기원과학

기원과학

한국창조과학회 지음

두란노/2003년 4월/288쪽/11,000원



서론

인간의 기원에 대해서는 자연적인 것과 초자연적인 두 모델 즉 진화론과 창조론으로 나눌 수 있다. 진화론은 인간이 우연한 원자 결합의 산물로 아메바를 거쳐 원숭이에서 진화했다는 학설인 반면 초자연적인 창조론은 창조주(하나님)의 의도적인 설계의 산물이라는 것이다. 현재 진화론이나 창조론 모두 과학적인 실험을 통해 사실 그대로 증명될 수는 없지만 화석이나 생명체와 같은 과학적 자료를 고찰하면서 과학적 논리와 법칙에 비추어 창조 모델과 진화 모델 중 어느 것이 과학적으로 더 타당성이 있는지를 판별할 수 있다. 생명의 기원이 진화에 의한 것인가 아니면 창조에 의한 것인가를 판별하기 위해서 생명체 발생의 확률적 가능성과 열역학적 고찰, 생물학적 고찰, 지질화석학적 고찰을 통해 검토해보려고 한다.



생명의 발생설

오늘날 지구상에는 약 150만종의 생물이 있는데 지구상에 생명체가 나타난 메커니즘에 대해서는 여러 가지 학설이 있다. 기원전 그리스의 자연철학자들은 생물은 열과 공기와 태양에 의해 진흙에서 우연히 발생한다고 생각했으며 근세에 이르러 데카르트도 생물은 축축한 흙에 햇빛이 쬐인다든지 부패될 때 우연히 발생한다고 주장했다. 그러나 1862년 파스퇴르는 S자형 플라스크를 이용하여 온도, 습도, 공기 및 영양이 적당하더라도 밖으로부터 미생물이 들어가지 않으면 결코 미생물이 자연적으로 발생하지는 않는다는 사실을 발견했고 이로 인해 생명의 자연발생설은 폐기되고 생명은 생명에서만 생겨난다는 생물발생론이 과학적 상식으로 자리잡게 되었다. 그렇다면 모든 생명체의 모체인 최초의 생명체는 어떻게 발생했을까? 여기에 대해서는 다음 세 가지 경우를 생각할 수 있다.

① 지구에서 자연 발생하였다.

② 초자연적인 창조의 산물이다.

③ 다른 천체에서 왔다.



생물의 자연 발생설은 현 시점에서 과학적으로 이미 부정된 사실이지만 지금까지 알려진 학설과 과학적 자료를 근거로 각각의 경우를 고찰해보자.

1. 자연 발생

① 오파린의 가설

1936년 소련의 과학자 오파린은 『생명의 기원』이라는 책을 통해 생명체는 지구상에서 발생한 것으로 긴 세월에 걸쳐 무기물로부터 유기물로 변화(화학적 진화)가 일어나고 이 유기물이 최초의 생물(원시생물)을 형성한다고 주장했다. 즉 원시 대기는 오늘날과 달리 메탄, 수소, 암모니아, 네온 등을 포함하고 있어서 이들 기체들이 태양으로부터의 자외선이나 공중방전 등을 통해 에너지를 흡수함으로써 서로 반응하여 아미노산을 비롯한 간단한 유기물로 되고 이것이 비에 용해되어 바다로 흘러들어와 결국 생명체로 발전했다는 것이다. ② 밀러의 실험

원시 대기에서 아미노산이 발생했다는 오파린의 가설은 1953년 시카고 대학의 화학자 밀러의 실험으로 뒷받침되었다. 밀러는 플라스크에 물을 넣은 다음 진공 상태에서 일정 비율의 수소, 메탄, 암모니아의 기체 혼합물을 넣은 뒤 높은 전압의 방전을 1주일간 계속한 결과 글리신 등의 아미노산과 핵산의 구성물질이라 할 수 있는 염기 아데닌 등을 얻었다. 그러나 이 실험 결과가 생명의 자연발생설을 입증해주지는 않는다. 첫째, 밀러의 실험에서 사용한 혼합 기체가 원시 지구의 대기 상태와 일치한다는 것을 입증할 수 없다. 둘째, 생성된 아미노산을 실험실에서처럼 즉각 냉각장치를 이용해 냉각시키지 않으면 합성된 아미노산은 방전 에너지에 의해 다시 분해, 파괴되어 버리기 때문이다. 셋째, 밀러의 실험에서는 생명체의 요소인 단백질 합성에 필요한 L-아미노산뿐만 아니라 생명합성을 방해하는 D-아미노산까지 함께 발생했다. 결국 1991년 밀러 자신도 “과거에 우리가 주장했던 원시대양에서의 생명체 발생학설은 이제 와서 생각하니 너무도 동화 같은 이야기였으며 태초에 생명이 어떻게 시작되었는지는 현재로서 아무도 모른다”고 고백했다.

2. 생명과학과 창조론

생명체가 만들어지기 위해서는 핵산의 일종인 DNA와 단백질이 동시에 존재해야 한다. 현재 인체 내에는 10만종의 단백질이 존재하며 지구상에서 가장 단순한 세포인 가축의 호흡기관에 붙어 병을 일으키는 세균인 PPLO마저도 650종의 단백질로 구성되어 있다. 또한 단백질은 20종의 아미노산으로 구성되며 적게는 수 십개 많게는 수 만개의 아미노산들로 만들어진다. 그리고 이 아미노산들이 일정 순서로 배열되어야만 단백질들이 기능을 할 수 있고 적당하게 접혀 있어야만 생물학적 활성을 가질 수 있다. 실험실에서 또는 상업적으로 아미노산을 합성하는 경우 D-아미노산과 L-아미노산이 반반씩 만들어진다. 그러나 생물체에서 발견되는 모든 단백질은 L-아미노산만으로 구성되어 있다. 자연에서 발생하는 아미노산들로부터 L-아미노산 400개의 아미노산으로 만들어진 단백질이 우연히 형성될 확률은 1/10114밖에 되지 않는다. 따라서 가장 단순한 세포인 PPLO가 이론적으로 최소 개수인 124개의 단백질로 만들어져 있다고 가정할 때 400개의 L-아미노산으로 구성된 124개의 단백질이 우연히 형성되어 PPLO를 만들 확률은 1/1014,136 이다. 확률학자 보렐은 전 우주에 걸쳐 1/1050 보다 낮은 확률은 일어날 수 없다고 단언했다. 이런 작은 확률로 최초의 생명체가 만들어졌다고 믿는 것은 창조주를 믿는 것 이상의 믿음이 필요하다.

또한 생물체 특유의 번식능력, 즉 재생산 메커니즘은 결코 자연 발생적으로 일어날 수 없다. 단백질의 구성단위가 아미노산인 것처럼 유전물질 DNA의 구성단위는 뉴클레오티드이다. 뉴클레오티드를 구성하고 있는 염기에는 이데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T) 네 가지가 있고 이중나선 구조로 되어 있으며 각 염기들의 사이는 수소 결합으로 되어 있다. 이때 G, C, A, T는 유전정보의 알파벳과 같아서 적당한 배열을 이루며 엄청난 양의 유전 정보를 지시하고 이러한 유전 정보에 의해 단백질 하나가 합성되는 데는 70여 가지의 효소와 단백질 및 에너지가 필요하다.

진화론에서는 이렇게 복잡하고 질서 있게 진행되는 과정이 모두 저절로 그리고 우연히 이루어졌다고 주장한다. 그러나 이처럼 복잡하고 정교한 단백질 구조와 유전자 메커니즘은 고도의 지적인 존재의 개입을 가정하지 않고는 도저히 설명할 수 없을 뿐만 아니라 현재의 생명체는 생명을 준 창조주가 없이는 존재 할 수 없다는 사실을 깨닫게 해준다. 또한 DNA와 단백질이 동시에 있어야만 생명현상이 유지될 수 있는데 이런 것들이 자연발생적으로 이루어져 생명체가 탄생했다고 믿는 것은 창조주가 지적 설계에 의해 창조하셨다고 믿는 것보다 훨씬 더 맹목적이고 불합리하다. 3. 외계 생명설

19세기 말 스웨덴의 물리학자인 아레니우스는 최초의 생명은 지구에서 자연적으로 발생한 것이 아니라 우주에서 날아 온 미생물에 의해 시작되었다고 주장했다. 그 후 DNA의 이중나선구조를 밝혀 노벨상을 받은 영국의 크릭은 수십억년 전 우주의 어느 문명사회로부터 무인 우주선에 의해 실려 보내진 원시 포자가 지구의 원시 바다에서 생명활동을 시작했다고 이를 보완했다. 그러나 이 이론 역시 지구상에서 생명의 기원을 찾지 못하자 외계에 눈을 돌린, 단순한 추측에 불과한 것으로 설사 그것이 사실이라 하더라도 그 우주 문명은 어떻게 생겨난 것인가라는 새로운 질문에 봉착하게 된다. 결국 외계 생명설은 생명의 기원 문제를 풀지 못한 채 단순히 문제를 다른 장소로 옮겨놓는 것뿐이다.



열역학적 고찰

우주에 존재하는 모든 물질에 적용되는 열역학을 통해 생명의 기원에 대해 생각해보자.



․ 열역학 제 1법칙 - 열역학 제 1법칙은 에너지 보존법칙으로 에너지는 자연적으로 생성될 수도 없고 소멸될 수도 없으며 에너지의 형태는 변환될 수 있지만 그 총량은 항상 불변임을 보여주고 있다. 아인슈타인은 어떤 물질의 에너지(E)는 그 물질의 질량(M)에 빛의 속도(C)를 제공해준 것과 같다(E=MC2) 고 주장했다. 2차 세계대전 중 일본에 투하된 원자폭탄은 바로 물질인 원자의 핵이 분열하면서 생긴 질량의 변화(질량 결손)로부터 거대한 에너지가 방출되는 것을 이용한 것으로 물질 자체가 에너지라는 사실을 입증해주었다.

․ 열역학 제 2법칙 - 열역학 제 1법칙이 에너지의 양적인 보존을 다룬 것이라면 제 2법칙은 에너지의 질적 쇠퇴 현상을 다룬 것이다. 자연적으로 발생하는 모든 현상은 그 '자유 에너지(G)'를 가장 낮은 상태로 유지하는 쪽으로 진행하는 현상을 설명한다. 자유에너지(G) = H - T S 로서, H는 엔탈피, T는 절대온도, S는 무질서도, 즉 엔트로피이다. 예를 들면 높은 곳에 있는 물은 저절로 낮은 곳으로 이동하여 높은 값의 퍼텐셜에너지 상태로부터 낮은 값의 퍼텐셜에너지 상태로 됨으로써 더 안정된 상태를 유지하는 것이다. 결국 모든 물체는 예외없이 그 자유 에너지가 최소화되어 더 이상 일을 할 수 없는 에너지 상태로 되는 방향으로 진행된다.

또한 열역학 제 2법칙은 무질서도를 나타내는 엔트로피의 관점에서도 생각할 수 있다. 즉 자연계의 반응은 물질을 구성하는 요소들의 배열이 시간의 흐름에 따라 점점 무질서해지는 쪽으로 진행된다. 즉 무질서하게 진행될수록 자유 에너지는 낮아져서 물질은 안정되게 된다. 예를 들어 동물 또는 식물은 원자들이 모여서 특별한 구조를 갖는 물질로 질서도가 높은 상태이나 이것이 죽어 부패하면 원자 또는 분자 단위로 분해되어 흩어짐으로써 무질서한 상태로 되는 것이 자연의 법칙이다. 결국 열역학 제 2법칙에 따르면 개방된 계(open system)에서 외부 에너지가 가해지지 않는 한 항상 무질서도가 증가되는 방향으로 자연 반응이 일어난다. 또한 외부에서 에너지 즉 일이 가해진다하더라도 그것이 지혜가 개입된 에너지가 아니라면 결코 대상물체의 질서도가 증가될 수 없다. 무질서에서 질서가 이루어지려면 외부에서 가해지는 에너지가 의도적인 목적과 설계에 따른 에너지라야 한다.

들판에 피어 있는 식물은 태양 에너지를 이용하여 성장하기도 하고 꽃을 피우기도 하며 질서도를 높여간다. 그러나 뿌리가 뽑혀 죽은 식물은 생명력이 없으므로 태양빛에 의해 물질이 저절로 분해되어 무질서도가 증가할 뿐이다.

열역학과 생명 기원설

진화론에 따르면 무기물이 자연적으로 결합되어 생명이 발생했다는 것이다. 그렇다면 단백질의 구성단위인 아미노산은 탄소, 수소, 질소 등의 원자로 이루어져 있는데 이 원자들은 어디에서 만들어졌겠는가를 생각해보면 무(無)에서 유(有)가 생성되는 단계가 필요하게 된다. 그러나 무에서 물질, 즉 에너지가 생성된다는 것은 열역학 제 1법칙에 위배된다. 창조론 관점에서 생명의 발생은 창조주 자신의 에너지의 일부가 생명으로 전환되었다고 볼 수 있으므로 열역학 제 1법칙에 위배되지 않는다. 그러나 진화론은 이 점에 대해 아무런 대답도 하지 못한다.

질소와 탄소, 수소 등의 간단한 유기물이 저절로 특정한 배열로 결합하여 질서도가 높은 아미노산이 되고, 아미노산은 다시 질서도가 더 높은 단백질이나 핵산이 되며 그것은 다시 질서도가 더욱 높은 특별한 생명체로 성장되어 간다는 것이 오파린의 화학진화 가설이다. 그러나 이 가설은 질서 상태에서 무질서 상태로 변화해간다는 열역학 제 2법칙에 위배된다. 결국 오파린 스스로도 다음과 같이 말했다. “진화의 한 단계에서 다음 단계로의 변천 과정은 복잡하고 조직된 기관으로 발달되는 과정이다. 열역학 제 2법칙으로 볼 때 화학진화의 반응이 고분자로 합성되는 방향이 되기보다는 반대로 분해의 가능성이 크다.”

생명체 형성의 확률

로켓트가 하늘로 올라갈 수 있는 것은 추진력을 주는 연료이외에도 내부에 설계된 엔진이 장착되어 있기 때문이다. 연료가 있더라도 지적 설계에 의해 만들어진 엔진이 없다면 결코 공중으로 올라갈 수 없다. 마찬가지로 생명체의 성장도 에너지가 가해지는 것만으로는 성장할 수 없고 그 내부에 설계된 기계가 먼저 있어야 한다. 지적 설계의 개입이 없다고 가정한다면 생명체는 결국 원자나 분자의 우연한 결합에 따라 생성되므로 이 우연한 결합의 확률을 살펴보자.

한 예로 100개의 아미노산이 자유로운 상호작용으로 일정한 배열을 해 한 개의 단백질이 생성될 확률은 1/10130으로 나타난다. 생명 기원 과학자 카프란 박사는 생명체 생성 확률이 1/10130 이라면 창조주 없이는 결코 생겨날 수 없다고 말하고 있다. 더욱이 자기번식과 복제를 할 수 있는 세포는 단백질과 유전자 외에도 다른 많은 요소들을 갖추어야 하는데 그러한 세포가 하나 형성될 확률은 1/10167,626이라고 한다. 이러한 확률은 결국 세포는 물론 단백질 하나도 결코 우연히 저절로 만들어질 수 없다는 것을 보여준다.



생물학적 고찰

진화론 개요

1859년 11월 영국의 찰스 다윈이 『종의 기원』을 발표한 이후 오늘날까지 그의 진화론은 생물학뿐만 아니라 정치, 경제, 사회, 문화 등 거의 모든 분야에 걸쳐서 지대한 영향을 끼치고 있다. 현재의 진화론은 하나의 가설 또는 이론의 단계를 넘어 완전한 법칙으로까지 인식되고 있다. 과학자들은 진화론이 너무도 불완전한 가설임을 인정하면서도 진화론적 사고 안에서 조금씩 수정함으로써 보완하려 하고 있다.진화론적 사상은 기원전 5,6세기부터 그리스의 자연 철학자들간에도 존재하고 있었다. 아리스토텔레스는 자연은 간단하고 불완전한 것으로부터 복잡하고 완전한 것으로 변하려고 애쓴다고 생각했다. 그러나 다윈 이전에는 이러한 진화론적 사고는 극히 일부 박물학자들만의 것이었으며 창조론적 사고가 압도적이었다.

다윈은 청년시절 박물학자로서 측량선 비글호를 타고 5년 동안 전 세계를 항해하면서 동식물을 관찰했고 그 후 20년간 자료를 수집하여 1859년 11월 24일 『자연도태에 의한 종의 기원, 또는 생존경쟁에서 살아남는 종의 보존에 대하여』라는 제목의 책을 출간했다. 진화론에 대한 개요는 다음과 같다.

생물은 일반적으로 많은 자손을 낳기 때문에 그들 사이에 격심한 생존경쟁이 일어난다. 그들 중에는 변이를 수반하는 것들이 있고 그 변이가 생존경쟁에서 유리하게 작용하는 경우가 있다. 그리고 오랜 세월이 흐르는 동안 그 변종들이 다수파가 되어 결국 새로운 종이 탄생되며 종의 진화가 이루어진다.다음 단계는 생물의 변이로 다윈은 구체적으로 설명하지 못했지만 1901년 드브리스가 달맞이꽃 연구에서 유전이되는 돌연변이 형질을 발견했고 사람들은 이것을 다윈의 진화론에 접목시켰다.

20세기 전반에 들어와 돌연변이와 유전의 법칙에 대한 새로운 이론들이 나타나게 되는데 그 중 한 분야가 집단 유전학이다. 이 집단 유전학이 진화론과 결합하여 진화의 기본 단위는 개체가 아닌 집단이며 집단 중에서도 변화에 적절히 대응할 수 있는 소집단이 대집단을 대신하여 진화의 단위라는 개념이 생겨나게 된다. 이러한 돌연변이, 유전, 소집단, 격리 그리고 다윈의 진화론이 종합되어 현대종합이론이 탄생하게 된다. 현대 종합이론에서는 진화를 크게 두 가지로 나누고 있다. 변이가 비교적 단기간에 무방향으로 소규모로 일어나서 종 내의 변이를 유발할 때를 소진화라고 하며 자연 선택된 집단이 격리에 의해 오랜 시간 일정한 방향으로 크게 진화하여 종을 뛰어 넘는 변이를 유발할 때를 대진화라고 한다. 예를 들어 개라는 한 종에서 다양한 품종의 개들이 나타나는 것이 소진화이고 파충류에서 조류나 포유류로 변하는 것을 대진화라고 할 수 있다.

현대 진화론에 대한 고찰

현대적 진화론이 그대로 수용하고 있는 다윈의 진화론에 대한 논법을 도식화하면 다음과 같다.

다산 -> 생존경쟁 -> 변이 -> 자연선택(자연도태) -> 진화

위에서 보듯이 진화론의 가장 기본이 되는 논거는 변이와 자연선택이다. 변이의 메커니즘으로 진화론자들은 돌연변이를 제시하고 있다. 돌연변이를 이해하기 위해서는 먼저 유전자의 개념에 대해 이해해야 한다. 유전자란 간단히 말해서 생명체를 만드는 설계도와 같다. 그 설계도를 기초로 여러 가지 생체 현상이 일어나 하나의 생명체가 만들어지는 것이다. 어쩌면 유전자가 있다는 것이 하나님의 창조를 가장 잘 보여주는 증거라고 할 수 있을 것이다. 우리가 유전자라고 말하는 DNA는 이중나선 구조로 된 상상할 수 없을 정도로 얇은 필라멘트인데 세포 한 개 속에 들어있는 DNA의 길이는 약 1.7m로 우리의 키와 거의 같다. 우리 몸은 약 60～100조 개의 세포로 구성되어 있는데 그것을 다 연결하면 지구에서 태양까지 여러 번을 왕복할 수 있을 만큼의 길이이다. 그런데도 무게는 1그램도 되지 않는다. 그리고 엄청난 양의 정보를 담고 있는 DNA가 꼬이고 꼬여 핵 속에 저장되어 있는 형태를 염색체라고 한다.