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

수프림 마스터 텔레비전의 과학과 영성에 오신 걸 환영합니다 오늘은 생물학적 발달에 대한 유전학적 관점에 대해서 영국의 분자 생화학자 존조 멕페든 박사와 활발한 토론을 계속합니다

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 생명의 가장 큰 불가사의를 설명하는가』에서 맥페든 박사는 생명과 진화와 의식 속 양자역학의 역할을 탐구했습니다

지난 주에는 주변에 포도당이 있으면 그것을 먹고 변성하는 특이한 성향을 지닌 대장균 박테리아에 대해 논했습니다 대장균의 습성은 다윈의 진화이론과 모순됩니다 진화이론은 자연선택이 일어나거나 유기체가 시간이 흐르면서 자연스럽게 환경에 더 잘 적응하는 개체를 생산하여 임의적 변형을 한다고 추측합니다 멕페든 박사는 이 양상이 박테리아 변성을 유전암호화하여 전달하는 ＤＮＡ 염색체에 환경이 행하는 양자 측정의 결과 일 수 있다고 가정합니다

같은 지역이 아니거나 멀리 떨어진 양자 상호작용이 자연환경의 생물학적 적응의 근본적 작용 중 하나가 될 수 있는지 박사에게 물었습니다

특정한 상황에 달려 있어요 여기 단세포가 있어요 환경이 단세포를 측정할 수 있어야 합니다 보통 그런 일은 일어나지 않지요 우리 상황에서 환경에 변화가 있어야 합니다
보통 생식체 정자와 난자 이들의 환경은 사람의 최종적인 지능에 변화를 주지 않습니다 유전자에 달려있을 수도 있지만 생식체에는 변화를 주지 않습니다 그래서 환경은 대개 생식체의ＤＮＡ에 까지 닿을 확률이 없습니다 왜냐하면 우리 생식체는 신체에서 모종의 분리가 이루어져있고 환경으로부터 보호받기 때문이지요

하지만 단세포 유기체의 경우에는 변화가 생깁니다 환경은 단세포 유기체의 ＤＮＡ에 영향을 줄 수 있습니다 특정 상황에서 변화를 만듭니다 우리 신체 안에서도 변화를 만드는 경우가 있는데 그건 암의 경우입니다

암의 경우 세포 중 하나가 빨리 복제되는 겁니다 이건 좋지 않지요 이것은 아마도 양자 역학적 효과 때문인지도 모릅니다 특히 일부 암들은 발병이 일어나려면 여러 가지 많은 변종이 요구됩니다 그런 변종의 빈도수는 아주 적어야 합니다 하지만 다수의 변종이 발생했기에 암이 생깁니다 이 모든 것을 양자 역학적 영향이 설명할 수 있을 지도 모릅니다

속도가 빨라지지요

예 그렇습니다

대장균과 약간 유사한 상황입니다 비암세포도 못 자라고 정체되게 됩니다 몸의 다른 부분이 『안돼， 자라지마』라고 명령하니까요 하지만 변형이 생기면 세포가 탈출하도록 돕습니다 그러면 신체 내의 자연선택이 허락되고 세포가 자라게 되죠 그 때에 한 세포 안에서 그 모든 변성이 어떻게 일어나느냐가 문제가 됩니다 그래서 양자역학은 암세포의 분열을 야기시키도록 신체 내에서 그 모든 과정이 일어나도록 할 수도 있습니다

백신접종도 또 다른 예인가요？ 박테리아가 백신에 면역이 되는 것 말입니다

아뇨，항생물질에 면역이 되는 것은 또 다른 예입니다 제가 작업하는 유기체에서ＴＢ (결핵)바실루스 변종은１５가지 항생제에 내성이 있습니다 유기체에 어떻게 그렇게 많은 변형이 생겼는지는 설명하기 어렵습니다 추측하기로 이런 종류의 영향은 약물 저항의 빈도수 특히 박테리아 계통에서 일어나는 다수의 약물 저항 때문일 수 있습니다

생물학자들이 인정하지 못하는 부분인가요？

생물학자들은 이런 설명을 좋아하지 않죠 그들은 대부분 전통적 생화학자로 훈련 받았습니다 그래서 생물학자에게 입자가 동시에 두 곳에 있을 수 있다고 말하면『내 세포에선 그렇지 않아』라고 말할 것입니다

하지만 최근에는 광합성 같은 결정적으로 중요한 생물학적 현상에 양자 역학적인 체계나 양자 역학적 영향이 중요하다는 더 확고한 증거가 발견됐습니다

광합성은 광합성 세포 내의 입자에서 일어나는 양자응집에 의존할지도 모릅니다 특정 효소가 양자 역학적 영향을 조장해서 소립자 사이에서 양자 터널이 일어나도록 소립자를 가까이 가져오는 것 같습니다 효소는 세포 내에서 중대한 유전자 조작자이며 작용 원리의 결정적 부분이 양자역학에 의한 것일 수 있습니다

짧은 메시지 후에 존조 맥페든 박사와의 토론을 이어갈 테니 계속 시청해 주세요 수프림 마스터 텔레비전에 채널 고정하세요

과학과 영성을 계속해서 방영합니다 영국의 분자생화학자 존조 맥페든 박사와 생물학적 유기체의 진화의 유전적인 측면에 대해서 이야기하고 있습니다 지금까지 생물학자들은 세포와ＤＮＡ단계의 생명 진화과정과 관련해서 양자역학 이론을 받아들이지 않았습니다 박사는 어떻게 해야 이들이 이를 인정하게 될지 설명했습니다

물리학자로써 ＤＮＡ에 일어나는 현상과 양자변이가 양자역학적 현상이라는 데에는 한치의 의심도 없습니다 하지만 환경이 이를 측정해서 양자 하나 하나씩 간섭하여 올바른 변이로 이끈다는 것은 어떻게 증명할까요？

네，어렵습니다

이를 증명하기 위해서는 많은 것이 필요합니다 다른 실험에서도 적용되는 부분이지만 그 중 하나는 생물학적 분자들이 양자역학 체계로 반응하는 것을 증명하는 겁니다 그것이 수용되면 적어도 사람들은 그렇게 될 수 있다고 믿을 기반이 생기게 됩니다

환경이 변이의 빈도를 증가시키는 적응변이현상을 증명하려면 이를 다른 식으로 설명하려 하는 모든 논리를 반증하면 됩니다 마지막으로 남은 설명이 양자역학 이론이 되도록 말이죠 직접 증명하는 것은 힘듭니다 이 생물학적 체계에서 일어나는 현상들을 설명할 수 있는 방법은 너무나 많습니다 다른 이론들을 모두 반증해야만 양자역학 이론만이 옳은 것이라 말할 수 있지요

그런 방법을 주시니 진화의 모든 것을 이 방식으로 설명할 수 있을 듯 합니다 다시 말해 무작위적 변형이 꼭 그리 무작위적일 필요가 없다는 것이지요

어느 정도는 맞습니다 하지만 지금까지 연구되어온 많은 사례에서 변이는 무작위적이에요 사람들이 이를 측정했을 때 선택의 방향은 무작위적이었습니다 그래서 몇몇 특정 경우에서만 설명하는데 문제가 있는 겁니다 그래서 이 양자 진화설을 가져올 이론적 근거가 생기는 것입니다

그렇지 아니면 대부분 경우에서 변이가 선택에 따라 무작위적으로 보이기도 하거든요 그래서 대부분 다윈의 자연 선택설로 충분한 겁니다 우리가 말하는 사례들은 다윈의 자연 선택설로 데이터를 설명하지 못하는 경우에요 이 적응 변이안이나 생명의 기원 같은 현상들 말입니다 다윈의 자연 선택설은 이를 설명할 수 없지요

맥페든 박사에게 세포의ＤＮＡ정보와 이것이 완전한지에 대해 물었습니다

팔과 다리에 똑같은 세포가 있다고 가정합시다 ＤＮＡ도 똑같고요 그럼에도 불구하고 생물학적 형태는 서로 판이합니다 무엇을 놓쳤을까요？

이를 설명할 이론이 있습니다 이는 왜냐하면 비록 모든 세포들이 2만-3만개의 동일한 유전자를 가지고 있지만 각 세포마다 활성화된 유전자는 극히 일부분이기 때문입니다 그래서 신경세포의 유전자는 이 부분이 근육세포의 유전자는 저 부분이 피부세포의 유전자는 또 다른 부분이 활성화된 겁니다
줄기세포에서 보듯 한 세포를 다른 세포로 바꿀 수 있지요 줄기세포는 근육세포 신경세포 어떤 세포로든 바뀔 수 있습니다 이는 유전자 형식의 차이로 인해 생기는 현상입니다 비록 각 세포가 동일한 유전자를 지녔다 해도 같은 부분이 활성화 되라는 법은 없지요

환경이 스위치 역할을 하는 것인가요？

네，그것이 발달과정입니다 막 수정되었을 때 난세포는 단세포입니다 세포가 분열해서 둘 넷 여덟 그리고 계속 늘어나면서 환경이 세포들을 변화시키기 시작합니다 세포의 한 쪽은 다른 쪽보다 더 높은 농도의 화학물질을 경험할 수 있습니다 그러면 그것이 변이를 가져옵니다 차차 변이된 세포들이 화학물질을 분비해 다른 세포들을 변이시킵니다 이들이 화학분비물의 도표를 형성하게 되니까요

기본적으로 모든 것이 ＤＮＡ에 입력되어 있다는 말씀이네요

예，비록 고등동물에서는 불가능하지만 예를 들어 박테리아 세포의 ＤＮＡ를 추출해 다른ＤＮＡ분자에 넣는다면 그 박테리아는 다른ＤＮＡ분자가 나온 그 세포처럼 자라날 것입니다

세포의 성질을 주관하는 것은 ＤＮＡ외부의 물질이 전혀 아닌 것 같습니다 그 무언가가 있는 것 같은데 말이지요 세포질도 영향을 미칠 수 있습니다 특정 사례에서 보았듯 세포가 분열할 때 ＤＮＡ뿐만 아니라 ＤＮＡ를 감싸고 있는 세포질도 물려받습니다 이것이 딸 세포들에게 영향을 끼칠 수 있지요 실제로 딸 세포에게 영향을 끼칩니다
ＤＮＡ에 있지 않은 영향이 세포질을 통해 전해집니다 현재 이를 이해하려 노력하는 중이지요 이것이 종종 후생유전이라 불리는 것의 일부분입니다 유전자 밖이나 최상부 유전학이지요

다윈의 진화설에 기초한 전통적 견해를 넘어 환경과 단세포 세균ＤＮＡ 암호화 간의 잠재적인 양자적 상호작용을 보여준 멕페든 박사의 개방적인 연구에 경의를 표합니다 시간을 내서 우리와 이야기 나눠주신 그에게 진심으로 감사 드리며 앞으로 이 방면의 연구에서 최고 실적을 거두시길 바랍니다

호기심 많은 시청자 여러분 오늘 과학과 영성과 함께 해주셔서 감사합니다 다음주 일요일 수프림 마스터 텔레비전에서 방영될 에피소드도 꼭 시청해 주세요 이어 주목할 뉴스와 지혜의 말씀이 방영되겠습니다 천국의 은총으로 온 세상이 조화 속에 곧 하나되기를 바랍니다

고대의 천상의 음악을 감상해 보세요 포모사(대만) 부눈족의 아름다운 노래입니다
７월７일 여기 수프림 마스터 텔레비전의 깨달음이 있는 문화 예술을 시청해주세요