1. 최초의 생명체는 지구상에서 어떻게 나타났는가?

진화론과 창조론의 논쟁에서 거의 대부분의 진화론자들은 성경에 기초한 창조론자들의 주장을 터무니없는 주장이라고 신랄하게 비난한다. 과연 그들의 비난이 맞는 것일까? 진화론이 맞는지 아니면 창조론이 맞는지는 최초의 생명체가 지구상에 어떻게 처음으로 나타났는가에 따라 그 승패가 결정된다. 만일 생명체가 자연적으로 나타났다면 진화론이 맞을 것이고 창조주의 개입없이는 결코 나타날수 없다면 창조론이 맞을 것이다.

지구상의 모든 생명체는 그 기본단위인 세포로 구성되어있다. 세포는 아래 그림에서 나타난것 처럼 단백질로 규성되어 있으며, 단백질은 아미노산으로, 아미노산은 (유)무기물로 구성되어있다. 따라서 세포가 생성되기 위해서는 (유)무기물로부터 아미노산, 아미노산에서 단백질, 그리고 단백질에서 세포순으로 발전되어야 한다. 그럼 이 각각의 과정을 자세히 살펴보도록 하자.

H, C, N, O, H2O, CH4 etc...
(유)무기물 아미노산 단백질 세포

그림 1. 세포의 구성체계

a) (유)무기물에서 아미노산으로:

무기물은 지구가 형성될 시기에 당연히 존재했던 것으로 여겨진다. 하지만 (유)무기물에서 아미노산이 생성되는 과정은 정확히 알려져 있지않아 실험을 통해 밝히려는 시도가 있어왔다. (유)무기물로부터 아미노산을 얻을려는 최초의 실험은 1952년 밀러에 의해 행하여졌다. 밀러는 지구상의 원시 대기가 메탄, 암모니아, 수소, 물로 이루어졌다고 가정한후, 이 혼합기체를 아래 그림과 같이 가열장치, 진공펌프, 방전장치, 냉각장치등으로 구성된 실험 기구에 넣어 반응 시킨후 네 종류의 아미노산을 얻었다.

그림 2. 밀러 실험

이 실험에 사용된 가열장치는 수증기를 발생시키고, 진공펌프는 공기를 없애며, 방전장치는 번개를 모방하고, 냉각장치는 생성물을 급히 냉각시키는 장치들이다. 그런데 이 장치가 지구 원시대기를 얼마나 정확히 재현하는가에 대해서는 의견이 분부한 편이다. 방전장치의 경우 약 5만볼트의 전압을 사용하고 약 250도 정도의 열을 발생시킨다. 하지만 번개의 경우 약 1억볼트 정도의 전압을 가지며 발생되는 열은 약 5만도 정도가 된다. 그런데 이것 보다 더 큰 문제는 지구의 원시대기가 환원성 대기였다는 가정이다. 여기서 환원성 대기란 산소가 대기에 존재하지 않음을 의미하고 있다. 만일 원시대기가 산화성이었다면 아미노산은 생성되자말자 바로 산화되어 분해되어버리고만다. 원시대기가 환원성이냐 아니면 산화성이냐에 따라 생명체의 가장 기본물질인 아미노산의 생성이 좌우되기 때문에 원시대기에 대해 많은 연구가 진행되어왔다. 하지만 아직까지는 잘 알려져있지 않은데 그 이유는 원시대기의 구성성분을 추정할만한 암석이 많이 존재하지 않기 때문이다.

지금까지 알려진바를 살펴보면 Miller (1953)와 Chyba & Sagan (1997)은 환원성 대기, Albeson (1966), Pinto et al. (1980), Zahnle (1986)등은 약환원성 대기, 그리고 Trail et al. (2011)은 산화성 대기임을 주장한다. 여기서 주목할만한 논문은 2011년 네이처에 발표된 Trail et al. 의 논문인데 그들은 명왕누대 (冥王累代, Hadean)에 형성된 지르콘 산화량이 현재 지구상에서 발견되는 마그마의 산화량과 같음을 발견하였다. 또한 지르콘의 산화량으로 미루어 볼때 지구 원시 대기가 태초에 환원성이었다고 하더라도 지구 탄생 약 2억년 후부터는 더 이상 환원성 대기가 아니었을 거라고 발표하였다. 최초의 원시 세포 화석이 발견된 시기는 지구 탄생후 약10억년이므로 위 사실은 생명체가 발생할 당시에는 이미 상당량의 산소가 지구 대기에 존재하였음을 예시한다. 즉, 그 당시 대기가 비환원성이어서 무기물에서 아미노산이 자연적으로 생성될 가능성이 희박하였음을 의미한다.

b) 아미노산에서 DNA 또는 단백질로:

단백질을 구성하는 아미노산의 종류는 약 20개 정도가 되는 것으로 알려져 있다. 논의를 진행하기 위해 지구 원시 대기에서 생명체의 기본이 되는 20개의 아미노산이 우연히 생성되었다고 가정하도록 하자. 이럴경우 다음으로 넘어가야 할 산은 아미노산들로부터 DNA, RNA, 단백질 등이 우연히 생성되어야 하는 과정이다.

그림 3에 나타난것처럼, DNA는 전사를 통해 RNA를 만들고 RNA는 DNA에서 물려받은 설계도대로 단백질을 만든다. 따라서 처음에는 단백질을 만드는 설계도가 들어있는 DNA를 생명의 기원으로 생각하였다. 그런데 DNA 설계도대로 단백질을 만들기 위해서는 효소가 필요한데 효소자체가 단백질로 구성되어 있으므로 이 가설은 벽에 부딪친다. 왜냐하면 효소를 구성하는 원재료인 단백질이 존재하지 않는 상태에서는 효소자체가 만들어질수 없기 때문이다.

그림3. DNA 에서 RNA, RNA에서 단백질이 생성되는 과정을 보여주는 그림

그래서 이에 대한 해결책으로 나온게 'RNA 월드' 가설이다. RNA는 DNA와 달리 그 자체가 전령 RNA (mRNA)로 유전물질 역활도 하고 리보솜 RNA (rRNA)로 단백질 합성에 관여하는 리보자임 효소역활도 한다. 따라서 RNA는 스스로 복제가 가능하므로 초기 생명의 기원은 RNA일 거라는 내용이 RNA 월드 가설이다. 그런데 이 RNA 월드 가설 역시 피할수 없는 난관이 있다. 즉, 최초의 RNA가 어떻게해서 만들어졌는가이다. 여기서 생명의 기원은 난관에 봉착하게되며 창조주의 개입이 없이는 결코 앞으로 나아갈수 없음을 말하고 있다.

c) RNA/DNA 에서 세포로:

여기서 또다시 DNA나 단백질이 우연히 생겼다고 가정하고 논의를 진행해 보도록하자. 이럴경우에 풀어야할 과제는 어떻게 하여 DNA가 세포내의 세포핵에서 잘 자리잡고 다른 여러 세포 구성원들과 조화를 이루어 하나의 완전한 세포를 이루었나하는 문제가 또 대두된다.

세포는 아래 그림에 나타난것처럼 DNA를 감싸고 있는 세포핵뿐만 아니라, 조면소포체, 활면소포체, 리보좀, 세포골격, 골지체, 세포질, 미트콘드리아, 소포, 액포, 리소좀, 중심소체등 많은 세포 소기관들을 가지고있는 하나의 복잡한 생명체로서 존재한다. 세포를 집으로 비유할경우 세포소기관들은 씨멘트, 벽돌, 철근, 타일, 유리등 집을 짓는 건축 재료들이다. 건축재료들은 자기들이 알아서 스스로 조립되어 집이 되지않고 설계자의 설계도대로 시공되어야만 비로서 집이 완성된다. 마찬가지로 세포 소기관들도 세포내에서 스스로 알아서 배열된것이 아니라 설계도에 따라 정해진 순서대로 배열되어야만 온전히 제 기능을 하는 하나의 세포가 될수가 있다. 세포의 기원에서 종종 간과되고있는 사실은 세포핵외의 다른 세포소기관들이 어떻게 만들어졌는지 설명이 거의 없다는 사실이며, 또한 어떤 과정을 거쳐 세포 소기관들이 세포내의 적절한곳에 자리를 잡고 세포가 하나의 생명체 역활을 할수있게 하였는지의 설명이 없다는것이다.

이렇듯 세포가 형성되는 대부분의 과정이 잘 알려져있지 않으며 유력한 이론이라는 RNA월드 조차도 핵심사항인 최초의 RNA가 어떻게 만들어졌는지를 잘 설명하지 못하고 있다. 무기물로부터 자연적으로 생성된 아미노산은 D형과 L형이 약50%씩 존재한다. 따라서 생명체가 자연적으로 발생하였다면 생명체를 이루는 아미노산은 D형과 L형이 약 50% 정도씩 구성되어야 한다. 하지만 지구상의 생명체를 구성하는 아미노산은 거의 모두가 L형 아미노산으로 구성되어 있다. 이것 역시 생명체의 자연 발생설을 부정하는 증거이다.

그림 4. 세포의 구조

이상과 같이 살펴본대로 무기물에서 아미노산, 아미노산에서 RNA, DNA, 단백질, 그리고 이것들을 토대로 세포가 형성되고 궁극적으로 생명체가 탄생되는 과정들에는 결코 넘을수 없는 여러 난관들이 존재함을 알수있다. 이 사실은 생명체가 자연적으로는 나타날수 없으며 창조주의 개입이 있어야만 가능함을 명백히 나타내고 있다.

현대 진화론에서는 자연선택 (nautral selection), 유전자 부동 (genetic drift), 그리고 돌연변이 (mutation)등의 개념으로 진화를 설명하고 있다. 그중 진화의 가장 중요한 요인은 자연선택이며 유전자 부동은 부차적 요인으로 본다. 진화론의 핵심인 자연선택은 다윈이 갈라파고스 섬에 있는 핀치새의 부리 모양 변화를 보고 세운 가설이다 (아래 그림 참조). 미국과 스웨덴 연구진은 2015년 찰스 다윈 탄생 206주년을 맞아 갈라파고스제도에 사는 핀치새 15종 120마리의 유전체(게놈)를 분석한 논문을 과학저널 '네이처'에 공개하였다. 이 논문에 따르면 갈라파고스제도의 핀치새들은 200만 년 전부터 이곳에서 살았으며 ALX1이라는 유전자 하나에서 나타나는 작은 변이들이 부리 모양의 다양한 변화를 일으킨 것이라고 발표하였다.

그림 5. 핀치새의 부리변화

돌연변이는 생물의 적응에 이롭게 (beneficial mutation) 나타나기도 하고 해롭게 (harmful mutation) 나타나기도 한다. 실제로 돌연변이가 어떤 방향으로 나타나는지 Vesicular stomatitis Indiana virus (VSV)로 한 실험결과가 아래 그림에 나타나 있다. 결과를 보면 약 40%가 생존에 치명적인 방향으로 (fitness=0), 약 31%가 치명적이진 않지만 해로운 방향으로 (0<fitness<1), 그리고 약 27%가 이롭지도 않고 해롭지도 않는 중립적인 방향으로 (fitness=1)나타났다.

그림 6. 돌연변이 적응도 분포 (distribution of fitness effects (DFE))

진화론자들은 자연선택이나 돌연변이에 의한 유전자의 변이들이 축척되어 진화가 일어난다고 주장한다. 하지만 필자의 의견은 다르다. 지구의 자전축은 23.5도로 기울어져있어 우리에게 사계절을 가져 다 준다. 이 때문에 지구는 25,400년 주기로 천구를 한바퀴도는 세차운동을 하게되며 그 결과로 적도선이 바뀌게되어 지금의 열대지방 이 온대지방으로 지금의 온대지방이 열대지방으로 서서히 바뀌게 된다. 이에 더하여 41,000년 주기의 지구 자전축 경사도 변화 (21.5도 - 24.5도 사이), 그리고 지구 공전 궤도 이심률 변화가 합처져 지구의 기후는 주기적으로 광역적인 변화를 격게되는데 이것을 밀란코비치 주기 (Milankovitch cycles)라고 한다. 지구에 빙하기가 생기는 이유도 이 밀란코비치 주기설과 밀접한 관련이 있다. 이런 광역적인 기후 변화가 생기게 되면 지구상 생명체들의 유전자 발현이 조절되어 이에 적응할수 있도록 형태가 변하게 된다. 인간을 예로들면 추운지방이었다가 밀란코비치 주기에 의해 점점 더워지고 햇볕이 강해지면 멜라닌 색소가 많이 발현되어 피부가 검으지고 체내의 열을 효율적으로 배출하기위해 코구멍이 넓어진다. 반대로 따뜻한 지방이었다가 햇볕이 약하고 기온이 춥게 변하면 자외선을 보다 많이 받아 체내에 필수적인 비타민 D를 합성하기위해 피부가 희어지며 체온을 보존하기 위해 코구멍은 좁아지고 코가 뽀쪽해진다. 같은종 내에서 유전자 발현이 급격히 진행되어 분화가 일어난 좋은 예가 아래 그림에 나타난 북극곰이다.

그림 7. 북극곰의 진화도

미국 린드퀴비스트(Lindqvist) 박사 연구팀은 지난 2004년 노르웨이 스발바르제도에서 발견됐던 북극곰 화석의 세포에서 추출한 미토콘드리아 유전체의 DNA 서열을 분석했다. 그리고 이 서열을 다른 종인 곰들의 미토콘드리아 DNA 서열과 비교하여, 북극곰이 약 15만 년 전인 홍적세 말에 갈색곰에게서 갈라진 후 아주 빠르게 독립적으로 진화해왔음을 발견하였다. 신생대 말기인 홍적세는 한랭한 기후가 발달한 대빙하기였다. 그 때에는 지구 기온이 현재보다 약 5-10도 정도 낮았고 이 기후 변화에 적응하기 위해 여러 유전자 발현이 조절되어 갈색곰에서 북극곰이 분리되어 나왔다. 진화론자들은 이것을 진화의 증거로 제시하지만 정확히는 창조주께서 생명체의 DNA속에 숨겨놓으신 환경 적응력으로 보아야 한다. 이런 적응력 때문에 생명체들이 밀란코비치 주기를 겪더라도 소멸되지 않고 지금까지 지구상에서 잘 생존해왔다. 즉 창조주께서 생명체를 잘포장된 아스팔트길만 달릴수있는 이륜구동 자동차처럼 만드신게 아니라 변하는 환경에 따라 농촌길이나 진흙길도 잘 달릴수 있는 사륜구동 자동차처럼 만드셨다. 핀치세의 부리모양 변화도 변화하는 생존 환경에 따라 ALX1의 유전자 발현이 조절되어 다양한 모양의 부리로 발전되었으며 진화의 증거가 아니라 창조주께서 부여하신 생존환경에 대한 적응력이라고 본다.

인류학에서는 모계 미트콘드리아 유전자를 추적하여 현생 인류의 아프리카 기원설을 제시하고 있다. 아프리카에서 발견된 최초의 인류는 약 350만년전에 살았던 오스트랄로피테쿠스 라고 한다. 우리 인간은 약 235만년전에 이 오스트랄로피테쿠스로 부터 분리되어 호모 하빌리스, 호모 에렉투스, 호모 사피엔스, 그리고 호모 사피엔스 사피엔스를 거쳐 진화하였다고 주장한다. 핀치새의 경우 200만년의 세월이 흘러도 여전히 핀치새로 남아 있으며 다른 종류의 새로 변하지 않았고 단지 변한것이라곤 부리 뿐인데 침판지와 같은 유인원이 235만년 동안 많은 신체적 진화와 엄청난 지적인 진화를 거쳐 인간으로 진화 하였다는것은 이해하기 힘든 일이다.

이 문제를 좀더 자세히 살펴보기위해 오스트랄로피테쿠스로 부터 인간으로 변하기 위해서는 얼마만큼의 유전자 변이가 필요한지 알아보자. 그러기 위해서는 오스트랄로피테쿠스와 인간의 유전자 지도가 필요하다. 인간의 유전자 지도는 있지만 오스트랄로피테쿠스의 유전자 지도가 없음으로 오스트랄로피테쿠스 유전자가 인간과 가장 가까운 침판지의 유전자와 비슷하다고 가정하자. 침판지의 유전자 분석은 2005년에 최초로 행하여 졌는데 인간의 유전자와 비교해보면 약 1.2%가 다름이 발견되었다.

부모로 부터 다음세대로 유전자가 전해질때 약 60개 정도의 유전코드에 에러가 발생한다고 한다. 이 숫자는 1억개의 DNA 문자중 단지 1개의 문자가 변이되는 확률이다. 한세대를 25년으로 잡고 오스트랄로피테쿠스로 부터 인간까지 진화하는데 2백5십만년이 결린다고 하면 이 기간동안 10만 세대가 흘럿고 유전자 변이는 10만 곱하기 1억분의 1인 0.1% (1000분의 1)의 유전자 변화가 일어날수가 있다. 이 0.1%의 유전자 차이는 현생인류의 여러 인종간 평균 유전자 차이와 비슷하며 침판지 수준의 유인원이 인간으로 진화하는데 필요한 유전자 변이의 약 10%밖에 되지 않는다. 그러므로 2백5십만년 동안 오스트랄로피테쿠스부터 인간으로 진화하는것은 거의 불가능함을 알수가 있다. 이 계산은 유전자 변이가 다음 세대에 이롭게 나타난다는 가정하에서 도달한 수치이며 조금이라도 해로운 변이가 함께 나타난다면 인간으로 진화하기에는 더욱더 불가능한 수치에 도달할것이다.

최초의 생명체가 어떻게 이 지구상에 생겨났는지에 대한 설명이 불확실하고 또한 변화하는 환경에 대한 유전자 변이 조절을 진화의 증거라고 잘못 해석하는 진화론은 기초가 불안전하고 부실히 시공된 이론일 뿐이다.

이제 다음장에서는 생명체의 자연발생설을 지구상이 아닌 우주로 눈을돌려 생각해 보도록 하자.