1953년에 ‘프랜시스 크릭’과 ‘제임스 왓슨’이 DNA의 이중나선 발견 이후, 과학자들이 우리 몸속에 있는 100조개의 세포 안에 단단히 말려있는 180cm의 DNA를 연구하면서 얻은 결론은, ‘그것이 우리 몸을 구성하는 모든 단백질을 만드는데 필요한 유전정보를 제공하는 빙식이 놀랍다’는 것이다. 사람의 23쌍의 염색체 안에 들어있는 3만개의 유전자들은 무려 20,500가지 종류의 서로 다른 단백질을 만들어 낼 수 있다. 그런 정보를 담을 수 있는 DNA의 놀라운 역량은 네 글자 화학 알파벳으로 세심하게 기록되어 있다.
딘 케니언(생물학 교수), ”지성 외에는 이 복잡한 세포장치를 창조할 수 없을 것이다. 분자유전학이라 불리는 이 새로운 영역에서 우리는 지구상에서 가장 강력한 설계의 증거를 본다.”
프랜시스 콜린스(인간 게놈 프로젝트 책임자), ”DNA가 이전에는 신에게만 알려졌던, 우리 자신의 사용설명서다.”
창조주에 대한 이러한 공식적인 경의 표시는 (1)국민 다수가 신앙인인 미국의 정치사회적 관습에 불과할까? (2)DNA 안의 풍부한 정보를 근거로, 지적설계자가 유전물질 안에 단백질 합성을 지시하는 정보를 주입했다는 결론을 내리는 것이 정당할까? (3)최초의 세포들에 나타나는 생물학적 정보의 출처를 설명할 수 있는 자연주의적 해법이 있을까?
일곱 번째 인터뷰 : 스티븐 마이어 박사
철학자, 과학자, 디스커버리연구소 과학문화센터의 책임자겸 수석연구원, 팜비치애틀랜틱 대학 교수(과학의 개념적 토대 강의). 석사학위(케임브리지): 분자생물학과 진화론의 역사에 대한 연구; 박사학위(케임브리지): 생물학 중 생명 기원 분야의 과학적, 방법론적 쟁점들을 분석; (평가)‘평소에는 교수답게 점잖지만, 어려운 질문들이나 열렬한 다윈주의자들과의 피 터지는 논쟁을 피하는 것을 본 적이 없다.’
DNA로 얻을 수 있는 설계 논증
생명 기원의 문제는 생물학적 정보의 기원문제와 기본적으로 같다. 생물이 새로운 기능이나 구조를 얻으려면 세포 어딘가에 정보를 제공해야 한다. DNA는 단백질을 만드는 법을 세포의 기계장치에 알려주는 디지털 코드의 창고이다. 살아있는 세포를 만드는데 필요한 화학물질이 다 있다고 해도, 세포가 생물 기능을 제대로 수행하려면 그 물질들을 특정한 배열로 정리하는 법에 대한 정보가 필요하다.
단백질이 세포의 중요한 기능을 수행하지만, 그 단백질은 DNA에 저장된 정보에 의해 조립되어 나온 산물이다. 그런데 DNA에 있는 정보(생명이 시작되는데 필요한 정보)의 기원은 지적원인으로 가장 잘 설명할 수 있다. 흔히 사용하는 자연주의적 원인들은 제대로 된 설명을 제공하지 못한다.
구체적으로, DNA 안에 있는 정보란 DNA가 4문자의 디지털 코드로 된 정보(단백질 조립에 대한 상세한 지시)를 저장한다는 것이다. 그 문자들은 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 시토신(cytosine), 티민(thymine)이라는 물질로, A, G, C, T로 나타낸다. 이 네 가지를 염기라 하는데 이것들을 적절하게 배열하면 다른 배열의 아미노산(단백질의 구성요소)들을 만들라는 지시가 세포에게 전달된다. 즉, 문자들의 배열이 달라지면 배열이 다른 아미노산들이 생겨난다.
단백질은 세포에서 핵심기능을 담당하는 분자인데, 그것들이 없으면 생명이 있을 수 없다. 그러면 그것들은 어디서 왔을까? DNA는 일차원 아미노산의 서열을 만들어서 삼차원 모양의 단백질을 창조한다. 단백질의 기능적 특성은 DNA 분자에 저장된 정보에서 나온다. 그러면 궁극적으로 DNA 안에 저장되어 있는 정보, 즉, 단백질 조립지시는 어디서 나왔을까?
생명에 필요한 정보의 창고 - DNA
DNA에는 단백질 구조와 접힘을 만들기 위해 정확한 배열로 기다랗게 이어진 A, C, G, T가 있다. 단백질 하나를 만들기 위해서는 평균 1,200에서 2,000개의 문자 내지 염기가 필요하다. 그것은 상당히 많은 정보인데, 이것은 다시 정보의 기원에 대한 문제를 제기할 뿐 아니라, 이 문제 때문에 생명의 기원에 대한 모든 자연주의적 설명이 실패로 돌아갔다. 이것은 가장 결정적이고 근본적인 질문이기 때문이다. 그 정보의 출처를 설명하지 못하면 생명을 설명하지 못한 것이다. 분자가 기능하게 해 주는 것이 바로 이 정보이기 때문이다. 세포 안에 있는 정보는 지적 행위자의 활동으로 설명하는 것이 가장 타당하다.
수프는 어디로 갔는가? 1871년 다윈, ”어떤 작고 따뜻한 웅덩이에 온갖 암모니아와 인염, 빛, 열, 전기 등이 생겨나 단백질 화합물이 화학적으로 형성되었을 때 생명이 출현했을 것이다.” → 원시 수프
이 원시 수프가 실제로 존재했다는 증거가 얼마나 있을까? 증거는 하나도 없다. 원시 수프가 정말로 존재했다면 아미노산이 풍부했을 것이다. 그렇다면 아미노산은 질소를 함유하니까 질소도 많았을 것이다. 그렇다면 지구의 최초 퇴적물들을 조사하면 질소가 풍부한 무기물들이 많이 발견되어야 한다. 그런데 그런 퇴적물들은 한번도 발견되지 않았다. 초기 유기물의 질소 함유량은 상당히 낮은 0.15%에 불과하다. 이 사실로 인해, 선캄브리아기 퇴적물이 형성될 때 지구에는 많은 양의 ‘원시 수프’가 절대 없었음을 확신할 수 있다. 그런 수프가 존재했다 하더라도 아주 짧은 시간뿐이었을 것이다.
생명의 기원에 대한 수많은 논의에서 과학자들은 원시 수프가 이미 확증된 사실인 것처럼 언급한다. 이 사실을 감안할 때 원시 수프의 존재를 입증하는 실제적인 증거가 전혀 없다는 사실은 정말 충격적이다.
생명의 기원을 합리적으로 설명해 주는 자연주의적 해법의 시나리오
첫 번째 시나리오 : 무작위한 자연 복잡성의 최소치라는 것이 있다. 단백질이 기능을 수행하려면 특정하게 접힌 소위 ‘3차 구조’가 필요하다. 적어도 75개 이상의 아미노산이 있어야 단백질에서 3차 구조를 얻을 수 있다. 이 단백질 분자가 우연히 발생하려면 무엇이 필요한가?
첫째, 아미노산 사이의 적합한 결합이 필요하다. 둘째, 아미노산에는 오른손 타입과 왼손 타입이 있는데, 왼손 타입의 아미노산만 따로 모아야 한다. 셋째, 아미노산은 문장 속의 문자들처럼 특정한 순서로 연결되어야 한다. 이것들이 저절로 맞아떨어질 확률은, 아무리 짧은 생체 단백질이라 하더라도 10의 125승 분의 일이다. 더군다나 이것은 단백질 분자 하나에 해당하는 수치이다. 아무리 간단한 세포라도 300개에서 500개의 단백질 분자가 필요하다. 게다가 이 모든 과정이 지구가 식은 후부터 지금까지 발견된 가장 최초의 미생물화석 사이의 기간인 불과 1억년 사이에 이루어져야 한다.
이런 확률에도 불구하고 생명이 우연히 생겨났다고 말하는 것은 무지를 실토하는 행위이다. 1960년대이래 과학자들은 DNA나 단백질의 기원에 ‘우연’이 중대한 역할을 했다는 말을 매우 주저하고 있다. 그럼에도 불구하고 이 이론은 일반 대중 속에서 영향력을 발휘하고 있다.
두 번째 시나리오 : 자연선택
무작위한 우연만으로 생명의 기원을 설명하지 못하자 리처드 도킨스는 '자연선택이 우연한 변이에 작용하면 진화는 어마어마하게 높은 봉우리를 오를 수 있다”고 말한다. 이것은 자연이 우연히 작은 변이를 제공하면 자연선택이 그 중 가장 나은 것을 고른다는 다윈주의의 개념을 나타낸다. 작은 변화들이 오랜 시간에 걸쳐 축적되어 큰 변화가 된다고 한다.
그런데, 자연선택은 진화가 살아있는 첫 번째 세포를 만드는 산을 어떻게 올랐을까? 생명의 기원을 더 단순한 화학물질로 설명하려는 화학진화에서는 자연선택이 무용지물이다. 다윈주의적 진화가 일어나려면 자기복제 하는 생물이 있어야 하는데, DNA 안에 필요한 정보가 갖춰지기 전까지는 자기복제 하는 생물이 있을 수 없다. 그런데 다윈주의자들이 처음에 설명하려는 내용이 바로 DNA에 있는 정보이다.
다른 변명으로, 처음에는 복제가 훨씬 간단한 방식으로 시작된 다음에 자연선택이 넘겨받았다는 설명이 있다. 소위 ‘RNA 기원 가설’ 같은. 거기에는 문제가 엄청나게 많다. RNA 분자는 DNA와 마찬가지로 정보가 있어야 기능을 한다. 그 정보는 어디서 나왔는가? 또한, RNA 한 가닥을 복제하기 위해서는 근처에 똑같은 RNA 분자가 있어야 한다. 적당한 길이의 똑같은 RNA 분자 두 개를 맞춰낼 타당한 확률을 확보하려면 10의 55승 개의 RNA 분자가 있어야 한다. 즉, 원시적 복제체계가 우연히 생겨날 가능성은 없다.
코네티컷 대학의 세포분자생물학 교수였고 핵산전문가인 제이 로스, ”첫 번째 생물체계의 존재를 위한 정보를 담고 있는 본래 주형이 RNA이건 DNA이건 똑같은 문제가 존재한다. 가장 필요한 본질만 적나라하게 남긴다 해도, 이 주형은 매우 복잡했을 것이 분명하다. 현재로서는 이 주형만으로도 창조주의 가능성을 떠올리는 것이 합당해 보인다.”
세 번째 시나리오 : 화학친화력과 자기조직
과학자들은 화학친화력 때문에 DNA의 알파벳 4자가 자기조직을 했거나, 아미노산이 그 상호간의 자연적 친화력 때문에 저절로 연결되어 단백질이 만들어졌다는 가설을 세웠다. 이 접근방식의 첫 번째 주창자는 딘 케니언이었다. 그는 단백질의 아미노산과 DNA 알파벳인 염기 문자들은 그 자체로 자기조직화 능력을 갖고 있어 그것이 이 분자들 안에 있는 정보의 기원을 설명해 주기 때문에 생명의 발달은 불가피하다고 주장했다. 그런데 나중에 케니언은 자기 책의 결론을 이렇게 부정했다. 즉, ”가장 단순한 세포가 화학진화로 생겨났을 가능성은 전혀 없으며, 지적설계가 분자생물학에서 발견된 많은 증거들에 가장 잘 들어맞기 때문에 설득력이 있다.”
화학친화력 때문에 일종의 자기조직화가 일어나는 사례가 자연에 있기는 하다. 소금 결정이 좋은 예인데, 화학친화력 때문에 나트륨 이온이 염소이온과 결합해 소금 결정 내의 대단히 규칙적인 패턴을 형성한다. 케니언과 다른 연구자들은 단백질과 DNA도 그런 경우이길 기대했지만, 실험해 본 과학자들은 아미노산이 이러한 결합 친화력을 보이지 않는다는 것을 발견했다. 아주 약간의 친화력은 있었지만, 기능 단백질에서 볼 수 있는 서열 패턴들과는 맞지 않았다.
그 외에 이론적으로도 난점이 있다. DNA와 단백질의 서열을 자기조직화 특성의 결과로 설명할 수 있다면, 자기조직화는 유전 메시지가 아니라 반복적인 주문만 만들어 낼 것이다. 정보를 전달하기 위해서는 서열상의 불규칙성이 필요하다. 불규칙성과 ‘특정화된 복잡성’을 접할 때마다 그것을 정보로 인식한다. 그리고 이런 종류의 정보는 지성이 개입한 결과이다. 우연, 자연선택, 혹은 자기조직화 과정의 결과가 아니다. DNA에서 볼 수 있는 정보가 이런 종류의 것이다.
기적에 가까운 일
자연주의의 어떤 가설도 생명의 기원에 필요한 정보가 어떻게 생겨났는지 설명하기에는 형편없이 부족하다. 과학자들이 앞으로 다른 가설을 내놓을 수도 있지만, 그렇다고 해도 단호하게 배제할 수 있는 가능성은 분명히 있다. 즉, 자기조직화 과정이 새로운 정보를 제공한다는 생각은 단호하게 배격할 수 있다.
일부 회의론자들이 지적설계 옹호자들에게, ‘무지에 호소하는 논증’이라는 오류를 범하고 있다고 비난할 것이다. 다시 말해서, 생명이 어떻게 시작되었는지 모른다고 과학자들이 시인하니까 지적설계자가 있었던 것이 분명하다는 결론을 내렸다고 말한다.
그러나, 단지 다른 이론들이 실패했기 때문에 지적설계가 타당하다는 말이 아니다. 지금 우리에게 문제가 되고 있는 결과는 정보이다. 정보를 만들어 내는데 필요한 인과적 힘을 가진 한 가지 실재는 분명히 존재하는데 그것이 바로 지성이다. 우리는 우리가 알지 못하는 그 실재를 추론하는 것이 아니라 분명히 아는 내용을 근거로 추론한다. 그것은 무지에 호소하는 논증이 아니다.
복잡하고 독립적인 패턴이나 기능 요건에 부합하는 순차적인 배열들은 언제나 지성의 산물이다. 책, 컴퓨터 코드, DNA는 모두 이러한 두 가지 특성을 다 갖고 있다.
많은 분야의 과학자들은 정보와 지성 사이의 연관성을 인정한다. 고고학자들이 로제타 석(Rosetta stone, 1799년에 나폴레옹의 이집트 원정군이 나일 강 어귀의 로제타 마을에서 발견한 비석)을 발견했을 때 그들은 거기 새겨진 비문이 무작위적인 우연이나 자기조직화 과정의 산물이라고 생각하지 않았다. 동일한 원리에 의해 DNA에도 지성이 작용했다고 말할 수 있다.
생물학적 빅뱅
오직 지성만이 유전물질 안에 담긴 정밀한 정보의 존재를 설명할 수 있다. ‘캄브리아기 폭발’(새로운 생물 형태들이 완전한 형태로 갑자기 등장한다)도 설계자에 대한 강력한 증거이다. 이 현상이 나타나기 위해서는 지적 원천에서만 올 수 있는 엄청난 양의 새로운 유전정보와 기타 생물학적 정보가 갑작스럽게 주입되어야 했을 것이기 때문이다.
태생학과 발생생물학의 새로운 발전으로 인해 DNA가 중요하지만 그것이 전부가 아니라는 사실이 밝혀지고 있다. DNA는 새로운 형태와 기능을 가진 새로운 생물을 만드는데 필요한 정보의 일부를 제공한다. DNA는 단백질을 만들어내지만, 단백질은 더 큰 구조로 조립되어야 한다. 다른 종류의 세포들이 있고, 그 세포들이 모여 조직을 이루고, 조직들이 모여 기관을 이루고, 기관들이 모여 전체 체제를 이루어야 한다.
DNA가 직접 관여하지 않는 새로운 정보는 어디서 나오는가? 세포, 조직, 기관과 체제의 계층적 배열은 어떻게 발달하는가? 다윈주의자들에게는 답이 전혀 없다. 그들은 이런 문제가 있는지조차 모른다.
눈 깜짝할 사이에
오늘날 고생물학자들은 5백만 년이라는 제한된 시간 동안에 최소한 20가지 많게는 35가지의 문(phylum)이 독특한 체제를 가지고 불쑥 생겨났다고 생각한다. 그 속도는 지구 역사 전체를 24시간으로 압축할 경우 캄브리아기 폭발은 대략 1분 정도에 해당한다.
캄브리아기 폭발은 생물의 복잡성이 거짓말처럼 비약적으로 도약했음을 보여준다. 그전까지 지구상의 생명체는 상당히 단순했다. 단세포 박테리아, 청록색 해조류, 일부 해면과 원시벌레들 또는 연체동물들이 전부였다. 그러다 화석기록상 어떤 조상도 없이, 다양한 종류의 복잡한 생물들이 지질학적으로 볼 때 눈 깜짝할 사이에 등장한다. 그 후에는 평형상태가 나타나서 기본적인 체제가 오랜 세월 동안 그대로 유지되었다. 이 모두는 시간의 경과에 따라 생물의 느리고 점진적인 발달을 예측한 다윈주의와 완전히 반대된다.
여기서 핵심 문제는, 이 모든 새로운 단백질, 세포와 체제를 만든 정보는 어디서 왔을까? 오늘날의 동물에게 있는 라미신 옥시디아제 분자에는 400개의 아미노산이 필요하다. 그런 복잡한 분자들을 만드는 유전정보는 어디서 왔을까? 여기에는 무작위한 우연이나 자연선택, 자기조직화 등이 생성할 수 없는 대단히 복잡하고 특정화된 유전정보가 필요하다.
일부 진화론자들이 돌연변이 등의 개념을 꺼내어 해명하려 하지만, 문제가 해결된 것은 하나도 없다. 모든 증거를 포괄하는 설명은 하나뿐이다. 다른 과학 분야에서는 명백하게 받아들여질 답을 생물학의 많은 과학자들은 피하고 있다. 그 답은 지적 설계이다.
하향식 패턴에 맞추기
일단 목적을 가진 창조주의 개입가능성을 대안설명 중 하나로 허용하면 캄브리아기 폭발의 퍼즐은 금새 맞춰진다. 이 경우 캄브리아기 특성 중 하나인 ‘하향식 패턴’에 대해서도 지적설계로 잘 설명할 수 있다.
그런데 신다윈주의는 ‘상향식 패턴’을 예측한다. 즉, 진화하는 생물들의 형태상 차이점들이 처음에는 작다가 시간이 갈수록 점점 형태와 체제구성의 차이가 커진다는 것이다.
그러나 캄브리아기 폭발 동안 나온 화석들은 전혀 다른 ‘하향식 패턴’을 보여준다. 형태와 체제상의 주요한 차이점들이 먼저 나타나는데, 그들 앞에 위치했을 더 간단한 전이형들은 없다. 그 후 서로 구별되고 본질적으로 다른 체제의 틀 내에서 사소한 변이들이 일어난다.
몇몇 사람들은 ‘단속평형설’ 같은 진화적 변화의 커다란 도약을 제안하여 이것을 설명해보려 했지만 하향식 현상을 설명할 수는 없다. 사실 단속평형설은 시간이 지날수록 진화적 변화의 증가분이 더 클거라고 주장하는 상향식 패턴을 예측한다. 그러나 지적설계를 가정하면 하향식 패턴은 수긍이 된다. 그것은 인간의 기술적 설계의 역사에서 볼 수 있는 패턴과 일치하기 때문이다.
캄브리아기 동물들의 체제들은 설계자의 생각에서 비롯된 것이라고 한다면, 형태상의 주요한 차이점이 먼저 나타나고 이어서 소규모의 변이들이 나중에 따라오는 이유가 설명이 된다. 지성은 우리가 화석기록과 인간 기술에서 볼 수 있는 하향식 패턴을 만들어 내는 유일한 원인이다.
이제는, 최선의 자연주의적 설명만 찾아서는 안 되고 대신에 최선의 설명을 찾아야 한다. 그리고 지적설계는 세계의 운영방식에 가장 부합하는 설명이다.
마음의 특징
20년 앞을 내다보자. 그러면 생물학에서 벌어지고 있는 정보혁명이 다윈주의와 화학진화론에 조종을 울리고 있다고 볼 수 있다. 자연주의는 ‘물질과 에너지에서 지성의 정보 주입 없이 어떻게 생물학적 기능을 얻을 수 있는가’라는 근본적인 문제에 답할 수 없다. 정보는 마음의 특징이다. 유전학과 생물학의 증거만으로 우리의 마음보다 훨씬 거대한 마음의 존재를 추리할 수 있다. 의식과 목적이 있고, 합리적이고 지적이며, 놀랍도록 창의적인 설계자를.
(요약) 생명의 중심부에 있는 자료는 무질서하지 않고, 소금 결정처럼 규칙적이지만도 않다. 그것은 기가 막힌 임무를 완수할 수 있는 복잡하고 특정한 정보다. 지성 외의 다른 무엇이 정보를 생성할 수 있는가? 지적 존재가 유전 암호에다 네 가지 화학 문자로 자기 존재의 증거를 새겨 놓았다. 마치 창조주가 모든 세포 위에 서명을 해 놓은 것 같다.
인간 의식이라는 독특한 현상은 무엇으로 인해 만들어졌을까? 순전히 생물학적 처리능력만 가지고 내가 생각하거나 신념을 형성하거나 자유롭게 선택을 내릴 수 있을까? 내 의식은 뇌의 물리학과 화학만으로 설명될 수 있을까, 아니면 내 안에 비물질적인 마음과 영혼이 있는 것일까? 그리고 영혼에 대한 설득력 있는 증거가 있다면, 그것은 창조주의 존재와 내세에 대해 무엇을 말해줄 수 있을까?
*참조 : Molecular Visualisations of DNA (DNA가 포장 및 복제되는 과정 동영상)
http://www.wehi.edu.au/education/wehitv/molecular_visualisations_of_dna/
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