 생화학자이자 펜실베이니아주 리하이 대학교의 마이클 베히 교수(Prof. Dr. Michael J. Behe, 1952—, Lehigh University, Pennsylvania, USA)에 의해 《다윈의 블랙박스》(Darwin’s Black Box)라는 책에 요약되어 있다.¹⁷⁶

이 외에도 생명 시스템의 초복잡성은 ‘계통적 중복성(Systemic redundancy)’, 즉 시스템 내에 추가적인 예비 부품을 늘리는 방식으로도 나타난다.¹⁷⁷ 이러한 메커니즘은 인체에서 도처에 널려 있다고 할 수 있으며, 그 장점은 인체 기능의 안정성과 신뢰성을 높이는 데 있다. 이는 인체의 대상(代償)이나 자가 복구 메커니즘과 유사하다.¹⁷⁸

인체의 대상적 메커니즘의 예로는 다음과 같은 것이 있다. 한 장기나 시스템이 손상되거나 기능이 저하될 때, 다른 관련 장기나 시스템이 그 기능을 조정하고 강화하여 손실을 보충하거나 신체 전체의 작동을 유지한다. 예를 들어 한쪽 신장 기능이 손상되면 다른 쪽 신장이 여과 기능을 강화하여 신체의 정상적인 대사와 배설을 유지할 수 있다.

마치 당신에게 차가 한 대 있는데, 계통적 중복성이란 스페어타이어 하나를 가지고 있는 것과 같다. 만약 이 차의 타이어 하나가 펑크 나면 당신은 즉시 스페어타이어로 교체하고 길가에 갇히지 않은 채 계속 운전할 수 있다. 혹은 당신의 컴퓨터에 고장이 발생해 정상적으로 부팅할 수 없더라도, 미리 백업 부팅 프로그램을 만들어 두었다면(그것은 완전하고 독립적인 시스템이다), 백업 프로그램을 가동한 후 컴퓨터를 다시 정상적으로 작동시킬 수 있다.

이 백업 프로그램이나 예비 타이어가 미리 설계된 것이 아니라면 어떻게 그곳에 존재할 수 있겠는가? 이것이 바로 ‘신비로움’이다. 다윈 진화 가설의 주요 근거는 오직 환경 선택이 있는 상황에서만 말이 되며 미래에는 적용되지 않기 때문에, 인체 시스템의 복잡하고 오묘함은 근본적으로 다윈의 진화 가설로 설명할 수 없다.

이 우주에 어떤 존재가 있기에 인체를 설계할 때 인체에 예기치 못한 상황이 발생할 수 있음을 고려하여 이러한 예비 자가 복구 메커니즘을 미리 설계해 둘 수 있었겠는가? 만약 우리가 잠시 그를 ‘조물주(造物主)’라 부를 수 있다면, 의심할 바 없이 신비로운 인체는 바로 ‘조물주’의 걸작 중 하나다.

아래에서는 인체의 신비로운 점에 대해 몇 가지 예를 들어 논술하고자 한다.

1.1 인체 건강의 수호신

1918년 스페인 독감은 한 세기 이래 인류에게 가장 심각한 타격을 준 대역병 중 하나였다. 당시 과학자들은 이 병의 병원체가 무엇인지, 도대체 어떻게 사람을 감염시키는지 몹시 알고 싶어 했다.

1918년, 보스턴의 의사들은 한 팀의 인체 도전 실험을 실시했다. 의도적으로 스페인 독감 환자의 몸속에 있는 바이러스 함유 조직으로 액체를 만들어 건강한 피험자의 눈, 코 또는 입에 떨어뜨렸다.¹⁷⁹

이 연구의 피험 대상은 보스턴 항구 디어 아일랜드 군사 교도소의 죄수들이었는데, 그들은 만약 이 실험에 참여할 의사가 있고 의도적으로 독감에 감염된 후에도 생존한다면 사면될 것이라는 통보를 받았다.

실험 인원들은 이 피험 죄수들에게 독감 환자나 독감 사망자의 감염된 폐 조직을 주사하고, 감염된 조직액을 그들의 눈에 떨어뜨렸으며, 그들의 코와 입에 감염성 에어로졸을 분사했다. 또한 환자의 혈액을 채취하여 피험자의 체내에 주사하기도 했다.

위에서 언급한 각종 액체 접촉 방식 외에도, 피험 건강 죄수 중 10명은 독감으로 곧 사망할 환자들을 치료 중인 병원으로 보내졌다. 그곳에서 그들은 환자와 죽어가는 사람 곁에 서서 환자의 얼굴 위로 몸을 굽히고 환자가 숨을 내쉴 때 힘껏 숨을 들이마시라는 요구를 받았다. 피험 죄수가 바이러스에 확실히 노출되도록 하기 위해 독감 환자들은 죄수의 얼굴과 입을 향해 기침을 했다.

그러나 실험 결과는 매우 뜻밖이었다. 실험에 참여한 62명의 건강한 사람 중 단 한 명도 독감 바이러스에 감염되지 않았다. 단 한 명도 병에 걸리지 않았고, 더구나 단 한 명도 사망하지 않았다.

또 다른 독립적인 샌프란시스코 의사 팀도 50명의 건강한 자원봉사자를 대상으로 유사한 인체 시험을 진행했으나 결과는 같았다.¹⁸⁰

2020년부터 2023년까지의 신종 코로나바이러스(COVID-19) 감염증 대유행 기간인 2022년, 《네이처》(Nature)지에는 영국 과학자들이 수행한 유사한 인체 도전 실험이 발표되었다. 그들은 기술적으로 더 선진화되어 준비된 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2) 액체를 건강한 사람의 코안에 떨어뜨렸다. 이번에는 만에 하나라도 실수가 없도록 바이러스가 사람의 몸 안으로 들어갔음을 확실히 했다.¹⁸¹

SARS-CoV-2 바이러스를 받은 36명의 건강한 자원봉사자 중 16명이 바이러스에 감염되었으나 그들의 증상은 모두 매우 가벼웠으며, 나머지 사람들은 감염되지 않았다.

왜 어떤 사람은 바이러스를 어떻게 접촉해도 감염되지 않는 것일까? 우리 모든 건강한 사람은 태어날 때부터 하늘이 부여한 신비롭고 정교하며 복잡하고 지혜로운, 외부 미생물에 효과적으로 저항할 수 있는 난공불락의 방어 시스템인 면역 시스템을 가지고 있다.¹⁸²

비록 사람들이 겉모습은 비슷해 보일지 모르지만, 만약 우리가 미시 세계를 볼 수 있는 ‘눈’을 갖게 된다면 사람과 사람 사이의 면역 시스템은 미시적으로 다르게 보일 것이다. 어떻게 다를까?

어떤 사람의 면역 시스템은 비교적 강하고 어떤 사람은 비교적 약하다. 그래서 동일한 용량의 외부 바이러스에 접촉했을 때 어떤 사람은 감염되고 어떤 사람은 감염되지 않는 것이다.

그렇다면 정상적인 건강한 사람의 면역 시스템은 어떠해야 하는가?

만약 우리 인체를 하나의 견고한 성채에 비유한다면, 면역 시스템은 마치 ‘천룡팔부(天龍八部)’나 ‘어림군(禦林軍 황실 근위대)’으로 구성된 정예 부대와 같아서 밤낮없이 인체의 건강을 보호하며 우리가 각종 바이러스와 세균의 침해를 받지 않도록 해준다.

바이러스와 세균은 마치 교활한 침입자와 같아서 이 성채로 침입하려 시도하며 영양을 공급받고 번식할 수 있는 장소를 찾는다.

인체의 첫 번째 방어 메커니즘은 물리적 장벽으로, 최소한 피부, 코, 눈 등을 포함하며 그것들은 병원체를 신체 밖으로 차단하는 훌륭한 물리적 장벽이다. 인체를 하나의 국가에 비유한다면 첫 번째 방어 메커니즘은 마치 ‘성벽’과 같다.

면역 시스템의 두 번째 방어선은 ‘성벽’ 위를 순찰하는 ‘주둔병’과 같은 방어 시설이다. ‘성벽’이 병원체를 막거나 체외로 쫓아내는 것과 비교해 ‘주둔병’은 어떤 메커니즘을 통해 능동적으로 병원체를 공격한다.

예를 들어 비강, 인후, 기관, 기관지, 폐 등의 부위에는 모두 상피세포가 존재하는데, 일부 상피세포가 감염을 당하면 인터페론을 생성한다. 인터페론은 중요한 항바이러스 물질이다. 그것이 아직 감염되지 않은 세포와 결합하면 특수한 메커니즘을 가동해 바이러스의 복제를 방해함으로써 감염의 확대를 더욱 저지한다. 이것이 ‘인터페론(방해물질)’이라는 명칭의 유래이기도 하다.

바이러스나 세균이 인체에 들어오면 마치 그들이 성채의 방어를 뚫고 체내 여기저기를 배회하기 시작하는 것과 같다. 바이러스는 도둑처럼 살그머니 세포로 잠입하여 그들의 사악한 계획을 품고 성채 속의 아주 은밀한 구석구석으로 조용히 침투한다. 반면 세균은 강도 떼와 같아서 성채 안에 자신들의 작은 거점을 구축하고 확산과 증식을 시작한다.

도둑이든 강도든 그들은 조직적으로 움직이며 서로 다른 부위를 점령한다. 어떤 것은 피부에 침투하고 어떤 것은 호흡기로 들어가며 어떤 것은 장내에 잠복한다. 바이러스나 세균이 번식하기 시작하면 그들은 대량의 독소를 방출하는데, 이는 마치 성채 내부에서 한바탕 혼란을 일으키는 것과 같다. 이러한 독소는 정상적인 세포 기능을 손상시키고 성채 안 정상 주민들의 생활을 방해하며 인체의 건강을 해친다.

이때 더욱 정밀한 면역 시스템이 저항에 나선다. 크게 선천 면역 시스템과 후천 면역 시스템으로 나뉘며 각각 인체의 세 번째 방어선과 네 번째 방어선에 속한다. 면역 시스템 내의 서로 다른 면역 세포들은 저마다의 역할과 특수 기술을 가지고 침입자에 맞서 힘껏 저항하며 공격을 개시하여 바이러스와 세균을 제거하려 시도한다.

세 번째 방어선인 선천 면역 시스템은 신체가 불분명한 감염을 당했을 때 파견하는 ‘선발 부대’로, 후천 면역 시스템에 비해 대항할 수 있는 병원체의 종류가 광범위하지만 제공하는 보호 시효는 비교적 짧다. 과립구, 대식세포, 자연 살해 세포, 보체 시스템이 모두 선천 면역 시스템의 일부에 속한다.

과립구는 호중구, 호산구, 호염구로 나뉜다.

호중구는 면역 시스템의 최전방 전사로, 세균을 포식하고 소화하는 능력을 갖추고 있다. 침입자를 만나면 그들은 적극적으로 출격하여 세균을 자신의 세포막 안에 가두고 독소를 분비하여 죽인다. 인체 내 호중구의 수량은 셋 중에서 가장 많으며 생성 속도 또한 매우 빨라 감염 후 가장 먼저 반응하는데 ‘순찰 경찰’과 같은 역할을 수행한다.

반면 호산구는 기생충에 대항할 때 큰 효능을 발휘한다. 기생충은 다세포 생물이라 포식하기 어렵지만, 호산구는 포식 방식이 아닌 세포막을 뚫는 화학 물질을 방출하여 공격한다. 따라서 호산구의 역할은 ‘방역원’과 더 비슷하다.

또한 호염구는 화학 물질을 방출하여 신체의 염증 반응을 유발한다. 그들은 알레르기 반응의 흔한 요인이며, 마치 ‘소방관’처럼 어느 구역에 염증(마치 불이 난 것처럼)이 생겼을 때 관여하는 과립구다.

대식세포는 마치 ‘폭동 진압 경찰’이나 ‘어전시위(御前侍衛)’와 같아서 더욱 강력한 포식 능력을 갖추고 있다. 바이러스나 세균이 조직이나 기관에 들어오면 대식세포는 신속히 감염 구역으로 이동해 침입자를 포식하고 소화하는 동시에 신호 분자를 방출하여 다른 면역 세포와 다른 형제 부대의 행동을 안내한다. 호중구와 비교해 대식세포는 병원체를 공격하는 능력이 더 강하며 장시간 세균에 대항할 수 있다.

대식세포는 또한 다양한 기능을 가지고 있어 격렬한 전투가 끝난 후 대개 그가 전장을 청소하며 체내의 망가져 죽은 세포 및 기타 폐기물 쓰레기를 제거한다. 그래서 그에게는 ‘청소부’라는 아호가 있는데 가히 공로가 크며 어떤 힘들고 고된 일도 다 해낼 수 있다.

대식세포와 수지상 세포는 병원체를 삼킨 후 그것을 분석하고 관련 정보를 후천 면역 시스템에 넘겨주어 후자가 더욱 적을 상대하게 한다. 그들은 선천 면역과 후천 면역 시스템 사이의 소통 가교다. 수지상 세포는 정보 분석과 전달 능력이 더 우수하여 소식을 전하는 ‘전령’과 같다.

자연 살해 세포 역시 선발 부대 중 하나로 주로 바이러스에 감염된 세포 및 체내에서 변이된 암세포를 살해하는 책임을 진다.

이 ‘호위대’ 내의 다른 방어 메커니즘과 분자들, 예컨대 ‘인터페론’, ‘보체’, ‘항체’ 및 ‘사이토카인’ 등은 그들이 손에 쥐고 휘두르는 방어 무기와 같아서 고도로 전문적인 적 섬멸 기능을 갖추고 있다. 즉, 직접 다른 세포의 항균 능력을 강화하거나 면역 반응을 조율하고 조절할 수 있다.

보체 시스템은 탄환과 같아서 각종 병원체, 세균, 바이러스 또는 이상 세포를 소탕할 수 있다. 이 외에도 그것은 ‘옵소닌 작용(opsonization)’을 통해 포식 세포가 병원체를 포식하는 능력을 촉진할 수 있다. 다시 말해 병원체를 ‘흰 밥’이라 한다면 보체는 맛을 더해주는 ‘고기 소스’와 같아서 포식 세포가 더 많이 먹도록 촉진한다. 또한 보체 시스템은 염증 반응, 면역 작용을 조절하는 물질 분비 등 다른 면역 반응도 촉진할 수 있다.

이렇게 수많은 고수가 한자리에 모여 힘을 합쳐 바이러스와 세균을 죽인다. 마지막으로 바이러스와 세균의 ‘시체’는 ‘청소부 세포’에 의해 집중적으로 청소되어 제거된다.

만약 사람의 면역 시스템이 충분히 강하다면 바이러스와 세균은 인체와의 첫 교전 이후 대부분 정예 부대에 의해 전부 소멸될 것이며, 남은 몇몇 패잔병들은 풍파를 일으킬 수 없게 된다.

후천 면역 시스템은 훈련이 더 잘 된, 특정 병원체를 겨냥해 섬멸 작용을 실시하는 ‘특수 부대’에 속한다. 그들은 나중에 등장하는 고수들이다. 림프구는 T세포와 B세포로 나뉘는데, 그들은 바이러스의 생김새를 기억할 수도 있고 침입자를 식별하고 기억하는 능력을 갖추고 있으며 항체를 방출하여 병원체에 대항한다.

선천 면역 시스템이 가동된 후 수지상 세포와 대식세포가 병원체를 포식하기 시작하고 그것을 분석 및 식별하여 이러한 중요 정보를 T세포에 보고한다.

T세포는 신호를 받은 후 특정적으로 병원체를 살해하기 시작하며 동시에 B세포가 항체를 생성하도록 촉진한다. 더 중요한 것은 T세포와 B세포가 침입한 병원체의 특징을 ‘기억’한다는 점이다. 다음에 같은 병원체가 침입하면 이 특수 부대들은 선천 면역 시스템을 거치지 않고도 즉시 병원체를 식별해 내어 신속하게 반응하여 침입자를 타격한다.

B세포 역시 림프구다. B세포의 독특한 점은 그들이 면역 시스템이 사용할 수 있는 강력하고 전문적인 무기인 항체를 생성할 수 있다는 것이다. B세포는 무기 공장과 같다. 항체는 마치 ‘게’의 집게처럼 저격하는 역할을 할 수 있다.

우리 신체의 면역 시스템은 바로 이처럼 신비롭고 유연하며 역동적인 전방위 육해공 삼군 합동 방어 부대로서 끊임없는 항바이러스 능력을 갖추고 있다. 왜 똑같이 신종 코로나바이러스에 직면해도 어떤 사람은 아무리 접촉해도 감염되지 않는가 했더니, 원래 그들 체내에 이런 무공 비급이 있었던 것이다.

다윈의 ‘자연 선택’ 이론이 인체의 이토록 복잡하고 정교한 면역 시스템을 설명할 수 있는지 묻고 싶다. 한 국가의 정예 국방 부대도 장기간의 훈련을 거쳐야 형성될 수 있고, 한 사람의 고강도 무공도 장기간의 훈련을 거쳐야 갖춰질 수 있다. 그런데 인체의 이토록 신비로운 면역 시스템이 정교하게 설계되고 만들어진 작품이 아니라고 말할 어떤 이유가 있겠는가?

1.2 인체 중앙 정보 처리 시스템

우리 인간은 사물을 보고, 걷고, 운동하고, 추위와 더위를 느끼며, 생각하고 기억하고 감정을 가질 수 있다. 우리 신체에는 매분 매초 백만 가지 일이 동시에 발생하고 있는데, 이 모든 것은 우리 대뇌와 신경계의 정상적인 작동과 떼어놓을 수 없다.

사람의 신경계는 마치 하나의 초복잡 정보 수신 처리 시스템과 같다. 수억 개의 신경세포가 미세한 전자 부품처럼 서로 연결되어 복잡하고 방대한 신경망을 구성하고 있는데, 이것은 또한 고도로 발달한 데이터 전송 네트워크이기도 하다.¹⁸³

신경세포가 다른 세포와 가장 크게 구별되는 점은 스스로 방전하는 능력을 갖추고 있다는 것이다. 하나의 신경세포가 다른 뉴런으로부터 자극을 받으면 그 정보를 다음 뉴런으로 전달한다. 신경세포 간의 신호 전달은 우리 인체 내에서 마치 정보 고속도로와 같다.

대뇌는 인체에서 가장 복잡한 ‘정보 처리 센터’다. 사람의 대뇌에는 약 1,000억 개의 신경세포가 있는데, 이 수량은 은하계 별의 수량과 비슷하다.

대뇌의 신경세포는 우리 인체에서 가장 중요하고도 가장 복잡한 세포다. 각 신경세포는 다시 많은 축삭과 수상돌기로 갈라지는데, 이는 마치 하나하나의 미세한 연결선 같아서 서로 다른 구역의 정보를 전체 신경계로 전달한다.

각 신경세포는 자신만의 정체성과 특정 기능을 가지고 있다. 이러한 신경세포들은 대뇌, 척수 및 신체의 각 기관과 조직 내에서 복잡한 신경망을 형성하고 신경 충동을 통해 소통하며 정보를 전달한다. 신경세포 간의 통신과 정보 전달은 수십 조 개의 시냅스와 수많은 신경세포 간의 물질 전달을 통해 실현된다.¹⁸⁴

신경 신호는 전기 펄스의 형태로 뉴런 사이를 신속히 전달되는 것 외에도 화학 물질을 통해 소통할 수도 있다. 전기 펄스가 신경세포의 말단에 도달하면 신경 전달 물질이라 불리는 화학 물질의 방출을 트리거한다. 이러한 전달 물질들은 뉴런 사이에서 정보 전달을 수행하여 정보가 뉴런 사이의 간극을 뛰어넘어 정밀한 정보 전달에 도달할 수 있게 한다.

신경계의 조절은 마치 지능형 자동 제어 시스템과 같아서, 신체 내부의 균형과 안정을 유지하기 위해 서로 다른 기관과 시스템의 작동을 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들어 우리 신체가 스트레스나 위험에 직면했을 때 자율신경계는 심박수와 호흡 빈도를 자동으로 조절하여 신체가 이러한 스트레스와 위험에 더 잘 대처할 수 있도록 한다.

또한 신경계는 신체의 각종 내분비샘(갑상샘, 부신 등)의 분비를 조절하여 신체의 신진대사와 생리 기능을 유지할 수도 있다. 전체 신경계는 마치 신체의 지혜 시스템과 같아서 끊임없는 학습과 조정을 통해 우리가 외부의 변화와 도전에 더 잘 적응할 수 있게 해준다.

따라서 이러한 정교하고 복잡한 신경계는 무작위 돌연변이에 의해 발생할 수 없다. 그 어떤 도로 시스템이나 통신 네트워크라도 엔지니어와 설계자의 지혜와 심혈이 투입되어야만 만들어질 수 있는데, 인체의 이토록 신비로운 신경계가 정교하게 설계되고 만들어진 작품이 아니라고 말할 어떤 이유가 있겠는가?

사실 인체의 모든 시스템은 매우 복잡하고 정밀하며 각 시스템은 저마다의 독특한 특징과 기능을 가지고 있다. 예를 들어 위에서 언급한 면역 시스템은 침입한 병원체를 식별하고 소탕할 수 있고, 소화 시스템은 음식을 분해하고 영양을 흡수할 수 있으며, 호흡 시스템은 산소와 이산화탄소 가스 교환을 진행할 수 있고, 순환 시스템은 혈액을 통해 산소와 영양을 신체 각 기관으로 운반하고 폐기물을 가져올 수 있다. 각 기관은 각자 맡은 바 소임을 다하며 체내의 평형을 유지한다.

생명 시스템 전체의 복잡함 정도에 대해 인류는 지금까지도 완전히 인식하거나 파악하지 못했다. 생물 시스템 차원뿐만 아니라 세포 차원에서도 그러하다. 예를 들어 사람 세포의 단백질, 유전자, 지방 대사 경로 등은 과학자들이 깊이 연구하면 할수록 그것들이 하나하나 모두 초복잡하고 방대한 네트워크 시스템임을 발견하게 되는데, 이는 다윈의 진화 가설로는 근본적으로 설명할 수 없는 것이다.

1.3 정교하고 복잡한 인체 세포

이 절에서는 작지만 중대한 의미를 지닌 세포 세계를 함께 살펴보고 이해해 보자.

지구상의 거의 모든 생물은 미세한 세포로 구성되어 있다. 세포는 비록 보잘것없어 보이고 육안으로는 관찰하기 어렵지만, 현미경으로 보면 하나하나 생동감 넘치는 생명체다. 그것들은 마치 독립된 국가나 도시처럼 생명을 담고 활력을 피워내고 있다.

생명을 구성하는 기본 단위로서 세포는 복잡한 구조와 기능을 갖추고 있다. 그것들은 놀라운 방식으로 조화롭게 작동하며 우리가 육안으로 보는 다채로운 생물 세계를 형성한다.

세포는 인체의 가장 기본적인 구조이자 기능 단위다. 세포 내에서 세포의 서로 다른 구조는 각기 다른 피막을 통해 다른 구조와 구분되며 독립적으로 자신의 기능을 수행한다.¹⁸⁵

인체 세포는 마치 세밀하게 계획된 도시와 같아서, 세포막은 성벽 해자와 같고, 세포핵은 사령부와 같으며, 리보솜은 생산 공장, 소포체는 물류 센터나 창고, 골지체는 우체국이나 분류 센터, 미토콘드리아는 발전소, 리소좀은 쓰레기 회수 처리 센터, 중심체는 도시 기반 시설, 세포질은 도시 공간 및 환경에 비유할 수 있다.

각 세포 안에는 수만 가지의 복잡한 생리 생화학 메커니즘이 존재하며 이 메커니즘들은 서로 긴밀하게 연결되어 있다. 그것들은 세포의 안정 상태 유지, DNA 복제, 단백질 합성 및 운반, 그리고 자가 보호 등의 과정을 책임진다. 이 미세한 세포 안에서 수천수만 개의 효소 촉매 단계와 자동화된 작동이 일어나는 모습을 상상해 보라. 마치 번화한 도시 안의 각종 활동과 같다.

1. 세포막(Cell membrane): 성벽 해자와 같으며 세포의 외부 감싸개로서 물질의 출입을 정밀하게 제어한다. 지질 이중층으로 구성되어 있으며 많은 단백질 채널과 수용체를 포함하여 물질의 출입을 통제하고 세포 내외부의 신호 전달을 조절한다.

2. 세포핵(Nucleus): 세포의 중심에 위치하며 사령부와 같고 핵막에 의해 보호되고 둘러싸여 있다. 세포의 유전 물질을 포함하며 세포의 성장, 발육 및 기능을 제어한다. 현재 알려진 생물 중 거의 전부는 DNA를 유전 물질 분자로 삼으며, 일부 바이러스와 같은 소수만이 RNA를 유전 물질로 삼는다. 핵 안에는 핵소체가 있어 리보솜 RNA의 전사, 가공 및 조립을 책임진다.

3. 리보솜(Ribosome): 외관은 햄버거처럼 생겼으며 세포 내의 중요한 단백질 합성 기계다. 생산 공장과 같으며 세포질에 위치하고 리보솜 RNA와 단백질로 구성된다. 그러나 리보솜의 조립 과정이 완전히 세포질에서 완성되는 것은 아니며, 그중 일부 중요한 단계는 핵 내의 핵소체(nucleolus) 안에서 일어난다. 핵소체를 리보솜의 가공 공장이라고 비유할 수 있다.¹⁸⁶

우선 핵소체 내의 특정 구역에서 리보솜 RNA의 전사가 진행된다. 이러한 특정 구역을 핵소체 조직 구역 또는 핵소체 유사 분열 소구역이라 부른다. 이 구역들에서 DNA의 특정 부분이 rRNA 전구체 분자로 전사된다. 뒤이어 이러한 rRNA 전구체는 가공과 수정을 거쳐 성숙한 rRNA 분자를 형성한다.

다음으로 핵소체 내의 다른 구역들이 성숙한 rRNA를 특정 단백질과 결합시켜 리보솜 전구체를 형성하는 책임을 진다. 이러한 전구체들은 이후 핵공 단백질 채널을 통해 세포질로 운반된다. 세포질에서 이 전구체들은 추가적인 성숙과 조립을 거쳐 최종적으로 기능이 완전한 리보솜을 형성한다.

4. 미토콘드리아(Mitochondria): 발전소와 같으며 에너지 생산의 주요 장소다. 그것들은 세포 호흡 과정에 참여하여 세포에 필요한 에너지 분자인 ATP를 생성한다.

5. 소포체(Endoplasmic reticulum): 물류 센터나 창고에 비유할 수 있다. 소포체는 복잡한 막 시스템으로 세포 내에서 단백질의 합성, 접힘 및 가공을 책임지며 세포 내 물질의 운반과 배분에도 참여한다. 물류 센터처럼 소포체는 세포 내에서 중요한 생물 분자를 처리하고 배분하여 그것들이 정확하게 목적지에 도달하고 제시간에 작용하도록 보장한다.

6. 골지체(Golgi Apparatus): 우체국이나 분류 센터에 비유할 수 있다. 골지체는 주로 소포체에서 합성된 단백질을 추가로 가공하고 분류하는 책임을 진다. 그것은 이러한 단백질들에 표지를 붙이고 순서를 정해 포장함으로써 그것들이 세포 내의 목적지(세포막, 세포 소기관 또는 세포 외 분비 등)에 정확하게 배달될 수 있게 한다.¹⁸⁷

7. 리소좀(Lysosome): 쓰레기 처리장과 같으며 세포의 분해와 폐기물 처리에 참여한다.

8. 중심체(Centrosome): 도시 기반 시설과 같으며 세포의 형상과 지지를 제공하고 미세소관 조직 중심이며 동시에 세포 주기 진행을 조절할 수도 있다.

9. 세포질(Cytoplasm): 도시 공간 및 환경과 같으며 세포막 안의 액체 환경으로 각종 세포 소기관과 용질을 포함한다. 대사 과정, 단백질 합성 및 에너지 생성을 포함한 많은 세포 활동이 일어나는 장소다.

이러한 구조들은 서로 협력하여 마치 소형 도시처럼 세포의 기능을 공동으로 수행한다. 세포가 이토록 복잡한 구조 조합으로 함께 조화롭게 일하고 있는데, 어찌 다윈이 가정한 무작위 조합을 통해 우연히 발생할 수 있겠는가? 한 도시의 건설도 세밀한 설계와 레이아웃 계획, 인력과 물자 및 오랜 시간이 투입되어야 하는데, 인체 세포의 정교한 설계와 완벽한 기능이 만약 정교하게 설계된 것이 아니라면 어찌 실현될 수 있겠는가?

1.2.1 간세포는 인체의 생화학 공장

우리 신체 내의 간은 마치 인체 내의 생화학 공장과 같아서 탄수화물, 지방, 단백질이라는 3대 영양소의 대사를 관리한다. 간세포는 공장의 직원과 같아서 각자 소임을 다하며 각종 신비로운 기능을 갖추고 있다.¹⁸⁸

첫째, 간세포는 ‘에너지 저장의 고수’다. 우리에게 에너지가 필요할 때 그것은 체내에 저장된 포도당을 아낌없이 방출하여 혈액 속에 직접 주입함으로써 온몸에 공급한다.

둘째, 간은 또한 ‘소화의 작은 도우미’다. 담즙을 만들어 분비함으로써 우리가 음식물 속의 지방을 소화하고 흡수하는 것을 돕는다. 마치 세심한 집사처럼 그것은 우리의 입맛을 돋우고 먹은 음식이 신체에 더 잘 흡수되게 해준다.

또한 간세포는 ‘생산의 고수’다. 혈장 알부민이나 응혈 인자와 같은 많은 중요한 단백질과 호르몬을 합성하고 분비하여 신체의 정상적인 작동에 필요한 물질을 제공한다.

간의 또 다른 핵심 직책은 ‘해독 센터’ 역할이다. 우리가 각종 약물이나 유독 물질에 접촉했을 때 간세포는 작용을 발휘하여 그것들을 안전한 물질로 전환하거나 아예 완전히 분해해 버린다. 간은 그야말로 용감한 신체 수호자처럼 우리의 전체 시스템을 위해로부터 보호한다.

이뿐만 아니라 간세포는 ‘자가 복구’라는 초능력까지 가지고 있다! 간이 손상을 입었을 때 간세포는 신속히 증식하고 분열하여 손상된 구역을 복구함으로써 간이 다시 활력을 되찾게 한다.

요컨대 간세포는 마치 다기능 슈퍼히어로 팀과 같아서 각종 놀라운 능력과 특징을 갖추고 있다. 그것들은 인체에서 묵묵히 일하며 에너지 저장, 소화, 해독, 복구, 생산 등 무엇 하나 빠짐없이 우리의 신체가 정상적으로 돌아가도록 보장한다.

간은 이토록 많은 지혜와 능력을 어떻게 갖게 된 것일까? 이것은 정교하게 설계되고 구축된 간세포 구조와 관련이 있다.

간세포의 내부 구조를 참관해 보자. 간세포 내부로 들어서자마자 우리는 마치 놀라운 미로 세계에 들어온 것 같은 기분을 느낀다!

우선 조면 소포체는 마치 분주한 단백질 공장처럼 각종 중요한 단백질을 끊임없이 합성하고 포장한다. 이 단백질들은 세포 내의 슈퍼히어로로서 각종 생명 활동을 수행하는 책임을 맡을 것이다.

다음으로 활면 소포체의 영역으로 들어서면 이곳은 마치 바쁜 지방 합성 공장과 같다. 이 지방들은 세포 내의 귀족으로 구조 및 에너지 저장의 중요한 역할을 담당한다. 그것들은 세포 속의 ‘귀비(貴妃) 지방’이 될 수도 있고 신체 에너지의 보관원이 될 수도 있다.

여기서 ‘귀비 지방’이란 비유를 들어 세포 내 지방의 역할을 형용했는데, 이는 지방이 세포 내부에서 중요한 역할을 담당하며 마치 궁정에서의 귀비(貴妃)와 같은 지위를 가짐을 의미한다. 지방은 세포 내에서 구조 성분 및 에너지 저장 역할을 하며 세포의 정상 기능을 보호하고 유지하는 작용을 한다.

이어서 우리는 골지체에 도착하는데, 이곳은 마치 신비로운 단백질 분장실과 같다. 골지체는 단백질을 정성껏 포장하고 수정하며 분류하는 책임을 지는데, 마치 그들에게 세련된 외투를 입혀주어 그들이 목적지에 정확히 도착할 수 있게 하는 것과 같다.

마지막으로 우리는 미토콘드리아를 만나는데 이곳은 마치 간세포의 에너지 센터와 같다. 미토콘드리아는 하나의 쾌속 발전소처럼 에너지 분자인 ATP를 끊임없이 생성하여 간세포에 지속적인 동력을 제공한다. 간세포는 생화학 공장이므로 각종 생리 기능을 수행하기 위해 대량의 에너지가 필요한데, 미토콘드리아는 마치 이 공장에 전력을 공급하는 녹색 에너지와 같다.

요컨대 간세포 내부의 세포 소기관들은 하나하나 놀라운 장면을 보여주며, 각 세포 소기관은 저마다의 중요한 역할을 가지고 공동 협력하여 간을 생명력 넘치는 생화학 왕국으로 만든다!

간세포는 매우 복잡한 세포로서 다양한 정교한 구조와 기능을 갖추고 많은 핵심 생리 활동을 수행할 수 있다. 그것이 어떻게 단순한 것에서 복잡한 것으로 진화하여 이토록 정밀하고 복잡한 생화학 대사 기능을 만들어냈겠는가? 다윈의 진화론으로는 도저히 설명할 수 없다. 한 도시의 화학 공장조차 정교한 설계와 건축을 거쳐야 하는데, 간세포의 이토록 정교한 기능이 어찌 정교하게 설계된 것이 아니겠는가?

1.2.2 오묘하고 복잡한 세포의 지향성 분화 메커니즘

인체의 발육은 단일 생식세포에서 시작하여 신체 각 부분의 서로 다른 수요에 따라 복잡하고 각기 다른 생리 생화학 기능을 갖춘 체세포로 분화하며, 다른 체세포들과 함께 조합되어 간, 대뇌, 심장, 눈 등 서로 다른 기관과 조직을 생성한다.

여러분 생각해보라, 이것이 매우 신비로운 일이 아니겠는가? 다윈의 진화 가설이 어떻게 짧은 시간 내에 줄기세포 하나가 우리 인체의 수요에 따라 각양각색의 서로 다른 기능을 가진 체세포로 신속하게 분화되는지를 설명할 수 있는지 묻고 싶다.

이는 바로 세포가 하나하나 지혜로운 생명체와 같아서 우리가 사용하는 컴퓨터 시스템과 유사한 놀라운 정보 처리, 저장 및 검색 능력을 갖추고 있음을 설명한다. 그들은 소통과 이해를 위해 언어 및 디코딩 시스템과 유사한 메커니즘을 보유하고 있으며, 동시에 품질 관리, 디지털 데이터 임베딩, 운송 배송, 사전 제작 조립 및 자가 복제 등의 기능을 갖추고 있다. 마치 자동 소포 주소 지정, 모듈화 구조 및 자가 복제 로봇 제조 공장과 같다.

사람들은 인류의 생명이 어떻게 발생하는지에 관심을 가지는데, 사실 개별 인간의 생명이 잉태되는 초기 역시 매우 신비로운 과정이다.

예를 들어 어머니의 임신 초기, 자궁 내막은 일련의 변화를 겪으며 수정란의 착상과 태반 형성을 준비한다. 이를 착상 세포 반응(Decidual Cell Reaction, DCR)이라 하며 임신 초기 자궁 내막의 중요한 생리 과정 중 하나다.

뉴질랜드의 저명한 분자생물학자 마이클 덴턴(Michael Denton) 교수는 2016년 저서 《진화론: 여전히 위기 속의 이론》(Evolution: Still A theory in Crisis)에서 《세포 생리학 저널》(Journal of cellular physiology)의 논문 한 편을 인용하여, 이 논문이 발견한 생명 잉태 초기의 착상 세포 반응을 예로 들어 세포 분화 과정의 복잡성을 설명했다.¹⁸⁹

이러한 변화에는 세포의 형질 전환, 대형 다배체 착상 세포 형성, 세포질 내 글리코겐 및 지질 축적, 세포 간 접촉 및 연결의 변화, 그리고 세포 외부 구성 성분의 재구성이 포함된다. 이러한 변화들은 배아 형성을 위해 필요한 지지와 보호를 제공하며 배아의 정상적인 발육과 착상을 촉진한다.

간단히 말해 이러한 조직 전환은 한 종류의 세포 유형을 외관과 기능이 유사한 다른 세포 유형으로 전환하는 것이다. 이 과정에서 세포 내에는 대량의 에너지 물질과 특정 구조가 축적되며 세포 간 접촉과 연결도 변화한다. 이 전환은 자궁 내막에서 발생하며 동시에 세포 간 간극을 줄이고 기질 구조를 변화시키는 등 세포 외부 성분의 변화도 수반한다.

이 논문은 이 세포 분화 과정에서 수백 개의 유전자 발현 변화를 기록했다.

“우리는 322개의 유전자가 발현에서 현저한 차이를 보임을 발견했다…… 그중 312개는 이전에 탈락막화(decidualization)와 관련이 있다고 여겨지지 않았던 것들이다. 과다한 기능에 대한 분석은 단백질 합성, 유전자 발현 및 염색질 구조와 재구성이 탈락막화 과정에서 가장 관련 깊은 수정 기능임을 보여주었다. 관련 유전자들은 또한…… 분화, 세포 증식 및 신호 전달에도 (참여한다).”¹⁹⁰

“이토록 복잡한 세포 유형의 분화가 유전자 발현의 이처럼 많은 서로 다른 변화를 수반한다는 것은 놀라운 일이 아니다. 명백한 질문이 제기된다. 이러한 변화들이 다윈의 방식대로, 즉 유전자 1, 유전자 2, 유전자 3을 거쳐 유전자 322에 이르기까지 한 번에 하나의 유전자씩 발생했는가? 아니면 탈락막화와 관련된 독특한 유전자 발현 패턴이 내부 요인의 도약식 변화(per saltum, 라틴어로 ‘도약’이라는 뜻)에서 기원했을 가능성이 있는가?”

덴턴 교수가 언급한 이러한 도약식 변화는 돌발적인 변화이며, 명백히 다윈이 제시한 점진적 진화의 개념이 아니다.

사실이 증명하듯 세포의 분화 과정은 다윈이 상상했던 것보다 훨씬 더 복잡하다. 인류의 계획으로도 불가능한 상황에서 무작위 돌연변이가 어떻게 이 일련의 고도로 정밀하고 질서 있는 결과를 만들어낼 수 있었겠는가? 명백히 이것은 미리 정교하게 설계된 한 세트의 메커니즘이 아니겠는가?

2. 오묘함으로 가득 찬 DNA

인류 세포의 세포핵 내에는 독특한 생물 대분자 긴 사슬인 데옥시리보핵산(deoxyribonucleic acid), 영어 약자로 DNA가 있다. DNA 위에는 단백질 유전 암호를 코딩하는 수만 개의 파편이 있는데, 이는 정교하게 코딩된 지시 사항과 같으며 이 지시 사항의 용어는 ‘유전자’다.

이 지시 사항들은 번역된 후 세포의 서로 다른 단백질로 전환되어 각자의 독특한 기능을 수행한다. 생명의 그 어떤 신진대사와 후손 번성 능력도 모두 이 유전자에서 기원한다. DNA는 유전자의 운반체다.

2.1 ‘이중 나선’과 ‘초나선’

지난 70여 년 동안 과학자들은 DNA가 어떻게 비할 데 없이 우아한 방식으로 생명의 정보를 정밀하게 휴대하는지를 밝혀냈다.

20세기 가장 중요하고 널리 회자되는 과학 이야기 중 하나는 1953년 미국 생화학자 제임스 듀이 왓슨(James D. Watson, 1928—)과 영국 물리학자 프랜시스 크릭(Francis Crick, 1916—2004)이 《네이처》지에 처음으로 보고한 내용이다. 즉, DNA는 두 개의 상보적인 뉴클레오타이드 사슬로 구성되어 모든 생물 유전 정보를 휴대하며 변화무쌍한 생물 활동을 제어한다는 것이다.¹⁹¹ 이 이정표적인 사건은 현대 생물학이 분자생물학 단계로 진입했음을 상징한다.¹⁹²

DNA는 네 가지 서로 다른 뉴클레오타이드(아데닌, 사이토신, 티민, 구아닌)로 구성된다. 단일 인체 세포에는 32억 개의 뉴클레오타이드가 있으며 그것들은 정밀한 순서로 배열되어 최소 25,000종의 복잡한 효소와 단백질을 코딩하고 형성할 수 있다.¹⁹³

인체의 DNA는 네 개의 문자로 된 알파벳과 문법 규칙을 사용하여 풍부한 유전 정보를 저장한다. 이는 인류가 설계한 그 어떤 컴퓨터 언어도 훨씬 능가한다. 인간의 전체 게놈은 3,200,000,000(32억) 개의 유전 문자를 포함하고 있으니, 사람들이 DNA가 왜 유전 암호의 운반자가 될 수 있는지 이해하는 것은 어렵지 않다.¹⁹⁴

과학자들은 현재 인류에게 최소 약 20,000개의 유전자가 있음을 발견했다. 만약 사람의 세포 하나에 들어있는 DNA의 각 사슬을 펼치면 약 4센티미터(cm)이며, 46개의 DNA 사슬을 끝과 끝을 이으면 2미터(6피트)의 길이가 된다. 만약 인체 내 모든 세포의 DNA에 대해 유사한 작업을 수행한다면, 이 펼쳐진 사슬들은 670억 마일에 달하며 이는 우리가 달을 약 15만 번 왕복하는 거리와 맞먹는다.¹⁹⁵

이토록 긴 길이를 작은 세포핵에 다 넣을 수 없다. 따라서 DNA는 이중 나선 구조 위에 다시 뒤틀려 더욱 촘촘한 ‘초나선’이 되는데, 이는 마치 구식 전화선이 꼬인 뒤의 모습과 같다.

DNA의 초나선은 다층적인데, 여기에는 히스톤이라 불리는 한 세트의 단백질 주위를 감싸 DNA를 더욱 단단히 말아 염색체를 형성하는 과정이 포함된다. 결국 원래 4센티미터였던 DNA를 6마이크로미터(µm)를 넘지 않는 세포핵 속에 집어넣게 되는데, 이 만 배 가까운 압축 과정은 1,000미터 길이의 아주 가는 줄을 10센티미터 높이의 음료수 캔 속에 쑤셔 넣는 것과 같다.

이것은 단지 하나의 DNA 이야기일 뿐이다. 정상인의 각 체세포 내에는 23쌍, 46개의 염색체가 있다. 즉, 각 염색체는 유전자가 고도로 감기고 압축된 결과물이다.

실제로 DNA의 압축 과정은 매우 복잡하고 정교하며 다양한 메커니즘을 통해 실현되는데 여기에는 염색질의 형성과 조절도 포함된다. 염색질은 DNA, 히스톤 및 기타 조절 인자로 구성된 복잡한 구조다.

사람이 1,000미터 길이의 아주 가는 줄을 10센티미터 높이의 음료수 캔 속에 넣으려 한다면 온갖 지혜를 짜내야만 이룰 수 있는 복잡한 공정이다. 이토록 복잡하고 질서 있는 DNA 압축 포장 과정이 만약 지혜로운 설계자의 참여가 없었다면 어찌 가능했겠는가?

2.2 생물학의 중심 원리

생명의 정보가 DNA에서 전사되어 RNA를 생성하고, RNA가 다시 단백질로 번역되는 것, 이것이 분자생물학에서 유명한 ‘중심 원리’다.

단백질 생성 과정에는 많은 종류의 독특한 단백질과 보조 인자의 참여가 필요하며 그 안에는 최소한 두 개의 핵심 단계가 포함된다.

첫 번째 단계는 ‘전사’라고 불린다. 이는 DNA를 템플릿으로 삼아 일치하는 메신저 RNA 사슬을 만드는 것인데, 이 사슬은 유사한 뉴클레오타이드와 약간 다른 당 분자로 구성된다.

두 번째 단계는 ‘번역’이라고 불린다. 이때 메신저 RNA(mRNA) 사슬은 세포핵을 나와 세포질로 들어가 리보솜과 협력하여 단백질로 번역된다. 이 과정에서 리보솜은 메신저 RNA의 코돈에 따라 특정 운반 RNA(tRNA)가 아미노산을 합성 중인 단백질 사슬의 대응하는 위치로 전달하도록 조율함으로써 단백질 합성의 정확성을 보장한다.

세 개의 특정 뉴클레오타이드가 하나의 코돈을 구성하며 각 특정 아미노산은 하나의 코돈에 대응한다. 일련의 코돈은 결국 긴 아미노산 사슬로 번역 합성된다. 이것이 단백질의 1차 구조이며 이후 특정 3차원 구조를 가진 기능적 단백질로 접힌다.

인체 세포 유전자가 코딩하는 25,000종의 단백질은 수천 가지 기능을 수행하는데, 여기에는 표면으로부터의 신호 전달, 특정 전해질 농도를 매우 엄격한 한계 내로 유지하는 것, 에너지의 저장과 이용, 단백질 제조 및 세포 분열 등이 포함된다. 요컨대 각 세포 내의 DNA는 세포 내에서 정교하게 조율되고 상호 연관된 기능의 생성과 처리를 책임진다.

이는 단순히 유전자 염기쌍의 정보 저장만을 이야기한 것이다. 만약 히스톤, 염색체의 3차원 구조, 그리고 DNA 수식에 대한 후성유전학, 전사 후 번역 단백질 발현 수식 등을 고려한다면 그 안에 포함된 생명의 정보는 거의 무궁무진하다.

2.3 ‘닭’과 ‘달걀’의 난제

비록 미국 생물학자 밀러(Stanley L. Miller) 등이 수행한 무기물로부터 생물 분자를 합성하는 모사 실험의 장면이 원시 대기에서 발생했다고 가정하더라도, 즉 아미노산 등이 원시 대기에서 무기물로부터 생성될 수 있다고 가정하더라도 이는 생명의 기원과는 여전히 먼 거리가 있다.

이는 진화론이 단백질과 DNA의 생성 시점에 대한 논리적 관계를 설명할 수 없기 때문이다.

생물의 신진대사는 유전자에 의해 조절된다. 유전자는 염색체의 파편이다. RNA에 의존해 번식하는 소수의 원핵생물(주로 식물 바이러스)을 제외하고 대부분의 생물은 모두 DNA 복제를 통해 번식한다. 따라서 생명을 탄생시키려면 우선 DNA(또는 RNA)를 생성해야 한다. 가장 단순한 생물인 박테리오파지(세균을 잡아먹는 바이러스)는 주로 하나의 껍질과 내부의 DNA 분자로 구성되어 있는데, DNA의 자연 형성에는 두 가지 커다란 난관이 따른다.

복잡한 것은 DNA 긴 사슬 분자 내 뉴클레오타이드 배열의 순서다. DNA는 바로 이 네 가지 뉴클레오타이드의 서로 다른 배열 순서를 통해 서로 다른 유전자를 생성하며, 이로부터 서로 다른 단백질 및 기타 생명 필수 화합물을 생성하고 나아가 서로 다른 생물학적 형질을 발전시킨다.

이 네 가지 뉴클레오타이드가 DNA 분자 내에서 서로 다르게 배열 조합될 가능성은 매우 거대하여 사람들의 상상을 훨씬 초월한다. 그러나 이 거대한 배열 조합의 가능성 중에서 오직 단 하나의 가능성만이 첫 번째 생명을 탄생시킬 수 있다. 무작위로 이 정확한 조합이 생성될 가능성은 어떠할까?

진핵생물 내 단백질의 평균 길이는 361개의 아미노산이며 세균은 267개, 고균은 247개다¹⁹⁶. 각 아미노산은 모두 DNA 긴 사슬 위 세 개의 연속된 뉴클레오타이드(‘코돈’이라 불림)에 의해 결정되고 코딩된다. 340개의 아미노산으로 구성된 중간 크기의 단백질 분자 하나는 약 1,000개의 뉴클레오타이드를 포함한 DNA에 의해 코딩되어야 한다.

설사 자가 조직 패턴이 존재한다 하더라도 DNA는 오직 네 가지 뉴클레오타이드로만 구성되기에 DNA 분자의 뉴클레오타이드는 서로 다른 배열 조합을 가지며 총 4¹⁰⁰⁰(10⁶⁰⁰에 해당)종의 서로 다른 조합 방식이 존재한다. 이 숫자가 도대체 얼마나 큰 것인가?

우리가 초당 하나의 배열 방식을 점검하는 속도로 이 서로 다른 DNA 배열 방식들을 탐색한다고 가정해 보자. 지금부터 시작해 초당 하나의 배열 조합을 점검하는 속도로 지속한다 하더라도 전체 우주의 수명(우주는 약 138억 년 존재했으며, 매년 365일, 매일 24시간, 매시간 60분, 매분 60초이므로 우주는 약 138억 년 × 365일 × 24시간 × 60분 × 60초 = 약 4.35×10¹⁷초, 기껏해야 10¹⁸초를 초과하지 못한다)이 경과한다 해도 이는 10⁶⁰⁰과 비교하면 아주 작은 끝자리에도 미치지 못한다.

이는 DNA 분자가 무작위 조합 방식으로 생성되는 것이 근본적으로 불가능함을 의미한다.

사람들이 가장 단순한 원핵생물에서 보는 DNA 분자도 수천 개의 뉴클레오타이드를 포함하고 있다. 우주의 나이가 아무리 길고 ‘진화’ 속도가 아무리 빠르다 하더라도 단순히 무작위 조합에 의존해 첫 번째 생명에 필수적인 DNA 분자를 생성할 가능성은 거의 제로에 가깝다.

둘째, DNA 분자가 형성될 때 각종 효소의 참여가 필요한데 효소는 단백질의 일종이다. 하지만 단백질은 DNA 사슬 위 유전자의 지시 아래에서만 합성될 수 있다.

‘달걀이 먼저냐 닭이 먼저냐’는 문제와 마찬가지로, 첫 번째 생명이 탄생할 당시 DNA 분자가 먼저 있었을까, 아니면 이 DNA 형성 시 반드시 필요한 단백질(효소)이 먼저 있었을까? 답은 ‘반드시 두 가지가 동시에 갖춰져야 하며 어느 하나라도 없어서는 안 된다’는 것이다. 이 회피할 수 없는 사실은 사람들에게 만약 ‘조물주’가 이미 생명 설계의 청사진을 가지고 생명 탄생에 필수적인 부품들을 미리 준비하지 않았다면 그 어떤 생명도 근본적으로 탄생할 수 없었음을 알려준다.

2.4 비할 데 없는 저장 우위

단백질이나 뉴클레오타이드가 자발적으로 형성될 수 있다는 증거가 부족한 것 외에도 다윈 진화 가설의 극복할 수 없는 또 다른 문제는 DNA가 포함하고 있는 복잡한 정보에 있다.¹⁹⁷

DNA가 데이터를 저장하는 면에서 많은 명확한 우위를 가지고 있기에 과학자들은 줄곧 DNA의 데이터 저장 방식을 학습하여 인류의 데이터 저장 솔루션을 최적화하려 시도해 왔다. 2012년 하버드 대학교 유전학자 조지 처치(George Church, 1954—) 박사의 연구에 따르면 DNA 1그램당 1.28페타바이트(PB)를 저장할 수 있음을 발견했다.¹⁹⁸

화학자 조나단 사파티(Jonathan Sarfati)는 이렇게 설명했다. “바늘머리 크기의 DNA 속에 저장할 수 있는 정보량은 이를 종이에 인쇄했을 때 그 두께가 지구에서 달까지 거리의 500배에 해당한다.”¹⁹⁹

중국의 IT 기업 360의 창립자 저우훙이(周鴻禕)는 2022년 ‘소후(搜狐) 재경 포럼’ 비디오 강연에서 이러한 관점을 표명했다. “나는 역시 조물주가 있다고 믿으며 진화론은 별로 믿지 않는다. DNA 나선은 그 저장 능력 면에서 볼 때 1그램의 DNA가 1EB의 데이터를 저장할 수 있는데, 나는 현재 수십만 대의 서버를 써서 2EB의 데이터를 저장하고 있으니 완전히 비교가 안 된다. 인공지능을 말하자면 예를 들어 딥러닝 알고리즘이 쥐 한 마리의 능력을 시뮬레이션하려면 아마도 작은 마을 하나 분량의 전력이 필요할 것이다. 하지만 사람의 뇌는 이토록 영리하면서도 고작 25와트 전력만 소모하며 기껏 써봐야 50와트 정도다. 하지만 인공지능 딥러닝이 만약 여기 앉아 있는 우리 개개인의 에너지를 시뮬레이션할 수 있다면 아마 지구 전체의 에너지를 소모해도 모자랄지 모른다. 결국 이 세상이 돌아갈 수 있느냐는 완전히 에너지 소모에 달려 있다고 본다.”

1EB =10⁹GB, 즉 10억 배의 GB이며 이는 현재 단계의 최고 사양 iPhone X 휴대폰 저장 능력의 약 400만 배에 해당한다. 디지털 자료 저장 면에서 DNA 저장 기술은 전통적인 저장 방법과 비교해 비길 데 없는 많은 우위를 가지고 있다.

저우훙이는 비록 문장이 짧고 많은 논술은 없었지만, 그의 몇 마디 말은 사람들에게 깊은 생각 거리를 던져주는 화두를 짚어냈다. 인체 DNA에 깃든 지혜와 인공지능의 지혜는 하늘과 땅 차이라는 점이다.

앞서 DNA가 다윈의 진화 메커니즘을 통해 자발적으로 생성될 수 없음을 충분한 데이터로 증명했으며, 또한 인공지능이 아무리 자연적으로 노력한다 해도 DNA에 깃든 지혜와 능력에는 비길 수 없음을 보았다. 그렇다면 어떤 지혜로운 생명이 인체의 오묘함이 무궁무진한 DNA를 설계하고 창조했겠는가?

2.5 진화론을 마비시키는 DNA의 복잡함

DNA의 복잡한 코딩 정보, 믿기지 않는 DNA 구조, 그리고 설명하기 어려운 수십억 개의 뉴클레오타이드에 깃든 거대한 코딩 정보에 기반하여 다음과 같은 합리적인 결론을 내릴 수 있다. ‘자연 선택, 점진적 진화’라는 다윈의 이론으로 생명의 화학적 기원을 설명하는 데에는 심각한 실현 가능성 문제가 존재한다.

서로 다른 종 사이에는 유전자가 매우 다르다. 다윈의 무작위 돌연변이 가설에 따르면 대부분의 돌연변이는 무작위적이며 그 안에서 아주 작은 확률이 있어야만 의미 있는 돌연변이 하나가 발생할 수 있다. 의미 있는 돌연변이 하나가 생존하고 대를 이어 안정화되려면 또한 많은 소확률 사건들을 극복해야 한다. 의미 있는 유전자 돌연변이 하나가 발생하는 것도 이토록 소확률인데, 그 많은 유전자 돌연변이가 동시에 발생하여 누적되는 것은 천문학적인 숫자가 된다.

진화 가설이 묘사하는 그런 우연하고 미세하며 수백만 년을 거쳐 축적된 변화의 속도는 너무 느려서 생물계의 과거 역사 속에서 발생한 기이한 변화들을 설명할 수 없다. 진화 가설은 인체 시스템, 세포, 생물 대분자 등 여러 층위의 정교한 복잡성 앞에서 거의 마비 상태다.

미국 생화학자 베히 교수는 일찍이 이렇게 말했다. “현대 생화학이 발견한 세포의 거대한 복잡성 앞에서 과학계는 마비 상태에 빠졌다. 하버드 대학교, 미국 국립보건원(NIH)이나 미국 국립과학원(NAS)의 그 어떤 과학자도, 그 어떤 노벨상 수상자도—그 누구도 세균의 편모, 사람의 시력 또는 혈액 응고가 어떻게 발생했는지, 혹은 그 어떤 복잡한 생화학적 과정이 어떻게 다윈주의적 방식으로 발전했는지 상세히 설명할 수 있는 사람은 전혀 없다. 하지만 우리 인간은 여기 존재하고 식물과 동물도 여기 존재하며 복잡한 시스템도 여기 존재한다. 이 모든 것들은 어떤 방식으로든 이곳에 왔다. 그렇다면 다윈주의적 방식이 아니라면 과연 어떻게 발생한 것인가?”²⁰⁰

일찍이 유명한 무신론자 중 한 명이었던 영국의 안토니 플루(Sir Antony Flew) 경²⁰¹은 말했다. “나는 DNA 재료가 수행하는 역할이 생명에 필요한 배열의 거의 믿기지 않는 복잡성을 생성함으로써, 이러한 극도로 다양한 요소들이 함께 조화롭게 작동하도록 하는 데 반드시 이러한 지혜의 참여가 있어야 함을 보여주었다고 생각한다.”²⁰²

우리가 어떤 방에 들어갔을 때 눈앞에 펼쳐진 광경이 모든 물건이 정연하게 놓여 있고 마치 정성껏 그린 그림처럼 각 요소가 딱 알맞은 위치에 있다면, 우리의 직관은 이곳에 분명 관리하는 사람이 있을 것이라고 알려준다. 이 방은 관리의 분위기를 풍기며 마치 보이지 않는 수호자가 뒤에서 세심히 보살피고 있는 듯하다. 모든 것이 적절히 배치되어 추호의 혼란이나 무질서함이 없다.

우리는 이 방의 관리자가 조직의 명수이며 탁월한 설계 능력을 갖추고 있음을 상상할 수 있다. 그는 아마도 많은 시간과 심혈을 기울여 각 물건의 위치를 세심히 선택하고 그것들이 서로 호응하며 쉽게 찾아질 수 있도록 보장했을 것이다.

이 방은 마치 하나의 미시적인 우주처럼 질서의 매력과 인류의 지혜를 보여준다. 이는 설계자, 창조자 및 세심한 보살핌을 주는 자에 대한 찬사다.

인체의 신비로움과 DNA의 오묘함은 사람으로 하여금 감탄하지 않을 수 없게 만든다. 이 배후에는 반드시 다른 지혜로운 생명(‘조물주’)의 참여가 있었기에 인체의 각 층위에서 이토록 신비롭고 오묘한 구조와 기능을 보여줄 수 있는 것이다!

(계속)

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https://www.goodreads.com/author/quotes/143385.Antony_Flew

《‘진화론’ 투시》 집필팀

 

원문위치: https://www.zhengjian.org/node/284317