생명이 자연적으로 발생했다는 <오파린의 가설>은 과학적인 가설 입니까? Miller의 생명생성 시험관 실험은 이를 뒷받침합니까?
1936년 소련의 생화학자인 오파린과 영국의 생물학자인 할데인에 의 해 제시된 생명의 자연 발생에 대한 가설은, 생명체는 지구상에서 발 생한 것으로 긴 세월에 걸쳐서 무기물로부터 유기물로 변화(화학진화) 가 일어나고 이 유기물이 최초의 생물(원시생물)을 형성한다고 하였 다.
그는 원시대기를 구성하는 성분으로 암모니아, 메탄, 수증기, 수 소등으로 구성된 환원성 대기를 가정하고 여기에 자외선, 열등 각종 에너지가 작용하여 아미노산, 당류, 핵산염기들이 합성되었으며 이런 기본물질들이 축합하여 생체고분자물질로 되고 이것이 간단한 물질대 사를 할 수 있는 원시세포로 조직되었다고 가정하였다.
오파린의 가설 에 실험적 접근은 밀러에 의해 1953년에 시도되었고 그 이후에도 많은 유사한 실험이 있었지만 생성된 아미노산은 2-3가지에 불과하며 더구 나 L-, D-아미노산이 동시에 생성된다( 생체내에서는 L-아미노산만 존 재함 ). 막연한 가설이 세밀한 실험적 관찰의 결과 과학적 타당성이 없음이 증명된 것이다. 열역학, 화학, 분자생물학에 대한 더 현대적인 지식이 있었더라면 오파린-할데인 가설과 같은 시나리오를 제안하지는 않았을 것이다.
과학기술 시대에 살고 있는 오늘 날, 생명기원에 관한 해답을 과학자 들로부터 기대해보는 것은 당연한 일이다. 그러나 생명의 출발은 과거 의 단 한번 일어난 역사적으로 유일한 사건이다. 그러나 생명의 출발 은 과거의 단 한 번 일어난 역사적으로 유일한 사건이다.
한편 자연과 학은 현재 규칙적이고 반복적으로 일어나는 일을 연구대상으로 하기 때문에 과거에 단 한번만 일어났고 아무도 그것을 관찰한 사실이 없는 생명의 기원은 엄격히 과학적 증명의 대상은 아니다.
가령,누가 몇가 지 간단한 유기 화합물을 시험관에 넣고 에너지를 가해서 생명을 합성 하는데 성공했다고 하더라도 그것은 생명을 합성할 수 있는 여러가지 방법 중 한가지를 발견한 것이지 현존하는 생명이 반드시 그것과 동일 한 절차를 거쳐 만들어졌다는 것을 증명한 것은 아니다.
기계론적 유 물론적 입장에서 보면 생명은 물질의 매우 특수한 조직체로 간주되고 진화론자들은 수소원자가 오랜 세월을 거치면 생명체로 조직 될 수 있 다고 믿는 것이다. 1920년대에 소련의 생화학자 오파린과 영국의 생물 학자인 할데인에 의해서 제안된 지구상에서의 생명의 자연발생에 관한 소위 오파린-할데인 시나리오는 다음과 같은 가설을 포함한다.
(1) 지 구상에 생명체가 존재하기 전에 원시대기는 암모니아, 메탄, 수증기, 수소등으로 구성된 환원성 대기였다.
(2) 앞에 기술한 환원성 가스에 자외선, 열등 각종 에너지가 작용하여 아미노산, 당류, 핵산염기등 단 량체들이 합성되었다.
(3) 단량체들이 바닷물에 녹아서 축합하여 단백 질, 핵산 등 생체고분자 물질로 중합하였다.
(4) 생체고분자 물질이 간단한 물질대사를 수행할 수 있는 원시세포로 조립되었고 마침내 진 정한 세포로 진화되었다.
오파린-할데인 가설에 대한 실험적 접근이 1953년 시카고 대학의 밀 러에 의해서 처음으로 시도되었는데 밀러는 자신이 고안한 교묘한 반 응기 속에 메탄, 암모니아, 수증기 및 수소가스를 주입하고 전기방전 에 의한 에너지를 공급하여 글리신, 알라닌등 소량의 아미노산을 포함 하는 간단한 유기화합물을 합성할 수 있음을 보여주었다.
밀러실험이 보고된 후 지난 35년간 많은 과학자들이 밀러실험을 모방한 많은 모의 실험을 수행한 결과 물질에 에너지를 공급하여 스스로 물질이 복잡하 면서도 질서가 있는 유기적 조직체로 조작되는 것에는 한계가 있음을 확인하였다. 즉 상기한 선택된 환원성 가스혼합물 또는 시안산 가스 등에 에너지를 가해서 얻을 수 있는 물질은 가장 구조가 간단한 아미 노산 2-3가지, 그리고 핵산 염기, 몇가지 당류에 불과하며 이들도 항 상 광학이성질체의 혼합물로 생성되며 극히 미량으로 생성될 뿐임을 확인하게 되었다. 문제는 여기서 해결된 것이 아니고 시작되었다. 아 미노산이나 당류들의 광학이성질체의 분리, 그리고 수용액중에서의 다 양한 기능기를 가지고 있는 무수한 혼합물로부터 단백질, 핵산등의 매 우 선택적인 축합반응의 불가능성들이 구체적으로 드러나게 되었다.
오파린-밀러에 의한 막연한 가설이 실험실적인 세밀한 고찰의 결과 과 학적인 타당성이 없음이 증명된 것이다. 산, 염기, 알데히드, 알콜등 복잡한 관능기들을 가지고 있는 혼합물로부터 선택적으로 아미노산들 이 중합하여 단백질이 된다거나 인산염, 핵산염기, 리보스등이 축합하 여 DNA가 합성되는 반응은 적어도 현대과학 이론으로는 설명될 수 없 는 희망적인 공상에 불과한 것임을 이 방면의 전문가들에게는 너무나 명백한 사실이다.
엔트로피 법칙으로 잘 알려진 열역학 제 2 법칙은 아미노산등 단량 체가 중합하여 고분자물질이 합성되는 것 보다는 오히려 고분자 물질 이 에너지 유입이 있을 때 간단한 물질로 분해되는 것이 훨씬 보편적 인 방향임을 지시해 준다. 또 한가지 더 심각한 문제는 과연 물질에 에너지만 가하면 어떤 정보(information)가 창출될 수 있는가?
생명의 본질은 DNA(핵산)의 유전정보가 정보판독기인 리보좀에 의해서 특별한 구조와 기능을 갖는 각종 단백질로 변화되는 것이라고 생명과 학자들은 의견을 모으고 있다. 생명현상에 필요한 모든 정보가 DNA를 구성하는 4가지 종류의 핵산 염기의 배열 순서에 의해서 결정되는데 가장 간단한 단세포 생명체인 대장균은 약 450만쌍의 핵산염기들로 구 성되는 유전정보를 소장하고 있다. 4가지의 상이한 핵산 염기들로부터 임의로 선택된 3가지 염기군이 각기 한개의 아미노산에 상응한 암호역 할을 하며 생체 단백질과 효소는 20가지의 아미노산들로된 고분자 화 합물이다. 대장균은 DNA에 소장된 유전정보에 따라서 3000개의 서로 다른 효소 및 단백질을 합성하고 이들 효소의 도움으로 5000종의 유기 화합물을 합성한다. 시계를 구성하는 모든 원소를 통속에 집어 넣고 외부로부터 에너지를 공급해 주면 시계가 조립될 수 있다고 믿는 사람 은 아무도 없을 것이다.
지구과학자들은 지구가 금성과 화성 사이에 존재하기 때문에 만약에 진화론자들이 주장하는 원시대기가 존재하였다면 그것은 주로 탄산가 스나 질소등으로 된 산화성 대기였을 것이라는 의견이 지배적이다. 오 파린-할데인 시나리오의 첫단계인 환원성 대기의 존재는 적어도 현대 과학으로는 설명할 수 없는 가정을 위한 가정에 불과한 것이다.
산화 성 기체에 에너지를 공급하더라도 유기화합물의 합성이 불가능한 것은 이미 잘 알려진 실험적 사실이기 때문에 밀러형 모의 실험이 생명기원 설과 연관해서 의미를 가질려면 소위 원시대기가 암모니아, 메탄등 환 원성 기체로 가득 찰 수 있는 생성 기작(mechanism)을 제공해 주어야 한다. 질소, 탄소, 수소 존재하에 에너지를 공급할 때 암모니아나 메 탄이 합성되는 쪽보다는 오히려 이미 합성된 메탄이나 암모니아가 다 시 분해하는 쪽으로 화학평형이 이루어 지는 것이 경험적 사실이다. 원시대기를 구성하는 암모니아,메탄가스등의 존재를 증명하지 않는 한 밀러형 모의 실험은 다만 실험을 위한 실험에 불과한 것으로 지구상에 서의 생명의 기원과는 무관할 것이다. 1953년 밀러에 의한 오파린-할 데인 가설에 대한 실험은 결국 오파린-할데인 가설을 부인하기 위한 최초의 실험이 된 셈이다.
1936년 소련의 생화학자인 오파린과 영국의 생물학자인 할데인에 의 해 제시된 생명의 자연 발생에 대한 가설은, 생명체는 지구상에서 발 생한 것으로 긴 세월에 걸쳐서 무기물로부터 유기물로 변화(화학진화) 가 일어나고 이 유기물이 최초의 생물(원시생물)을 형성한다고 하였 다.