DNA가 먼저, 단백질이 먼저?

Categories: 최우성

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닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐? 실제 역사가 기록 된 성경을 보면 쉽게 대답할 수 있는 질문이지만 세상 과학자들에게는 풀 수 없는 수수께끼다. 그러나 이 질문보다도 한 차원이 더 높은 수수께끼가 있다. DNA가 먼저인가 단백질이 먼저인가?

단백질은 생명체의 거의 모든 기능을 담당하고 있다. 대사를 빠르게 해 주는 효소, DNA 복제, 외부 자극들에 대한 반응, 물질
수송, 세포 구조물 등의 세포의 거의 모든 골격과 활동을 담당한다. 따라서 단백질은 물을 제외한 세포 무게의 절반을 차지하는 가장 중요한 물질이다.

생물 종류에 따라서 각 세포에는 수천 혹은 수만 가지의 단백질이 존재한다. 각 단백질은 20 종류의 아미노산들이 마치 실에 꿴 구슬처럼 한 줄로 연결되어 있다(위 그림). 보통 50 개 이하의 아미노산이 연결되어 있는 것을 폴리펩타이드(polypeptide)라 부르고 그 이상을 단백질(protein)이라 한다. 그런데 단백질을 구성하는 아미노산의 순서는 DNA의 정보에 근거한다. 그렇다면 DNA가 먼저이고 단백질이 나중일까?

문제는 DNA의 정보에 맞춰 단백질을 생산하려면 이미 존재하고 있는 단백질들이 필요하다는 것이다. DNA의 정보를 읽는 일, 이 정보를 RNA로 복사해 내는 일, 이 복사 된 정보를 읽고 원래 DNA가 지시하는 단백질을 합성하는 일도 단백질이 필요하다. 이런 기능을 가진 단백질들이 미리 준비되어 있지 않으면 DNA는 아무 의미도 없는 물건에 불과한 것이 되고 만다. 단백질이 먼저 있어야 DNA는 의미가 있는 것이다. 그렇다면 DNA보다 단백질이 먼저 존재했던 것일까?

DNA와 단백질의 상관관계는 어떻게 맺어지게 되었을까? 사실 DNA와 단백질은 구조나 성분면에서 서로 전혀 상관이 없는 물질들이다. 생명체에서는 3개의DNA(염기)가 하나의 의미를 가진 코드(codon)가 된다. DNA염기는 4가지가 있으므로 3개의 염기로 구성 된 64가지의 의미있는 코드가 만들어질 수 있다(표 ). 이 64 가지 각각의 코드에는 한 가지의 아미노산과 관계가 지어져 있다.
DNA 코드는 64 가지인데 아미노산은 20 가지밖에 없으므로 하나의 아미노산에 대해 복수의 DNA 코드가 그림의 표처럼 배정 되어 있는 것이 밝혀졌다. 그러나 이DNA 코드와 아미노산과는 아무 관계도 없다. 중간에 tRNA(transfer RNA)라는 것이 DNA와 아미노산을 중개하여야 DNA의 의미가 실제화 되게 된다. tRNA에 끝에는 특정 아미노산을 붙일 수 있는 자리가 있고 중간에는 RNA(결국은 DNA)와 관계를 맺을 수 있는 루프가 있기 때문이다(아래 그림). 이런 DNA – tRNA – 아미노산의 연쇄적인 일련의 관계들이 우연히 생겨 날 수 있을까?

어떤 진화론자들은 정보가 우연히 생겨 난다고 주장한다. 예를 들어, 원숭이가 계속 타이핑을 하다보면 의미가 있는 단어가 생겨날수 있고, 확률이 낮기 때문에 시간이 오래 걸리겠지만, 수억 년 동안 계속 시행착오를 하다 보면 문장도 만들어지고, 책도 나올 수 있고, 이런 방법으로 의미를 가진 DNA도 만들어 질 수 있다고 주장한다. 그럴듯한 궤변이다. 원숭이가 무작위로 타이핑을 하여 우연히 성경 책을 썼다 해도 이 성경을 읽을 줄 모르는 원숭이에게는 아무 정보도 아닌 것이다. 이미 그 성경책을 읽을 수 있는 존재가 먼저 있어야 하는 것이다. 그러므로 생명체의 DNA 정보가 저절로 생겨 난다는 진화론적인 주장은 현실성이 없다.

생명체 속의 DNA와 단백질들은 이렇게 동시에 존재하기 시작한 것이다. “하나님이 이르시되 땅은 풀과 씨 맺는 채소와 각기 종류대로 씨 가진 열매 맺는 나무를 내라 하시니 그대로 되어 … 하나님이 이르시되 물들은 생물을 번성하게 하라 땅 위 하늘의 궁창에는 새가 날으라 하시고 … 하나님이 이르시되 땅은 생물을 그 종류대로 내되 가축과 기는 것과 땅의 짐승을 종류대로 내라 하시니 그대로 되니라” (창1:11, 20, 24).


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