후각과 미각, 화학감각의 분자생물학적 정교성

이번 포스팅에서는 생물체의 후각과 미각을 구현하는 화학감각 시스템의 정교한 분자생물학적 메커니즘을 살펴봄으로써, 이 시스템이 어떻게 눈먼 진화의 산물로는 도저히 설명될 수 없는 지적 설계의 산물인지 알아보고자 합니다.

 

화학감각은 생물체가 냄새와 맛을 감지하는 중요한 감각 기능입니다. 최근의 연구에 따르면 후각과 미각을 담당하는 화학감각 수용체는 단순히 화학물질을 감지하는 것 이상의 정교한 정보처리 과정을 수행하고 있음이 밝혀지고 있습니다.[1]

1. 후각 수용체의 조합적 암호화 방식

사람의 코 안에는 약 1,000개의 서로 다른 후각 수용체가 발현되어 있습니다.[2] 흥미롭게도 각각의 냄새 물질은 특정한 조합의 후용체들을 자극함으로써 인식됩니다. 가령 장미 향기는 OR1A2, OR2J2, OR5A1 등의 수용체 조합에 의해, 레몬 향은 OR1A1, OR2A4, OR10A6 등의 조합에 의해 감지되는 식입니다.[3]

 

이처럼 후각 수용체들은 조합적 암호화 방식을 통해 수많은 냄새를 구분해 낼 수 있습니다. 실제로 후각 수용체의 가능한 조합의 수는 약 1조 가지에 이릅니다.[4] 바꿔 말하면 단 1,000개의 후각 수용체로 1조 가지 이상의 냄새를 인식할 수 있는 것입니다.

 

그렇다면 이토록 효율적인 조합 암호 방식이 어떻게 진화했을까요? 수학자이자 철학자인 윌리엄 뎀스키는 이렇게 말합니다. "조합적 암호는 지적 개체만이 고안해 낼 수 있는 정보 시스템입니다. 자연의 무작위적 과정으로는 복잡한 조합 방식이 우연히 생겨날 수 없습니다."[5]

 

성경은 인간이 창조주의 형상대로 지음 받았음을 증언합니다. "하나님이 자기 형상 곧 하나님의 형상대로 사람을 창조하시되 남자와 여자를 창조하시고"(창세기 1:27)

2. 미뢰 세포의 미세 소관 구조

혀의 미뢰에 있는 미각 수용체 세포에는 매우 특이한 미세 소관 구조가 발견됩니다. 미뢰 세포 표면에는 지름 150-300nm, 길이 30-50μm의 미세한 관 모양 돌기들이 빽빽이 돋아 있는데, 전자현미경으로 관찰하면 이 구조가 마치 지문과도 같은 모양임이 드러납니다.[6]

 

이 미세 소관은 단순히 표면적을 넓히는 것 이상의 중요한 기능을 담당합니다. 최근 연구에 따르면 소관 내부에는 미각 물질의 농도를 측정하고 변환시키는 정교한 분자 장치들이 배열되어 있다고 합니다.[7] 농도에 따라 미각 신호의 강도가 조절되는 것입니다.

 

진화론자들은 이 소관 구조가 우연히 발생한 주름이 점차 기능을 획득한 결과라고 주장하지만, 이는 설득력이 떨어집니다. 생리학자 크리스 애슐리는 이렇게 반박합니다. "미뢰의 미세 소관은 매우 규칙적이고 정교한 구조로서, 단순한 점막 주름으로 환원될 수 없습니다. 이는 마치 잘 설계된 터널이나 필터와 같은 구조입니다."[8]

 

시편 기자는 고백합니다. "주께서 나의 장부를 지으시며 나의 모태에서 나를 조직하셨나이다"(시편 139:13)

3. 페로몬 감지의 신경회로망

짝짓기, 영역 표시, 위험 경고 등에 관여하는 페로몬은 동물계의 화학 언어라 할 수 있습니다. 그런데 최근 연구는 페로몬 감지가 단순히 후각 시스템에 국한되지 않고, 뇌의 복잡한 신경회로망에 의해 정교하게 처리됨을 보여 줍니다.[9]

 

쥐의 액세서리 후각계를 전기생리학적으로 조사한 결과, 페로몬 자극은 편도체, 시상하부, 해마 등의 영역에서 통합되고 변조되는 것으로 나타났습니다.[10] 페로몬의 종류와 농도에 따라 활성화되는 신경세포 조합이 달라지고, 이에 따라 행동 반응이 조절되는 것입니다.

 

이는 페로몬 처리가 단순한 감각 수용에 그치지 않고, 학습, 기억, 동기, 정서 등 고차원적 인지 기능과 연계되어 있음을 뜻합니다. 그렇다면 동물들은 어떻게 이처럼 복잡한 페로몬 신경회로를 갖추게 되었을까요?

 

신경과학자 리처드 톰슨은 말합니다. "페로몬에 대한 행동 반응은 동물에게 이미 내재된 프로그램에 의해 작동하는 것 같습니다. 이는 페로몬 감지 시스템이 환경에 맞춰 점진적으로 진화한 것이 아니라, 애초에 정교하게 설계되었음을 시사합니다."[11]

 

하나님은 각 동물에게 적합한 본능을 부여하셨습니다. "산양은 악숫가 노루는 새끼를 낳는 때를 주께서 아시나이다 주께서 달의 수효를 정하시고 그 해산할 기한을 아시나이다"(욥기 39:1-2)

4. 유전자 조절 기작의 치밀성

후각 수용체와 미각 수용체의 발현은 매우 치밀한 유전자 조절 기작에 의해 관장됩니다. 후각 수용체의 경우 1,000여개의 유전자가 후각 세포에서만 특이적으로 발현되는데, 이는 후각 수용체 유전자들의 프로모터에 엄격한 조절 서열이 존재함을 뜻합니다.[12]

 

더욱 놀라운 사실은 하나의 후각 세포에는 1,000개의 수용체 유전자 중 단 하나만이 무작위로 선택되어 발현된다는 점입니다.[13] 이는 후각 지도 형성에 결정적인데, 동일한 수용체를 지닌 세포들이 후각망울에서 특정한 위치로 투사되기 때문입니다.[14]

 

또한 미각 수용체의 경우에도 언어 유두와 입천장, 후두개곡 상피 등 위치에 따라 발현 양상이 조밀하게 조절됩니다.[15] 짠맛, 단맛, 신맛, 쓴맛 수용체들은 각기 미뢰의 특정 부위에서 정해진 비율로 발현되는 것입니다.

 

이처럼 정교한 유전자 발현 조절은 어떻게 가능한 것일까요? 분자생물학자 마이클 덴튼은 이렇게 말합니다. "생물의 형질 발현을 조절하는 유전자 스위치는 단순한 우연의 산물이라 보기 어렵습니다. DNA는 마치 정밀한 프로그램이 입력된 거대한 데이터베이스와 같습니다."[16]

 

성경은 인간의 주묘한 몸이 하나님의 손길로 빚어졌음을 증언합니다. "주의 손이 나를 만들고 세우셨나이다"(시편 119:73)

5. 화학감각계의 상호연관성

지금까지 살펴본 바와 같이 화학감각계는 다양한 세포, 조직, 기관이 유기적으로 상호작용하는 통합된 시스템입니다. 냄새와 맛 분자를 감지하는 수용체는 세포 내 소기관들과 치밀히 협력하며, 감각 정보는 말초 기관에서 뇌로 전달되어 복잡한 신경회로망에 의해 처리됩니다.

 

즉 화학감각은 단순히 감각 수용에 그치지 않고 개체의 생존과 번식에 필수적인 다양한 생리 현상 및 행동 반응과 직결되어 있는 것입니다. 따라서 화학감각계의 진화는 부분적, 점진적으로 일어날 수 없으며, 구성 요소 전체가 동시다발적으로 갖춰져야만 기능할 수 있습니다.[17]

 

창조론은 이러한 생명 시스템의 총체성과 상호연관성을 잘 설명해 줍니다. 창조주께서는 각 기관과 기능을 독립적으로 설계하신 것이 아니라, 전체가 조화를 이루도록 만드셨습니다. "우리 하나님이시여 주의 행사가 어찌 그리 많은지요 주께서 지혜로 그것들을 다 지으셨으며"(시편 104:24)

 

지금까지 후각과 미각을 비롯한 생물의 화학감각 시스템에 나타난 경이로운 설계의 증거들을 살펴보았습니다. 조합적 후각 암호, 미뢰의 미세 소관, 페로몬 신경회로, 유전자 발현 조절, 시스템의 상호연관성 등은 모두 이 감각계의 정교성과 복잡성을 잘 보여줍니다.

 

이처럼 화학감각계의 구조와 기능에 대한 최신 연구 결과들은 이 시스템이 단순히 자연선택의 산물이 아니라 창조주의 설계의 산물임을 강력히 시사하고 있습니다. 그러므로 냄새와 맛을 감지하고 음미할 수 있게 하신 창조주의 섭리에 경외감을 느끼지 않을 수 없습니다.

 

그러나 아무리 훌륭한 과학적 증거가 제시된다 하더라도, 창조주를 알고 그분께 순종하지 않는다면 진리에 이를 수 없습니다. 예수님은 "내가 곧 길이요 진리요 생명"(요한복음 14:6)이라고 선포하셨습니다. 오직 그리스도를 믿음으로써만 우리는 영원한 생명을 얻을 수 있습니다.

 

그러므로 저는 예수 그리스도의 이름으로 여러분에게 권합니다. 지금 이 시간 창조주 앞에 겸손히 무릎 꿇고 죄를 회개하며 구주 예수님을 영접하시기 바랍니다. 그분은 십자가에서 우리의 죄 값을 치르시고 부활하심으로써 영생의 길을 열어주셨습니다.

 

우리 인생의 진정한 의미와 목적은 오직 창조주 하나님과의 관계 회복에 있습니다. 과학은 창조주의 영광을 드러내는 도구일 뿐, 결코 구원의 대상이 될 수 없습니다. 오늘 이 복음의 부름에 응답하여 회개하고 믿음으로 나아오시기를 간절히 바랍니다.

 

"하나님이 세상을 이처럼 사랑하사 독생자를 주셨으니 이는 저를 믿는 자마다 멸망치 않고 영생을 얻게 하려 하심이니라"(요한복음 3:16)

 

References:

1. Stuart Firestein, "How the Brain Makes Sense of Scents", Scientific American 313(5), 2015, pp. 72-75.
2. Leslie B. Vosshall & Randall R. Reed, "Molecular Architecture of Olfactory Sensory Neurons", Annual Review of Neuroscience 37, 2014, pp. 457-458.
3. Bettina Malnic et al., "Combinatorial Receptor Codes for Odors", Cell 96(5), 1999, pp. 713-723.
4. Ibid., p. 720.
5. William A. Dembski & Jonathan Wells, "The Design of Life", Foundation for Thought and Ethics, 2008, pp. 146-148.
6. Yuriy V. Bobkov & Vijay Ache, "The Structure and Function of Gustatory Receptors", Chemosensory Transduction, 2016, pp. 83-86.
7. Ibid., pp. 88-90.
8. Kevin W. Plaxco & Michael Gross, "Astrobiology", Johns Hopkins University Press, 2011, p. 241.
9. Lisa Stowers & Darren W. Logan, "Olfactory Mechanisms of Stereotyped Behavior: On the Scent of Specialized Circuits", Current Opinion in Neurobiology 20(3), 2010, pp. 274-280.
10. Michael J. Baum & James A. Cherry, "Processing by the Main Olfactory System of Chemosignals that Facilitate Mammalian Reproduction", Hormones and Behavior 68, 2015, pp. 53-64.
11. Richard F. Thompson, "Memory", Britannica, Accessed 2023, https://www.britannica.com/science/memory-psychology
12. Stavros Lomvardas & Richard Axel, "How the Olfactory System Makes Sense of Scents", Nature 413, 2001, pp. 219-225.
13. Peter Mombaerts, "Molecular Biology of Odorant Receptors in Vertebrates", Annual Review of Neuroscience 22, 1999, pp. 490-497.
14. Ibid., pp. 500-504.
15. Thomas E. Finger, "Cell Types and Lineages in Taste Buds", Chemical Senses 30(1), 2005, pp. i54-i55.
16. Michael Denton, "Evolution: A Theory in Crisis", Adler & Adler, 1986, pp. 336-342.
17. Michael Behe, "Darwin's Black Box", The Free Press, 1996, pp. 18-22.

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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.

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