놀랍게 설계된 세포주기 - Matthew Cserhati and Lita Cosner 글, 이종헌 역

놀랍게 설계된 세포주기

 

Matthew Cserhati and Lita Cosner 글, 이종헌 역

출처: creation magazine Vol. 41(2019), No. 4 pp. 16-18

 

세포주기는 가장 중요한 생물학적 과정 중 하나이다. 그것은 부모 세포가 두 개의 딸세포로 나누어지기 전에 어떻게 세포가 정보를 복제하여 증가하는지를 설명한다. 인체에는 10조 개가 넘는 세포가 있으며, 세포주기는 효율적이고 정확하게 작동하여 증가시키고 다른 유형의 조직을 분화해야한다.

 

진화론자들은 첫 번째 세포의 기원이 그들 이론에 대해 가장 어려운 문제 중 하나라는 것을 인정한다. 그 이유는 바로 그 첫 번째 세포에 엄청난 양의 저장된 정보가 포함되어야 했기 때문이다. 세포를 유지하고 에너지를 생산하는 등의 일을 하기 위해 상당한 양의 복잡한 분자 기계가 있어야했다. 그리고 그것을 나누어서 스스로를 재생할 수 있어야 했다. 세포주기는 단순한 박테리아에서 사람에 이르기까지 모든 생명 형태 안에 존재한다. 그것은 모든 생명체에 필요한 설계 요소이다.

 

세포 분열은 수십 개의 단백질에 의해 미세 조정되고 정확하게 조절되는 우아한 과정이다. 돌연변이가 이 과정을 방해한다면, 결과적으로 통제되지 않은 세포 분열은 종종 암을 유발한다.

 

 

How does the cell cycle work?(세포주기는 어떻게 작동하는가?)

 

그림 1. 세포주기의 도식적 묘사

(G0 – G1단계(간격 1): 세포가 휴식을 취하며 단백질 생산을 증가시킨다 - S 단계(DNA 합성): 염색체의 복제 – G2 단계(간격 2): 세포가 지속적으로 자라고 분열을 준비한다 – M 단계(유사분열): 세포 분열

 

세포주기는 분리된 단계로 나뉘어져 있다(그림 1). 세포의 시작 상태를 G0라고 한다(G = 간격). G1 단계 동안에 세포는 DNA 복제에 필요한 구성단위(building blocks)와 에너지를 축적한다. 또한 세포가 분열 될 때 각 딸세포가 충분한 성분을 갖도록 크기를 증가시킨다. 그런 다음 합성(S) 단계에서 DNA가 복제되어 각 딸세포가 동일한 유전 물질을 물려받는다. 이 단계에서 분자 기계는 DNA를 복구하여 새로운 돌연변이가 딸세포로 전이될 가능성을 최소화한다.

 

DNA가 2개의 딸세포가 될 것으로 포장되는 유사분열(M) 단계로 들어가기 전의 G2 단계 동안에 세포의 크기가 더 커진다. 고등 생물에서 염색체(단단하게 감겨진 DNA 꾸러미)가 특징적으로 밀집한 이중 소세지 모양을 취하는 것은 M 단계 동안뿐이다. 최종 단계로서, 추가 단백질이 세포주기를 끝내기 위해 그 세포를 2개로 나눈다. 사이클린이라고 하는 특정 단백질은 세포주기의 진행을 조절하는 역할을 한다. 세포가 활발히 분열되거나 휴지 상태에 있을 때, 즉 세포주기가 켜지고 꺼지고 함에 따라 그들의 수준이 주기적으로 상승하거나 감소한다(그림 2).

 

그림 2. 세포주기 동안 사이클린과 사이클린 의존 활성 효소(CDK) 수준의 상승과 저하

(유사분열 – 간기, 유사분열 – 간기; 사이클린 농축, 사이클린 의존 활성 효소 활성화)

 

G1 단계와 S 단계 사이, 그리고 G2 단계와 M 단계 사이에 ‘체크 포인트’가 있는데, 여기에서 세포의 내용을 다시 확인하여 다음 단계로 들어갈 준비가 되었는지를 확인한다. 이러한 확인 없이는 세포주기가 더 쉽게 암으로 이어질 수 있다.(1) 세포주기는 제어된 시계장치의 방식으로 완벽하고 정확하게 작동해야 한다(그림 1을 보라).

 

하나님께서는 원래 우리의 DNA 속에 들어있는 유전자를 포함하여 모든 것을 결함과 돌연변이가 없는 완벽한 상태로 창조하셨다. 그러나 아담의 타락 이후(창세기 3장, 로마서 8장) 하나님께서 모든 피조물을 저주하셨기 때문에 때때로 유전자 복제 기계가 실수를 저지른다. 이것을 돌연변이라고 한다. 세포주기에 관여하는 유전자에서 돌연변이가 발생하면 암으로 이어질 수 있다. 이것이 발생할 수 있는 유전자에는 두 가지 기본적인 유형이 있다: 종양 발생 유전자(oncogenes)와 종양 억제 유전자(tumour suppressor genes). 종양 발생 유전자는 세포주기를 앞으로 전진시킨다. 그들이 돌연변이 되면, 그들은 끊임없이 ‘켜짐’ 상태로 바뀌어 세포가 끝없이 지속적으로 분열을 계속한다. 비유로, 내리막길에서 자동차를 운전하고 있는데 가속 페달이 눌러져 있는 것을 상상해보라. 당신은 통제 불능 상태에서 자동차 사고로 끝날 것이다(그림 3).

 

그림 3. A. 종양 발생 유전자에서 특정 돌연변이의 영향은 자동차의 가속 페달이 지속적으로 눌러져 있는 경우와 유사할 수 있다. B. 마찬가지로, 종양 억제 유전자의 돌연변이로 인해 이들이 ‘스위치가 꺼짐’ 상태가 되게 하는 경우, 브레이크가 고장난 것과 같다. 두 경우 모두 차가 멈출 수 없고 계속 전진한다. 세포에서, 종양 발생 유전자 및 종양 억제 유전자에 대한 돌연변이는 종종 세포의 탈주적(runaway) 분할과 비정상 분할(암)을 야기할 수 있다.

 

반면에, 종양 억제 유전자는 세포주기를 늦추고 진행을 방해한다. 그들은 세포주기에서 브레이크처럼 작동한다. 이들 유전자에 돌연변이가 일어나면 기능이 상실되고 지속적으로 ‘꺼짐’ 상태, 즉 비활성화 될 수 있다. 따라서 세포주기는 다시 비정상적인 ‘탈주’ 상태가 되어 암으로 이어진다. 자동차 비유로 돌아가면 내리막길을 운전할 때 브레이크가 풀린 것처럼 되어서 서행을 할 수가 없다(그림 3).

 

 

The cell cycle is very complex(세포주기는 매우 복잡하다)

 

세포주기는 되돌릴 수 없는 복잡한 시스템의 전형적인 예이다. 세포주기에서 단 하나의 단백질이 누락된다면 어떤 일이 일어날까(유성생식을 하는 생물에서, 그것을 위한 유전자 코딩을 방해하는 돌연변이 복사본을 두 개 물려받는 경우 이것이 일어날 수 있다)? 그것이 제대로 작동하지 않고 전체 시스템이 다운된다. 반개의 세포주기와 같은 것은 없다. 비유하면, 각각의 바퀴가 반바퀴만 회전하는 경우 자동차가 주행을 할 수 없는 것과 같다. 마찬가지 방식으로, 세포주기가 불완전하면 조직이 발달 할 수 없다. 가장 단순한 종조차도 세포 분열 없이는 생존 할 수 없다. 돌연변이적 손상이 세포주기를 방해하면 결과는 필연적으로 치명적이다.

 

진화가 사실이라면, 모두가 공통 조상으로부터 나왔으므로 세포주기를 형성하는 모든 구성 단백질이 모든 유기체에서 동일할 것이라고 생각할 것이다. 그러나 이것은 사실이 아니다. 세포주기의 구성 단백질은 동물과 곰팡이에서는 거의 동일하지만 조류와 녹색 식물에서는 다르다. 그것들은 또한 효모에 있어서도 다르다.(2,3) 이것은 세포주기가 모든 생명체에게 보편적인 반면에, 그 안에서 역할을 하는 유전적 요소가 다른 경우 세포주기는 생명의 계(kingdoms)에 따라 다르다는 것을 의미한다.

 

 

Summary(요약)

 

창세기 1장에서 언급한 것처럼 창조주간 동안 하나님에 의해 완전한 복잡성의 생명체가 만들어졌을 때, 바로 처음에 완전한 세포가 존재했어야 했다. 세포주기는 임의의 진화적 변화를 통해 형성 될 수 없는 매우 복잡한 과정이다. 생명은 생명으로부터만 나오고 절대로 비생명으로부터 나오지 않는다. 하나님의 아들 예수는 생명의 창시자이시며(사도행전 3:15) 살아있는 자의 하나님이시다(누가복음 20:38).

 

“주께서 생명의 길을 내게 보이시리니 주의 앞에는 충만한 기쁨이 있고”(시편 16:11)

 

 

References and notes(참고문헌과 주석)

 

1. Kastan, M.B. and Bartek, J., Cellcycle checkpoints and cancer, Nature 432(7032):316–23, 2004.

2. Cross, F.R. and Umen, J.G. The Chlamydomonas cell cycle, Plant J. 82(3):370–92, 2015.

3. Harashima, H., Dissmeyer, N., and Schnittger, A. Cell cycle control across the eukaryotic kingdom, Trends Cell Biol. 23(7):345–56, 2013.

 

 

MATTHEW CSERHATI, PhD, BSc

Matthew has a PhD in biology and a BSc in software development from the University of Szeged,

Hungary. He is a speaker and scientist for CMI-USA. For more: creation.com/matthew-cserhati

 

LITA COSNER, B.A., M.A.

Lita has a B.A. in Biblical Studies from Oklahoma Wesleyan University and an M.A. in New Testament from Trinity Evangelical Divinity School. She is the full-time Information Officer for CMI-USA. For more: creation.com/cosner.

 

 

(부록) Cellular (cell) theory(세포 이론)

 

이 중요한 이론의 기본적인 교의는 다음과 같다:

• 모든 생물은 세포로 구성되어 있다.(1)

• 세포는 모든 생명체의 구조 및 조직의 기본적인 단위이다.

• 모든 세포는 기존에 존재하던 세포에서 나온다.

 

이 이론에 가장 큰 기여를 한 사람은 병리학의 아버지(그리고 반다윈주의자), Rudolf Virchow(아래)였다. 그는 오늘날에도 여전히 유효한 과학적 진실인 옴니 셀룰라 에 셀룰라(‘모든 세포는 세포로부터’)라는 라틴어 어구로 된 마지막 교의를 발표했다.(2,3)

 

이것은 세포가 단백질, 지질 또는 DNA와 같이 단순한 비생물 구성요소의 덩어리에서 나온 것이 아님을 의미한다. 이것은 엄청나게 중요한 개념이며 생명의 기원에 대한 진화론적 추측에 강력하게 반대되는 논증이다.

 

하나님께서 생명체를 창조하셨을 때, 세포주기가 완전하게 작동했으며, 오늘날 우리가 보는 것처럼 모든 것이 진행될 수 있었다. 그러나 이 시스템은 엄청나게 많은 도움 없이는 시작할 수 없었다. 그것은 믿을 수 없을 정도로 지적인 우리의 창조주에 의해 제공되었다.

 

 

References and notes(참고문헌과 주석)

 

1. This implies that viruses are not truly living, the current majority view.

2. Wright, N.A. and Poulsom, R., Omnis cellula e cellula revisited: cell biology as the foundation of pathology, J. Pathol. 226(2):145–7, 2012.

3. In more recent times, some additional tenets have been added to cell theory, such as the presence and role of DNA/RNA.

 

Rudolf Virchow (1821–1902)