【정견뉴스】
《‘진화론’ 투시 제3장 (중)》
에포크타임스 특집: ‘진화론’ 투시 (에포크타임스)
유전자는 생명의 분자 차원 부호이자 생명을 구성하는 초석이며, 생물체의 유전 정보를 담고 있다. 유전자는 무척 복잡한 방식으로 각종 특징과 기능, 행위를 조합하여 각 생물만의 독특한 이야기를 엮어낸다. 생명의 기원을 이해하는 데 있어 유전자의 중요성은 두말할 나위가 없다.
비유를 들자면, 각 생명은 한 권의 이야기책과 같고 유전자는 책 속의 글자 하나하나와 같다. 이 글자들이 서로 다른 순서로 배열되어 단어를 형성하고, 나아가 문장과 단락으로 조합된다.
만약 생명의 기원을 명확히 규명하고 생명이라는 이야기책을 읽어내려 한다면, 반드시 책 속 단어 하나하나와 문장 한 마디의 의미를 읽어낼 수 있어야 한다. 즉, 분자 차원의 부호인 유전자를 해독해야만 생명의 내력을 파악할 수 있다.
수많은 유전자 연구는 다윈 원판 진화 가설의 종의 진화, 자연 선택, 무작위 돌연변이 개념이 유전자 차원에서는 근거가 없음을 보여준다. 유전자 연구 결과는 다윈 원판 진화 가설과 완전히 상반되는 결론을 나타내며, 다시 한번 진화 가설을 철저히 부정했다.
3. 진화와 배치되는 유전자
우리는 앞선 장에서 과학적 사실을 열거하며 논리적으로 다윈 진화론 원판이 성립될 수 없는 가설임을 논증했다.
주요 증거로는
첫째, 부분으로 전체를 판단함.
둘째, 개념의 혼동.
셋째, 검증 실패.
넷째, 자연법칙 위반.
다섯째, 사람은 원숭이가 변한 것이 아님.
여섯째, 서서히 진화한 것이 아니라 갑자기 폭발함.
일곱째, 자연 선택이 아니라 의도적 설계임.
여덟째, 구조적 퇴화처럼 보이지만 실제로는 큰 용도가 있음.
아홉째, 잔혹한 경쟁이 아니라 공생과 호혜임.
열째, 과학적 사실이 아니라 기만과 조작임.
열한째, 생명의 복잡성과 고효율성이 진화를 직접 부정함 등이 있다.
제3장 (상)에서는 면역, 신경, 세포, DNA 등의 사례를 통해 인체의 다층적이고 다차원적인 정교한 구조와 지혜롭고 신기한 기능을 논증했다. 이는 진화 가설로는 도저히 설명할 수 없는 부분이다.
유전학과 유전자 연구가 심화됨에 따라 다윈의 진화 가설이 미시적인 유전자 차원에서도 설 자리가 없다는 사실이 점점 더 드러나고 있다. 방대한 현대 유전자 연구 성과는 이 진화 가설에 대해 의문의 여지가 없는 직접적인 도전을 형성했다. 사실 분자생물학의 연구 성과는 전방위적, 다각도적, 종합적으로 진화 가설에 ‘치명타’를 가했으며 근본적으로 진화 가설을 부정했다.
유전자에 관해 말하자면, 1859년 다윈이 진화 가설을 제기했을 때 사람들은 유전자의 개념조차 전혀 몰랐다. 그 후 거의 백 년이 지나서야 여러 세대의 과학자들이 지속적인 과학 실천을 거쳐 유전자의 구조와 기능을 서서히 발견했고, 이로써 분자 차원의 생명 신비를 점차 밝혀내게 되었다.
1879년, 독일 생물학자 발터 플레밍(Walther Flemming, 1843—1905)이 처음으로 염색체의 존재를 발견했다. 그는 현미경을 사용하여 세포 분열 과정 중의 염색체를 관찰하고, 염색체가 유전 과정에서 담당하는 중요한 역할을 기술했다.²⁰³
1856년부터 1863년까지 오스트리아 수도사 그레고어 요한 멘델(Dr. Gregor Johann Mendel, 1822—1884)은 수도원 정원에서 완두콩 교배 실험을 진행했다. 이 8년 동안 멘델은 완두콩 식물의 유전 특징을 관찰하고 유전의 기본 법칙을 발견했다. 즉, 유전자는 쌍으로 존재하며 생물의 기능을 결정하고 서로 다른 우열을 가진다는 점이다. 유전자가 독립된 단위로서 대대로 전해진다는 이 연구 결과는 후에 멘델의 유전 법칙으로 불리게 되었다.²⁰⁴
1902년에 이르러 독일 세포학자 테오도어 하인리히 보베리²⁰⁵(Theodor Heinrich Boveri, 1862—1915)와 미국 유전학자 월터 서턴²⁰⁶(Walter S. Sutton, 1877—1916)은 각각 독자적인 연구를 통해 염색체가 유전 인자의 운반체라는 결론을 내렸다. 그들의 연구는 염색체와 유전 인자의 연관성에 대한 핵심 증거를 제공했다.
1915년, 미국 생물학자 토머스 헌트 모건(Thomas Hunt Morgan, 1866—1945)은 초파리 유전을 심층 연구하여 유전자가 염색체의 특정 위치에 자리 잡고 있으며 해당 유전 형질을 책임진다는 사실을 발견했다. 모건의 작업은 유전학을 세우는 데 결정적인 역할을 했으며, 이로 인해 그는 1933년 노벨 생리의학상을 받았다.²⁰⁷
특히 1953년 미국 생화학자 제임스 듀이 왓슨(James D. Watson, 1928—)과 영국 물리학자 프랜시스 크릭(Francis Crick, 1916—2004)이 DNA의 이중 나선 구조를 발견하면서 비로소 사람들은 유전자가 생물체의 유전 특징을 결정하는 기본 단위임을 알게 되었다.²⁰⁸
3.1 유전자 연구는 ‘종의 진화’를 지지하지 않아
다윈 원판 진화론의 핵심 가설은 두 가지를 포함한다.
첫째, 모든 종은 하나의 공통 조상에서 유래했으며 한 종에서 다른 종으로 진화해 왔다.
둘째, 생물 사이에는 생존을 위한 경쟁이 존재하며 자연 선택을 통해 적자생존이 이루어진다.
예나 지금이나 사람들은 다윈 원판 ‘진화’ 가설을 지지할 만한 기초를 조금도 찾지 못했다. 방대한 유전자 연구의 새로운 발견이 끊임없이 나타나고 있음에도 다윈 원판 ‘종의 진화’를 지지하는 근거는 여전히 찾을 수 없다. 그러나 다윈 이론의 지지자들은 여러 이유로 ‘진화 가설’을 포기하려 하지 않고, ‘진화론’의 원래 의미를 끊임없이 바꾸어 다윈주의를 ‘신(新)다윈주의’라는 이름으로 탈바꿈시켰다. 이는 사실 자신도 모르는 사이에 원판 다윈 진화 가설의 내용을 바꾼 것이다.
예를 들어 그들이 제기한 무작위 돌연변이는 종의 유전자 돌연변이가 무작위로 일어나며 환경의 선택 아래 새로운 종이 탄생한다고 가정한다. 그렇다면 유전자 돌연변이가 생물을 한 종에서 다른 종으로 진화하게 할 수 있는가? 혹은 유전자 돌연변이가 생물을 단순한 상태에서 복잡한 상태로 변하게 할 가능성이 과연 있는가?
유전자 연구 사실은 이것이 완전히 불가능함을 말해준다. 그 원인 분석은 다음과 같다.
3.1.1 대다수 유전자 돌연변이는 해롭다
사람들은 유전자 돌연변이가 좋은 것이라고 오해할 수 있으나 사실은 정반대다. 대다수 유전자 돌연변이는 해로우며 유익한 돌연변이는 일반적으로 드물어 보통 1%를 넘지 않는다.²⁰⁹
19세기 독일 병리학자 루돌프 피르호(Prof. Dr. Rudolf Virchow, 1821—1902)는 병리학적 전문 각도에서 일찍이 분석하기를, 정상적인 생리 상태에서 벗어난 모든 사건은 곧 병태적 사건이라고 했다.²¹⁰
고도로 정밀한 컴퓨터나 텔레비전의 부품 하나를 마음대로 바꾼다면 제대로 작동하겠는가? 아마 고장이 날 것이다. 하물며 우리 인체 세포와 유전자의 정밀하고 복잡한 정도는 정밀 기기를 훨씬 능가한다. 만약 유전자 돌연변이가 발생한다면 그 결과는 불 보듯 뻔하며 대개 해롭다.
다윈의 진화 가설에 따르면 한 종에서 다른 종으로 도약하기 위해서는 반드시 대량의 유전자가 동시에 돌연변이를 일으켜야 한다. 그런데 대량의 유전자가 동시에 돌연변이를 일으켜 이탈하는 것은 본래 정상적이고 건강한 종에게 있어 심각하고 치명적인 질병이다. 그 결과는 진화는커녕 사망에 이를 뿐이다.
대부분의 유전자 돌연변이가 해롭기 때문에 부호화 오류가 나타나면 생명체 자체에 이를 복구하는 기제가 작동한다. 이는 유전자의 안정을 유지하려는 기제다. 이러한 안정 복구 기제는 다윈 진화 가설로는 더욱 설명할 수 없는 부분이다.
미국 미생물학자 리처드 렌스키(Richard Lenski)는 1988년부터 대장균 배양 실험을 시작하여 6만 세대 이상의 번식을 관찰했다. 그는 방대한 유전자 데이터를 통계 분석하여 일부 돌연변이가 유익하지 않으며 심지어 해롭다는 결론을 내렸다.²¹¹
3.1.2 유전자 돌연변이는 신종을 만들어낼 수 없다
대부분 유전자 돌연변이가 해롭다는 점에 더해 돌연변이가 같은 방향으로 끊임없이 이어져야 한다는 조건까지 고려하면, 단순한 생물이 돌연변이를 통해 복잡한 생물로 진화하는 것은 극도로 어렵다.
제1장에서 언급한 2018년 《사이언스》(Science)지에 발표된 논문에 따르면, 유인원과 인간의 유전체 전체 유사도는 80%를 넘지 않는다.²¹² 즉 최소 20%의 불일치가 존재하는데, 유사도가 1% 낮아질 때마다 중성 돌연변이율의 역수만큼의 진화 시간이 필요하다. 현재의 중성 돌연변이율은 세대당 1억~10억 염기쌍당 하나가 발생하는 수준이다.²¹³ 따라서 20%의 불일치가 나오려면 20억～200억 세대가 필요하다. 원숭이가 5년마다 한 세대를 번식한다고 가정하면 최소 100억에서 1000억 년의 시간이 필요한데, 현재 과학계가 추정하는 우주의 역사는 138억 년이다. 다윈 진화론에 따르면 인류의 진화는 우주 후기에 나타났으므로 시간상으로 볼 때 근본적으로 불가능하다.
결론적으로 어떤 각도에서 분석하고 추론하든 유인원이 사람이 되는 것은 근본적으로 불가능하다.
또한 우리는 앞서 단백질, 유전자, 세포, 기관에서 계통에 이르기까지 생물체의 모든 층위 구조와 기능이 매우 복잡함을 증명하는 수많은 사례를 들었다.
생물체의 어떤 단백질 분자나 유전자 단편도 마치 맞춤 제작되어 정교하게 설계된 듯하며, 각 아미노산과 뉴클레오타이드의 종류와 순서는 함부로 바뀔 수 없다. 단 하나만 바뀌어도 단백질이나 유전자 전체의 기능을 잃을 수 있다.
우리는 단백질 하나나 유전자 단편 하나를 영어 문장 한 단락에 비유할 수 있다. 이 단락에는 많은 글자가 있고 이 글자들의 조합에는 의미가 있어 마음대로 고칠 수 없다.
단순한 단세포 생물의 유전자는 매우 적어 얇은 초등학교 교과서로 상상할 수 있다. 반면 인간의 유전자량은 매우 방대하여 그 내용은 대영백과사전과 같다. 유전자 무작위 돌연변이 기제만으로 어떻게 그 많은 신종 필수 유전자를 늘릴 수 있겠는가? 이는 매우 이상하며 절대 불가능한 일이다. 그 가능성은 마치 원숭이가 타자기 앞에서 목적 없이 글자를 쳐서 초등학교 교과서 내용을 대영백과사전으로 고쳐 쓰기를 기대하는 것과 같다.
유전자 돌연변이는 ‘소진화’, 즉 종의 범위 내에서의 유전자 변이를 일으킬 수 있다. 예를 들어 사람의 키가 변하는 등의 세부 형질 변화다. 그러나 이 내포를 혼동하여 유전자 돌연변이가 ‘대진화’, 즉 종의 변천을 일으킬 수 있다고 믿는 것은 마치 아라비안 나이트처럼 완전히 불가능한 일이다.
3.1.3 생명의 주선율은 퇴화
봄에 곡식 한 알을 심어 가을에 만 개의 열매를 거두듯, 모든 돌연변이 실험은 돌연변이가 없는 적은 양의 부모 세대 세포, 즉 씨앗에서 시작된다. 한 세대 혹은 여러 단계의 세포 복제, 분열, 성장을 거친 후 실험자는 후손에서 모본과 다른 돌연변이가 얼마나 발생했는지 관찰한다.
유전자 돌연변이율은 세포 복제 과정에서의 유전 물질 오류율이다. 성장과 복제가 일어나는 동시에 오류가 발생한다. 생명의 번식은 그치지 않고 돌연변이도 멈추지 않는다. 생식 세포 분열 및 복제에서 나타나는 모든 새로운 돌연변이는 의미가 있으며 모두 계산되어야 한다. 문제는 대부분의 돌연변이 연구 실험이 생식 세포에서 마지막에 나타나는 소량의 독립적인 돌연변이만을 고려한다는 점이다. 이러한 돌연변이는 돌연변이에 대한 고전적 관념 및 독립적, 무작위적, 희소성 가설에 부합하기에 보물처럼 여겨지며 정밀하게 계산된다.
그러나 초기 단계에서 부모 세대와 가까운 시기에 발생한 돌연변이는 후기 돌연변이만큼이나 중요하며 그 영향력과 작용은 오히려 더 크다. 하지만 이들은 새로운 돌연변이에 대한 고정 관념에 어긋날 수 있다는 이유로 흔히 체계적으로 무시되거나 잘못 계산된다. 이러한 초기 돌연변이는 자주 군발(Cluster)적으로 나타나는데 많은 유전자 돌연변이 연구에서 거의 도외시된다.
현재 생물 유전학의 대다수 돌연변이율 측정 실험에는 체계적 편향과 누락이 존재한다. 이로 인해 돌연변이율과 돌연변이의 보편성, 위력, 강도, 수량을 크게 저평가했다. 기본 매개변수의 심각한 편향으로 인해 대부분 진화 가설 모델의 근간이 흔들리고 있으며, 진화의 가능성 여부를 재평가해야 할 처지에 놓였다.²¹⁴
미국 볼링그린 주립대학교 생물학과의 론 우드러프(Ron Woodruff) 교수와 화이하이잉(懷海鷹) 박사, 그리고 오클라호마 대학교 동물학과의 제임스 N. 톰슨(James N Thompson Jr) 교수가 초파리 세대 전승 중의 자발적 돌연변이를 연구한 결과, 10,000개 이상의 초파리 X염색체를 선별하는 과정에서 194개의 새로운 자발적 열성 치사 돌연변이를 발견했다. 그중 76개는 2개에서 19개에 이르는 군발 돌연변이였다. 즉, 치사성 돌연변이의 39.2%가 군발 돌연변이임을 발견한 것이다. 이는 매우 보수적인 추정치이며 실제 현실에서 이 비율은 훨씬 더 높다. 군발 돌연변이 현상이 매우 보편적이기 때문이다.²¹⁵
인터뷰에 참여한 연구자 중 한 명인 화이하이잉 박사는 다음과 같이 견해를 밝혔다.
“고전적인 돌연변이율 측정은 사실 사람들의 관념에 부합하는 작은 부분의 점 돌연변이만을 통계 낸 것입니다. 생물체의 실제 돌연변이율은 훨씬 높습니다. 마치 그물로 물고기를 잡을 때 그물코보다 큰 물고기만 잡히고 작은 물고기는 빠져나가는 것과 같습니다. 사실 바다에는 큰 물고기보다 작은 물고기가 훨씬 많습니다. 비록 이러한 돌연변이들이 다루기 까다롭고 통계 분석이 어렵다 하더라도 무시해도 좋다는 뜻은 아닙니다.”
“예를 들어 생식 세포의 1000번 분열 중 앞선 999번의 체세포 분열은 모두 무시되고 마지막 한 번의 감수 분열만 계산됩니다. 따라서 실제 돌연변이율은 최소 수십 배 이상 저평가된 것입니다.”
“우리는 돌연변이의 힘을 크게 저평가했습니다. 만약 누락된 것이 수십 배의 유전자 돌연변이이고 대부분의 유전자 돌연변이가 해롭다면, 생명이 안정을 유지하는 것조차 매우 어려울 것입니다. 그러므로 생명의 주선율은 퇴화입니다.”
결론적으로 유전자 돌연변이 방식에 따르면 최종 귀착지는 진화가 아니라 자연 멸종이어야 한다. 즉 종이 탄생한 후 내재 기제는 끊임없이 파괴되는 것이며 다윈이 생각한 식의 진화는 아니다. 이는 근본적으로 다윈의 진화 사상을 부정한 것이다.
3.2 ‘자연 선택’을 흔드는 ‘중성 돌연변이’
새로 발생하는 유전자 돌연변이의 대부분은 해롭다. 반면 오랫동안 남아 다음 세대로 전해지는 유전자 돌연변이는 사실 대부분 중성이다. 이 두 사실은 겉보기에 모순되는 듯하나 그렇지 않다.
1968년 일본의 집단 유전학자이자 진화 생물학자인 기무라 모토(木村資生, 1924—1994)는 중성 이론을 제기했다. 그는 종 내의 차이가 주로 중성 돌연변이에 의해 발생하며, 대부분의 유전자 돌연변이는 중성이거나 해롭고 아주 적은 부분만이 유익하다고 보았다.²¹⁶
기무라는 변이가 중성이라는 것이 생물학적 기능이 없음을 의미하는 것이 아니라, 환경 앞에서 변이된 유전자와 변이되지 않은 유전자의 차이가 없음을 뜻한다고 설명했다. 변이가 중성일 때 개체의 생존과 번식을 촉진하는 면에서 동일한 효능을 가진다. 중성 돌연변이는 자연 선택의 영향을 받지 않으며 그 보존과 소멸은 무작위적이다.
다윈의 적자생존과 기무라의 중성 돌연변이의 차이를 비유로 설명하자면 이렇다. 한 무리의 사람들이 복권을 사러 갔을 때, 다윈은 가장 강한 사람이 당첨되고 다른 사람은 당첨되지 않는다고 보았다. 즉 선택적 편향이 있다는 것이다. 반면 기무라는 당첨 여부가 그 사람의 강함이나 피부색, 재력과는 무관하며 선택적 편향이 없다고 보았다. 당첨 여부는 이른바 운이라는 알 수 없는 요인에 달려 있다는 것이다.
즉 중성 돌연변이 이론에 따르면 특정 유전자가 보존될 수 있느냐는 환경의 선택이 아니라 운에 달려 있다.
1969년 생물학자 잭 레스터 킹(Jack Lester King)과 토머스 주크스(Thomas Jukes)는 《사이언스》지에 〈비다윈적 진화론〉(Non-Darwinian Evolution)을 발표하여 수많은 분자생물학 실험과 자료로 중성 이론을 긍정했다.²¹⁷
그들은 논문 제목 아래 커다란 글자로 “단백질의 대다수 진화와 변화는 중성 돌연변이와 유전적 부동에 의한 것일 수 있다”라고 썼다. 또한 “DNA의 모든 혹은 대부분의 변화가 반드시 다윈의 자연 선택 작용에 의한 것은 아니다”라고 지적했다.
1983년 기무라는 자신과 동료 오타 도모코(太田朋子) 등의 연구 성과를 포함한 여러 과학자의 기여를 정리하여 《분자 진화의 중성 이론》(The Neutral Theory of Molecular Evolution)이라는 책과 후속 논문을 출간했다.²¹⁸ 현재 이 책은 고전으로 여겨지며 중성 이론을 분자 진화의 패러다임으로 확립시켰다. 여기서의 분자 진화는 실질적으로 분자 변이를 뜻한다.
중성 돌연변이 과정에서 어떤 변이가 남고 어떤 변이가 사라지는지는 자연 선택이 아닌 전적으로 기회에 달렸다. 자연 선택의 작용을 전혀 받지 않으므로 사실상 자연 선택을 부정한 것이며 따라서 이 이론은 비다윈주의적이다. 이것이 유전체가 어떻게 변하는지를 설명함에 있어 자연 선택 이론과 중성 이론의 차이점이다.
후에 기무라의 제자이자 동료인 오타 도모코는 약하게 해로운 유전자 돌연변이도 중성 돌연변이처럼 집단 내에 확산될 수 있다는 근중성 이론(nearly neutral theory of molecular evolution)을 제기했다.²¹⁹ 많은 돌연변이가 보통 중성이거나 약간 해롭다는 점을 고려할 때, 근중성 이론은 중성 이론이 설명할 수 있는 돌연변이 범위를 현저히 넓혔다.
2019년 영국의 집단 유전학자 데버러 찰스워스(Deborah Charlesworth, 1943—)와 진화 생물학자 브라이언 찰스워스(Brian Charlesworth, 1945—), 미국의 유전학자 마이클 린치(Michael Lynch, 1951—) 등 저명한 유전학자들은 《에볼루션》(Evolution)지에 공동으로 글을 발표하여 50년 전 기무라와 오타가 제기한 기본 사상이 참으로 옳다는 것이 명백해졌다고 보았다.²²⁰
2019년 《셀》(Cell)지의 표지 논문인 〈이완된 선택은 돌연변이 부하를 증가시켜 수명을 단축시킨다〉는 유전체 서열 분석을 통해 돌연변이 축적 효과를 확인했다. 즉 근중성 돌연변이의 축적이 건조한 환경과 습한 환경의 근연종 사이에 현저한 차이를 만들었다는 것이다. 이 연구는 유전체 차원에서 분자 진화의 중성 이론을 입증했으며 종 내의 차이가 환경 압력에 의한 자연 선택에서 온 것이 아님을 설명했다.²²¹
분자 수준에서 생물의 대다수 돌연변이는 중성이거나 중성에 가까워 우열이 없고 적응 여부도 나뉘지 않으므로 자연 선택이 작용하지 않는다. 또한 이러한 돌연변이는 유전적 부동을 통해 고정되거나 사라지며 전적으로 분자의 자유로운 조합에 의해 결정될 뿐 주변 환경과는 무관하다. 나아가 중성 돌연변이의 속도는 분자 돌연변이 속도와 같으며 각 생물 대분자의 돌연변이 속도는 어떤 생물에서든 대략 일정하다. 이는 집단의 크기, 수명, 번식력, 주변 환경과도 무관하다.
다윈 학설에 따르면 조상 종이 자연 선택을 통해 생존에 유리한 유전자를 보존하는 것을 적응이라 하고, 자연 선택을 받지 못해 개체군 규모가 줄어들다 사라지는 것을 멸종이라 한다. 그러나 생물의 변화 과정에서 자연계에 최종적으로 보존되는 것이 반드시 환경에 가장 잘 적응한 특징인 것은 아니다. 중성이거나 좋지 않은 변화라도 기회가 맞아떨어지면 자연계에 보존될 수 있다. 이는 생물의 탄생과 발전 과정에 많은 기회적 요소, 즉 운이 작용함을 시사한다.
따라서 1968년 중성 학설이 제기된 이래 자연 선택 가설은 근본적으로 흔들리게 되었다.
3.3 ‘무작위 돌연변이’에 도전하는 ‘지향성 돌연변이’
다윈의 진화 가설에 따르면 유전자 돌연변이는 무작위로 발생해야 하며 환경에 의해 선택된 우세한 개체만이 살아남아야 한다. 그러나 돌연변이가 자연 발생적인 것이 아니라 일정한 규칙을 따른다는 연구 결과가 점점 더 많이 나오고 있다.
3.3.1 애기장대의 선택적 돌연변이
2022년 미국 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스 식물과학과 조교수 제이 그레이 먼로(J. Grey Monroe) 등은 《네이처》(Nature)지에 연구 논문을 발표했다.²²² 이 연구는 유전자 돌연변이가 무작위가 아니며 돌연변이가 나타나는 영역에 뚜렷한 규칙성이 있음을 발견했다.
이 논문은 미국 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스와 독일 막스 플랑크 생물학 연구소가 공동으로 완성했다. 두 기관 모두 업계에서 영향력 있는 연구 기관이다. 과학자들은 유전자 돌연변이 이면의 심층 규칙을 밝히기 위해 3년 동안 애기장대의 100만 개 이상의 유전자 돌연변이를 연구했다.
애기장대는 크기가 작고 열매가 많으며 생애 주기가 짧고 유전 조작이 간편하다. 유전체 또한 인간의 32억 염기쌍에 비해 1.2억 개로 단순하여 유전학 연구의 이상적인 재료로 꼽히며 식물계의 초파리로 불린다. 이 식물들을 실험실에서 재배하여 25세대에 이르자 각 계통은 40개의 묘목을 갖게 되었다. 묘목이 생후 2주가 되었을 때 샘플을 채취하여 유전자 분석 소프트웨어로 변이 부위를 찾고 분석했다.
놀랍게도 돌연변이 양상은 예상과 달랐다. 구체적으로 유전자의 특정 영역은 돌연변이율이 다른 영역보다 50% 이상 현저히 낮았다. 특히 이 돌연변이율이 낮은 영역은 주로 세포 성장과 유전자 발현에 관계된 필수 유전자(essential genes)들이었으며 이들의 돌연변이율은 3분의 2나 낮았다.
이는 한 종의 생존에 핵심적인 유전자 영역이 어떠한 기제에 의해 보호받고 있음을 의미한다. 생물체가 생존을 위해 유전자 돌연변이를 주관적으로 제어하는 듯한 이러한 행위는 다윈 진화론의 적자생존과 무작위 돌연변이에 의한 자연 선택과는 완전히 상반되는 것이다.
논문의 저자들은 식물이 생존을 위해 가장 중요한 부위를 돌연변이로부터 능동적으로 보호하는 방법을 만들어냈음을 의미한다고 밝혔다. 이는 곧 DNA 돌연변이가 무작위가 아님을 뜻한다. 각 위치의 돌연변이 확률이 왜 다른지에 대한 근본 원인은 밝혀지지 않았다. 해당 DNA 자체가 돌연변이가 잘 안 일어나는 것인지, 혹은 후속 DNA 복구가 이 부분에서 특히 효과적인지는 아직 알 수 없다.
캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 보도 자료는 “우리는 줄곧 식물 유전체 돌연변이가 무작위로 일어난다고 믿어왔다. 하지만 돌연변이는 무작위가 아니었으며 이러한 비무작위성은 식물에 유익한 것이었다. 이는 돌연변이에 대한 완전히 새로운 시각이다”라고 전했다.²²³
다른 학자들도 《네이처》지에 해당 논문에 대한 긍정적인 반응을 보였다.²²⁴ 요컨대 이는 사람들이 금과옥조처럼 여기던 다윈 진화론에 깊은 의구심과 도전을 제기한 것이다.
3.3.2 출아효모의 지향성 돌연변이
2017년 《플로스 바이올로지》(PLOS Biology)에 발표된 연구 보고서에서 케임브리지 대학교 바브라함 연구소(Babraham Institute)의 분자생물학자이자 유전학자인 조너선 하우스리(Jonathan Houseley)가 이끄는 연구팀은 효모 유전체에서 나타나는 새로운 돌연변이 현상을 제시했다.²²⁵
그들은 진핵 생물 유전체에서 흔한 복제수 변이(copy number variation, CNV)를 연구했는데, 이는 오랫동안 무작위로 발생하는 것으로 여겨져 왔다. DNA는 흔히 여러 개의 뉴클레오타이드 서열이나 유전자 복사본을 포함한다. 예를 들어 인간의 정상 염색체 복제수는 2이지만 일부 영역은 1이나 3이 되기도 한다. 이러한 CNV는 암세포의 종양 유발 및 화학 요법에 대한 내성과도 관련이 있다.
하우스리는 출아효모 실험을 통해 환경의 구리 노출이 구리 내성 유전자인 CUP1의 CNV를 능동적으로 촉진한다는 사실을 직접 증명했다. CNV는 향상된 구리 내성을 부여하는 새로운 대립 유전자의 형성을 가속화했고, 결과적으로 효모가 구리가 풍부한 환경에 적응하도록 도왔다.
연구진은 CUP1 유전자가 구리에 반응하지 않고 무해하며 돌연변이를 일으키지 않는 당인 갈락토스에 반응하도록 정교하게 개조했다. 이 특수한 효모 세포들이 갈락토스 환경에 노출되었을 때 유전자 복제수의 다양성에도 변화가 생겼다.
베일러 의과대학 분자 및 인간 유전학 교수인 필립 헤이스팅스(Philip Hastings)는 이 실험 결과를 접하고 “이것은 완전히 새로운 기제이며, 환경이 유전체에 영향을 주어 필요에 따라 적응적 돌연변이를 일으킬 수 있음을 보여준다. 지금까지 우리가 본 가장 명확한 지향성 돌연변이 기제 중 하나다”라고 평가했다.
이 밖에도 세균의 내성이나 바이러스의 내성 또한 목적이 있는 지향성 돌연변이의 사례다. 이러한 세균과 바이러스가 아무리 변한다 해도 원래 종이라는 기본 사실은 변하지 않으며 이는 종의 진화가 아니다.
3.4 진화론은 무엇이든 담아야 하는 유일한 바구니
위에서 열거한 연구들을 종합해 볼 때, 다윈 원판 진화 가설의 종의 진화, 자연 선택, 무작위 돌연변이 개념은 유전자 차원에서 근거가 없다. 유전자 연구 결과는 다윈 원판 진화 가설과 완전히 상반되는 결론을 나타내며 다시 한번 진화 가설을 철저히 부정했다.
그러나 불행하게도 진화 가설은 학계 전체에 다른 의견 발표를 허용하지 않는 일방적인 분위기를 조성했다. 진화론과 모순되는 모든 관찰과 발견은 기본적으로 그 내포가 왜곡된 채 진화론의 꼬리표가 붙어 진화론의 허점과 결함을 메우고 포장하는 데 사용된다. 진화론에 반대하며 편입되기를 거부하는 소수의 학자는 배척당한다. 이처럼 진화 가설은 큰 염색통과 같아서 어떤 흰 천이라도 이 통을 거치면 똑같은 색으로 물들고 만다.
후대 과학자들은 발견한 과학적 사실이 원판 진화론과 아무리 어긋나더라도 학계에서 살아남기 위해 반드시 진화론이라는 모자를 써야만 했다. 비다윈적 진화²²⁶, 비다윈적 분자생물학²²⁷ 같은 용어를 사용하여 논문이 진화론을 지지하는 것처럼 보이게 하는 식이다. 이것이 진화 가설 체계가 지지자들에 의해 끊임없이 수정되고 다양한 신버전이 나오는 이유다.
후대 유전학자와 분자생물학자들이 발견한, 본래 진화론과 완전히 상반되는 생물학 법칙들도 결국 진화론의 바구니 속으로 편입되었으며 정도의 차이는 있지만 진화 가설에 의해 물들었다.
예를 들어 멘델이나 모건 같은 획기적인 과학자들은 유전학 법칙을 발견했을 당시 사실 다윈 진화론에 매우 반대했다. 다윈이 진화론을 제기할 때 유전 유전자의 개념조차 몰랐기 때문이다. 모건은 두 권의 중요한 저서를 남겼는데 첫 번째 책 《진화와 적응》(Evolution and Adaptation)(1903)에서 다윈 이론을 강하게 비판했고, 두 번째 책은 《진화론 비판》(A Critique of the Theory of Evolution)(1916)이었다. 그러나 후에 모건도 결국 타협하고 자신의 원래 관점을 포기해야만 했다.²²⁸
또한 중성 이론이 처음 발견되었을 때 이는 명백히 진화 가설의 자연 선택과 역행하는 것이었다. 그러나 곧 진화 가설 체계에 흡수되어 진화 체계의 일부가 되었다.
지향성 돌연변이는 무작위 돌연변이를 직접 부정함에도 이 역시 진화 가설 체계에 신속히 수용되고 편입되었다. 심지어 애기장대를 연구한 논문조차 진화론적 사고방식에 따라 쓰였다.
진화 가설은 끊임없이 원칙과 입장을 바꾸는 카멜레온과 같다. 유행하는 말을 빌리자면 “진화론은 유일한 바구니이며 무엇이든 그 안에 담아야 한다”라고 할 수 있다.
더욱 심한 경우 명백히 진화론에 반대하는 연구임에도 양심을 거스르며 잘못된 진화론 지지 꼬리표를 붙여야 한다. 전형적인 사례로 제1장에서 다룬 2018년 《인간 진화》지에 발표된 DNA 바코딩 스냅샷 연구가 있다. 이 연구는 오늘날 지구상 종의 10분의 9(사람, 새, 물고기, 곰 등 포함)가 진화 가설의 묘사처럼 서서히 변해온 것이 아니라 10만 년에서 20만 년 전에 나타났음을 발견했다. 이 논문은 진화론의 종의 변천을 직접 부정하며 진화론의 급소를 찔렀다. 그러나 저자는 논문 제목의 눈에 띄는 위치에 이 작업이 인류 진화의 주류 관점을 따른다는 문구를 추가했다.²²⁹
과학 정신은 사실을 존중하는 단순한 것이다. 그러나 과학 연구에 과학 정신에 어긋나는 복잡한 요소들이 섞이면 단순한 일을 무척 복잡하게 만들고 심지어 바른길을 잘못된 길로 인도하게 된다. 이것이 진화 가설이 허점투성이임에도 160여 년 동안 생물학계 전체를 점령하며 뒤집히지 않은 이유 중 하나일 것이다.
진화 가설이 아무리 변화하고 위장하더라도 깨어 있는 사람은 안다. 한 종이 다른 신종으로 진화할 수 없다는 이 철석같은 사실은 결코 변할 수 없음을 말이다.
(계속)
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《‘진화론’ 투시》 집필팀
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