화학 진화 가설은 생명의 기원을 설명하는 대표적인 이론으로서, 원시 지구 환경에서 무기물로부터 간단한 유기물이 합성되고 이것이 진화하여 최초의 생명체가 출현했다는 주장입니다. 그러나 이 가설은 여러 과학적 난제에 직면해 있으며, 많은 연구자들로부터 의문이 제기되고 있습니다. 본고에서는 화학 진화설의 주요 문제점을 생명 현상의 특수성, 생체 분자의 복잡성, 화학 반응의 한계 등을 중심으로 심층적으로 살펴보고자 합니다.
첫째, 생명 현상은 일반적인 물리화학적 현상과는 본질적으로 구분되는 특수성을 지니고 있습니다. 생명체는 외부의 물질과 에너지를 흡수하여 스스로를 유지·성장시키는 물질대사, 자신과 동일한 개체를 복제해내는 자기복제, 외부 환경 변화에 대응하여 항상성을 유지하는 능력 등 고유한 특성들을 가지고 있습니다(Koshland, 2002).
그런데 이러한 특성들은 단순한 화학 물질로부터 자연 발생적으로 나타나기 어려운 것들입니다. 생명의 속성을 무생물의 화학 진화로 환원시키려는 화학 진화론의 설명 방식에는 근본적인 한계가 있어 보입니다.
실제로 생명 현상의 비환원성은 여러 실험 연구들에 의해 확인되고 있습니다. 가령 밀러-유리 실험에서 아미노산이 합성되었다고 해서 그것이 생명의 기원을 설명해주지는 못합니다. 이 실험은 원시 대기를 모사한 환경에서 유기물이 합성될 수 있음을 보여주었을 뿐, 생명체의 탄생으로까지 이어지지는 않기 때문입니다(Bada & Lazcano, 2003).
비슷한 맥락에서 리보자임(ribozyme)과 같은 자기 촉매 RNA의 발견도 생명의 기원을 설명하는 데는 여전히 부족합니다. 리보자임 역시 특정 효소의 도움 없이는 만들어질 수 없으며, 그 자체로 생명체의 특성을 보이지는 않습니다(Joyce, 2002). 결국 생명 현상은 개별 생체 분자 수준에서 환원적으로 설명되기보다는 다양한 분자들의 정교한 상호작용에 의해 그 특수성이 발현되는 것으로 이해되어야 할 것입니다.
둘째, 생명체를 구성하는 핵심 물질인 단백질과 핵산은 그 복잡성과 조직성에 있어 무생물의 영역을 훨씬 뛰어넘는 존재들입니다. 단백질의 경우 평균 450개의 아미노산들이 3차원적 구조로 정교하게 배열된 거대분자입니다. 아미노산이 펩타이드 결합으로 중합되는 확률을 감안하면, 450개 아미노산으로 이뤄진 폴리펩타이드가 형성될 확률은 10^-391에 불과합니다(Wildman, 2003). DNA의 경우 4종의 염기와 5탄당, 인산이 규칙적으로 중합되어 이중나선 구조를 이루는 거대분자로서, 그 구조적 복잡성이 단백질에 버금갑니다. 이처럼 정교하게 조직화된 생체 고분자가 무작위적 화학 반응에 의해 형성되었다고 보기에는 쉽지 않은 점이 있습니다.
더구나 단백질과 DNA는 생명활동에서 불가분의 상호보완적 관계에 있는데, 이는 화학 진화론의 또 다른 맹점으로 작용합니다. 세포 내에서 DNA의 유전정보는 단백질 합성으로 이어지고, 단백질 효소는 다시 DNA의 복제와 수선에 필수적인 역할을 합니다.
그런데 화학 진화론의 관점에서는 이들 거대분자 사이의 상호의존성을 설명하기 어려운 딜레마에 봉착하게 됩니다. DNA도 단백질도 존재하지 않는 상황에서, 어느 한쪽이 먼저 만들어졌다고 보기 힘들기 때문입니다(Meyer, 2013). 이는 생명의 기원에 관한 화학 진화론적 설명이 불충분함을 잘 드러내 줍니다.
이러한 문제의식은 생체 분자의 합성 과정을 담은 실험 결과들에서도 분명하게 확인됩니다. 아미노산의 중합 반응을 통해 폴리펩타이드를 합성한 시도들은 개별 아미노산들을 결합시키는 데는 어느 정도 성공했지만, 특정 기능을 수행할 수 있는 배열을 지닌 폴리펩타이드는 얻지 못했습니다(Weber & Miller, 1981).
리보핵산의 합성을 위한 실험들도 유사한 양상을 보였는데, 다양한 조건에서 염기들의 중합은 일어났지만 유전 물질로서 기능할 만한 서열은 만들어내지 못했던 것입니다(Orgel, 2004). 이와 같은 실험적 증거들은 아미노산과 뉴클레오타이드가 중합되었다고 해서 생명활동에 필요한 기능성 분자로까지 진화하기는 쉽지 않음을 방증합니다.
셋째, 화학 반응의 무작위성과 비선택성은 질서 정연한 생명 현상을 설명하는 데 근본적인 한계로 작용합니다. 화학 진화론의 주된 논리는 원시 지구의 환경에서 작은 분자들이 우연히 결합하여 거대분자로 진화할 수 있었다는 것입니다. 그러나 이러한 우연성에 기초한 화학반응이 반복되면서 생명으로까지 진화했다는 주장은 받아들이기 어려워 보입니다. 실제 자연계에서 일어나는 화학반응은 열역학 제2법칙에 따라 무질서도가 증가하는 방향, 즉 엔트로피가 증가하는 방향으로 일어납니다. 많은 실험들이 화학반응의 비가역성과 비선택성을 실증적으로 확인해 주고 있습니다(Gould, 1984; Pross, 2005).
이러한 측면에서 생명체의 고도한 조직성과 규칙성을 화학 반응의 산물로 간주하는 것은 직관에 어긋나 보입니다. 생체 내 화학반응이 이처럼 질서 정연하게 일어나는 이유는 수많은 효소들의 선택적 촉매작용이 관여하기 때문인데, 그 효소 자체가 우연한 화학진화의 산물이라고 보기는 어려운 것입니다.
일례로 단백질의 합성 과정을 살펴보면, 수많은 효소와 리보솜, ATP 등이 관여하면서 고도로 정교하게 조절됨을 알 수 있습니다. 반면 밀러-유리 실험에서와 같은 무작위적 화학반응에 의해서는 기껏해야 아미노산이 합성되는 정도였습니다. 생명활동에 필요한 고도의 분자적 조직화가 단순한 화학반응에 의해 달성될 수 있는가에 대해서는 회의적일 수밖에 없습니다.
넷째, 생명의 기원에 관한 화학 진화설을 뒷받침할 만한 분자 화석 증거들이 매우 부족한 실정입니다. 지구상에서 가장 오래된 생명체 화석으로 알려진 것은 약 35억 년 전의 스트로마톨라이트(stromatolite)로서, 이미 원핵세포 수준의 생명체가 출현해 있었음을 보여줍니다(Schopf, 2006).
그런데 이 시기 이전에 형성된 것으로 추정되는 생체 분자의 화석은 발견된 바 없습니다. 일부 연구진은 38억 년 전 암석에서 바이오마커로 간주되는 유기물을 검출했다고 주장하기도 하지만(Mojzsis et al., 1996), 이에 대해서는 여러 반론이 제기된 바 있습니다. 즉, 현생 생물과 유사한 최초의 생명체는 지구 역사상 매우 이른 시기에 출현했음에도 불구하고, 이에 앞선 화학 진화의 흔적은 찾아보기 힘든 것이 사실입니다.
이처럼 무생물에서 생물로의 진화 과정을 담은 중간 단계 화석이 부재한 점은 생명의 기원에 관한 화학 진화설에 심각한 반례로 작용합니다. 만약 수억 년에 걸쳐 화학 진화가 서서히 일어났다면 그 진화 단계를 반영하는 분자 화석이 남아 있어야 할 것입니다.
그러나 지금까지의 고생물학, 분자고생물학 연구는 그러한 증거를 제시하지 못하고 있습니다. 앞서 언급한 스트로마톨라이트조차도 이미 세포와 같은 생명 시스템이 갖춰진 이후의 것이며, 세포의 형성 과정을 보여주는 것은 아닙니다. 결국 화학물질이 장구한 화학 진화를 통해 생명체로 변화했다는 주장은 실제 화석 기록과는 상당한 괴리가 있어 보입니다.
더 나아가 생명의 기원에 대한 과학적 탐구가 이룬 성과 자체가 아직 미흡하다는 점도 지적될 필요가 있습니다. 화학 진화 이론의 등장 이후 반세기 넘게 다양한 연구가 이뤄졌지만, 여전히 생명의 기원에 관해 구체적으로 검증된 이론은 없는 상황입니다. 유기물의 합성이나 자기촉매 RNA에 관한 연구들은 각각 화학 진화의 특정 단계를 설명하는 데 그칠 뿐, 종합적인 생명 기원 이론으로 발전하지는 못하고 있습니다. 현대 분자생물학의 눈부신 발전에도 불구하고 생명의 기원은 여전히 미지의 영역으로 남아 있는 것입니다.
실제로 국제학술지 <Science>에서 125명의 전문가들을 대상으로 실시한 설문조사 결과, '생명의 기원'은 향후 25년간 풀리지 않을 것 같은 난제 1순위로 꼽혔습니다(Kennedy & Norman, 2005). 생물학, 화학, 천문학 등 관련 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있음에도, 정작 생명의 기원 문제는 여전히 풀리지 않고 있는 것입니다. 이에 따라 일부 연구자들은 기존의 화학 진화 패러다임에서 벗어나 근본적으로 새로운 접근법이 시도되어야 한다고 주장하기도 합니다(Benner, 2010; Wickramasinghe, 2011). 어쩌면 생명의 기원이 순수한 물리화학적 현상으로 환원될 수 없는 고유한 영역일 가능성도 배제할 수 없을 것입니다.
이상에서 살펴본 바와 같이 화학 진화설은 생명의 기원을 설명하는 데 여러 한계에 직면해 있습니다. 현재까지 축적된 과학적 증거들은 화학 진화론의 주장을 충분히 뒷받침하지 못하고 있으며, 오히려 여러 반증 사례들이 제기되고 있는 실정입니다. 생명 현상의 복잡성과 특수성, 생체 분자 형성의 어려움, 화학 반응의 무작위성, 분자 화석 증거의 부재 등은 화학 진화론의 타당성에 의문을 제기하는 강력한 근거들입니다.
'태초에 하나님이 천지를 창조하시니라'
이 글을 보고 계신 여러분이 예수님을 믿지 않고 계시다면, 지금 바로 예수님을 여러분의 구세주이자 삶의 주인으로 영접하고 구원받으시기 바랍니다. 아래의 영접 기도문을 진실된 마음으로 따라 읽으시고, 기도하시기 바랍니다.
하나님 아버지 감사합니다.
저는 죄인입니다.
저는 그동안, 저를 창조하신 하나님을 모르고, 부인하고, 제 맘대로 제 뜻대로 살았습니다.
예수님을 믿지 않았던 저의 죄를 회개합니다.
하나님을 모르고 지었던 분노, 시기, 질투, 음란, 혈기, 용서 못함, 분쟁, 시기, 미움, 다툼, 욕심 나의 모든 죄를 눈물로 회개합니다. 예수님의 십자가 보혈로 깨끗이 용서하여 주세요.
이제 하나님 떠나 방황하며 고통하던 저를 다시 살리시기 위해 이 세상에 오셔서,
십자가에 피흘려 죽으시고, 부활하신 예수님을 저의 구세주로 저의 그리스도로 저의 삶의 주인으로, 제 맘 속에 진심으로 영접합니다.
지금 제 마음 속에 성령으로 들어오사, 영원히 다스려주시고 책임져 주시고 인도해 주옵소서.
날마다 회개하며, 세상 욕심 버리고, 하나님이 명령하신 모든 계명을 철저히 지키고 순종하며 살겠습니다.
절 구원하심을 믿고,
예수님의 이름으로 기도합니다.
아멘
이제 여러분은 하나님의 자녀가 되었습니다.
이번 주에 바로 가까운 교회에 꼭 등록하시고, 매일 회개하고 순종하면서 하나님이 이끄시는 삶을 사시길 바랍니다.
2-1. 신(하나님)은 과연 존재하는가? 신이 존재한다는 증거가 있는가?
4-1. 성경의 본질과 역사성에 대한 의문 (성경의 사실성)
4-2. 성경의 본질과 역사성에 대한 의문 (성경의 사실성)
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