영감을 받은 시청자 여러분 수프림 마스터ＴＶ 과학과 영성에 오신 걸 환영합니다 오늘 프로그램에서는 영국의 분자 생화학자 존조 맥페든 박사와 환상적인 주제인 생물학적 창조와 진화를 논합니다

맥페든 박사는 인간의 유전적 전염병을 연구합니다 ２００１년부터 그는 영국 서리 대학에서 분자 유전학을 가르치고 있습니다 수년간 그는 광범위한 세균유전학을 연구했고 진화를 컴퓨터 모형화했습니다

국제적인 베스트셀러 『양자진화: 어떻게 물리학의 가장 이상한 이론이 삶의 가장 큰 불가사의를 설명하는가』에서 맥페든 박사는 삶 진화 의식 속 양자역학의 역할을 탐구했습니다 현대 생물학은 지구상 생명의 기원을 설명하는데 어려움을 겪고 있습니다 이유 중 하나는 순전히 생화학적 관점에서 질문을 바라보기 때문입니다 양자 물리학은 답을 찾을 수 있을까요？ 오늘 손님으로부터 알아보겠습니다

지구상 삶의 기원에 대한 분자 생물학의 견해는 무엇인가요？

현 관점은 지구 상에서 생명이 화학적으로 시작했다는 겁니다 원시 수프 론은 화학물질은 무작위적으로 결합하여 수 백만 년에 걸쳐서 함께 모여 간단한 화학 물질이 됐으리란것이죠 이 화학물질 중 하나는 자가복제가 가능한 놀라운 특성을 지닌 것입니다

그렇군요 하지만 최근에 뭔가 발견됐지요 첫 번째는 화성의 물이었고 우리와 아주 흡사한 행성 체계가 존재한다는 겁니다 그리고 몇 년 전 유성이 아미노산이나 유기체를 포함할 수 있다는 사실을 발견했습니다 우리의 행성 체계보다 심지어 오래된 것을요 이 발견을 어떻게 생각하십니까？

그건 원시 수프 이론을 뒷받침합니다 원시 수프의 많은 문제 중 하나가 유기적 분자가 어디서 오느냐이기 때문입니다 유기체라는 것은 생물체에서 왔다는 것을 뜻하지 않습니다 탄소를 바탕으로 한 화학 물질이란 뜻이죠 하지만 대부분의 과학자들은 생물체가 우주에서 왔음을 믿지 않습니다 하지만 물리학자 폴 데이비스는 생명이 화성에서 유래됐다고 믿습니다 그것도 일리 있지요

하지만 화성에서 유래됐다 해도 여전히 문제가 있습니다 원시 수프는 어디에서 왔을 까요？ 그 기원을 화성에서 찾는 것이 뭔가 좀 빠른 진전을 가져오는지는 몰라도 근본적인 문제는 해결하지 못합니다 자가 복제를 어떻게 만들까요 자가 복제로 어떻게 세포를 만들까요？

스탠리 밀러 연구나 다른 연구처럼 연구실에서 원시 수프를 재생하려는 시도가 있었습니다 과학자들은ＲＮＡ (리보 핵산)이나 살아있는 종과 비슷한 것을 복제하는 것을 생산하기 위해 연구실에서 인공적인 생명을 합성하는데 진전이 있었을 까요？

자가 복제가 될 수 있는 단순한 화학물질 종류 중 가장 그럴 듯 한 건 ＲＮＡ분자라는 화학물질 입니다

매우 단순하죠 생명이 거기서 시작한 거군요

예 그렇습니다 그들은 단순한 특성을 가지고 있었을 겁니다 사람들은 오랜 시간 노력해왔습니다 ２０년 동안 자가 복제하는 ＲＮＡ분자를 만들려 했지만 지금까지는 실패했습니다 ＲＮＡ는 만들기 어려운 분자입니다 만들 수 있는 ＲＮＡ분자를 모두 살펴보면 그 중 하나는 자가복제를 하는ＲＮＡ일 수도 있습니다 그건 아마 천문학적 숫자겠지요 지구상에 그렇게 많은 분자를 만들만한 충분한 공간이 없을 것입니다

그러면 어떻게 생각하시죠？그런 일이 우연히 일어날까요？ 우주가 그런 가능성을 만들 수 있을 만큼 크고 오래됐나요 그렇지 않다는 계산이 있었고 그래서 더 많은 우주가 필요하지요

그렇습니다 여기서 양자 역학이 도울 수 있을지 모르죠 양자역학은 생명의 기원에 대한 설명을 제공할 수 있습니다 왜냐하면 만일 체계가 양자 역학적이라면 양자 다 우주에 살고 있다는 것이죠 그건 소량의 분자가 광대한 수의 잠재적 구조를 개척할 수 있다는 뜻이니까요 생명의 기원이 양자역학의 상태에서 발생한다면 초기 지구에 있는 작은 연못 크기에 한정되지 않습니다

다시 말해 양자 상태는 한 번에 모든 편재하는 가능성을 실현시키지만 대신 생명 복제 전개의 무작위적인 『시도와 오류』의 방식으로는 우주의 나이보다 긴 시간이 걸릴 겁니다

그건 생명이 발생하지 않을 것 같은 이 문제를 푸는데 최소한 일부는 해명해 줄 수 있다고 생각합니다

생명은 여러 방향으로 진화했습니다 현대 생물학 주류는 찰스 다윈 이론의 자연선택에 의한 적응을 채택했습니다 유기체 개체군이 근본적 진화의 작용으로 시간이 흐름에 따라 환경에 더욱 잘 적응된 개체를 자연스럽게 생성 해내는 겁니다

한번 자가복제가 시작되면 다윈의 자연선택설이 시작됩니다 한번 다윈의 자연선택과 변이의 원천을 가지면 진화가 발생합니다 그러니 자가복제를 하게되면 문제는 해결됩니다 여전이 많은 어려운 단계가 있습니다 어떻게 자가복제 분자에서 피막 내에 둘러싸인 세포로 가는가 등등이죠 하지만 그것은 자가 복제를 만드는 어려움에 비하면 아무것도 아니죠 그것이 생물학에서 가장 힘든 문제에요

어떻게 자가복제기능을 할 수 있을까요？ 오늘날 행성에 존재하는 가장 단순한 자가 복제체가 뭐냐고 묻는다면 답은 세균성 세포입니다 세균성 세포는 대단히 복잡합니다３천 개의 유전자가 있습니다 복잡한 구조의 피막과 단백질 아미노산 설탕 그리고 세포벽을 가졌죠 이 모든 구조들은 오늘날 행성에서 자가복제에 필요합니다

무작위 힘은 복잡성을 잘 만들지 못합니다 우리는 복잡성을 만드는 다른 방법이 필요한데 양자역학이 그것을 제공할 것입니다

짧은 메시지 후에 맥페든 박사와의 흥미진진한 인터뷰를 계속해서 방영합니다 수프림 마스터 텔레비전에 채널 고정하세요

수프림 마스터 텔레비전의 과학과 영성을 시청하고 계십니다 오늘 모신 분은 영국의 분자 생화학자 존조 맥페든 씨입니다
존조 씨는 １０년 전 양자간섭을 통해 생명창조의 기본적 면모를 이해할 수 있음을 깨달았습니다 존조 박사는 이제 다윈의 선택이론과 그가 진화에 대해 저술한 책에 나온 이론들 사이의 관계를 설명합니다

진화에 대해 얘기해 봅시다 양자진화에 대한 책을 쓰셨지요 양자진화설과 다윈의 자연선택 적응설을 어떻게 비교하시겠습니까？

우선 제 이론은 다윈의 자연선택설을 보충하는 것입니다 저의 양자진화설은 다윈의 자연선택설이 적용되지 않는 경우를 설명하지요

박테리아 세포 대장균을 봅시다 이것을 자랄 수 없는 배양기에서 키웁니다 박테리아는 이 배양기에 있는 당분을 분해할 효소를 만들지 못하니까요 당분은 포도당일 수 잇죠 그런데 대장균을 배양기에 오랫동안 놔두면 작은 군락들이 나타납니다 꽤 빈번히 나타나지요 이 높은 빈도수는 다윈의 자연 선택설로 설명하기 어렵습니다
포도당이 결여된 환경에서 일어난 이 변이의 빈도는 매우 낮으니까요 하지만 포도당이 있으면 이 빈도가 아마 천 배 정도 높아질 것입니다

세포가 주변 환경을 파악해서 『좋아 여기서는 이 유전인자를 바꿔야겠군，그러면 자라서 복제할 수 있겠어』라는 식으로 반응하는 것은 설명하기가 힘듭니다 그럼 변형이 무작위로 일어나는지 어떻게 알 수 있을까요 거기에 성장하게 해줄 당분이 있건 없건 그건 중요하지 않습니다 변이는 일정한 속도로 일어날 것입니다

하지만 이 경우에는 다르지요 특정 환경상태에서 변이 율이 어떻게 증가되는지 설명해 줄 수 있는 이론을 현재 일반 세포 생물학에서는 찾을 수 없습니다 환경에서 유전물질로 돌아갈 길은 없습니다 정보가 유전물질로 돌아가지 않는다는 것은 분자 생물학 주요 정설의 하나입니다

임의적인 것 중 하나를 자연이 고르는군요 변이는 무작위적입니다 자연 선택설은 진화의 방향을 제시합니다 대게 맞다는 것에는 이의가 없습니다
이제 물리학자에게 『어떻게 개개의 분자를 이해하나요？』라고 물으면 그들은 화학이 아니라 양자 역학이라 답할 겁니다 양자역학이 살아 있는 세포들을 제어한다는 뜻이지요 단독DNA분자 안에 양자역학이 제어하는 살아있는 세포들이 있다면 양자 중첩과 양자 결맞음과 같은 드문 현상이 일어날 수도 있어요 이 문제에 해답이 될 수도 있지요

양자역학의 관점에서는 이 문제의 해답을 어떻게 보나요？ 여기에 따듯한 체온이 있습니다

어떻게 결맞음을 유지할 수 있나요？

아직까지는 어려운 문제입니다 이미 말씀하셨듯 뜨겁고 젖은 체계에선 양자역학의 효과를 기대할 수 없으니까요 테이블 위에 있는 벤젠 한 병의 화학적 성질은 ３개의 전자가 6개의 탄소 원자에 퍼져있음으로써 생기는 양자역학 효과에 달려있습니다 분자들을 하나씩 살펴보면 이들은 언제나 양자역학적으로 움직입니다 그래서 우리는 유전 부호의 양성자 위치를 볼 때 이 점을 염두 해 두어야 합니다 이는 양성자가 많은 위치에 존재할 수 있게 합니다

DNA의 이중 나선은 수소 이온과 양자의 결합인 수소 결합으로 서로 붙어있습니다

그래서 수소 이온을 변화시켜서 화학반응을 바꾸셨군요

그런 셈이지요 DNA는 사실 뼈대와 비슷합니다 양성자들을 묶어놓는 뼈대지요 그 양성자들이 유전부호를 결정합니다 그래서 부호가 양성자 위치로 표기되지요

그렇지요

고로 양성자의 위치는 양자역학적입니다 양성자는 동시에 두 곳에 있을 수 있지요 이는 양자역학에서 알 수 있습니다 이는DNA로 하여금 동시에 두 개의 상이한 부호를 지정하게 합니다 대장균을 예로 들면 DNA가 중첩될 수 있게 해줍니다 상이한 유전부호의 양자역학적 용어를 사용하자면요

하지만 문제는 박사님이 근본적으로 끌어내시는 비국소성입니다 아까 말씀하신 환경과 이 당분처럼요 그리고 그것이 이 박테리아 몸 속 깊이 있는 유전부호와 조리 있게 간섭한다는 것이지요 어떻게 생각하세요？

그래서 제가 주장하는 것은 DNA의 상태 중 하나가 세포 복제를 할 수 있게 해주는 가능성으로 추정된다는 것입니다 그러니 세포 복제 가능성이 DNA를 측정하여 DNA가 양자 결맞춤 중첩에서 분열하는 세포가 되어 일반적인 상태가 됩니다 변이가 일어난 것이죠

다음 월요일에 과학과 영성에서 존조 맥페든 박사와의 인터뷰２부도 시청해 주세요 사랑하는 시청자 여러분 오늘 프로그램에 함께 해주셔서 감사합니다 이어 주목할 뉴스와 지혜의 말씀이 방송되겠습니다 축복받은 한 주를 보내시길 바랍니다