최근 지구의 최초 생명이 약 38억 년에서 길게는 43억 년 전에 나타났을 가능성이 보고되었습니다.[1] 기사에서는 직접 언급되지 않지만, 이 발견은 자연발생설을 옹호하는 과학자들에게 매우 곤혹스러운 결과입니다. 그들의 가설은 천문학적으로 낮은 확률에 의존하기 때문에, 지구 탄생부터 생명 발생까지 시간이 짧으면 짧을수록 설득력을 잃습니다. 그런가 하면 NASA는 지구에서 39광년 떨어진 곳에서 7개의 지구형 행성을 발견했다고 발표하며 사람들의 관심을 끌었습니다.[2]
그 행성에 생명체가 존재하는지에 대한 논문 심사에 참여한 이그나스 스넬렌 교수는 다음과 같이 말합니다.
"한 가지는 확실하다. 작은 왜성인 TRAPPIST-1이 수소를 소모하는 속도가 매우 느리기 때문에 수명이 10조 년에 이를 것으로 예상된다. ⋯ 그 정도면 생명이 진화하기에 충분히 긴 시간이라고 할 수 있다."
— Ignas Snellen, Nature길어야 100년을 사는 우리에게 10조 년은 분명 긴 시간입니다. 하지만 10조 년이 생명이 발생하기에도 충분한 시간인지는 완전히 다른 문제입니다. 이 글에서는 단순히 관념적으로 얘기되는 생명의 자연 발생이 과학적으로는 얼마나 허무맹랑한 추론인지 깊이 들여다보려 합니다.
01밀러 실험과 그 진정한 의미
생명에 대한 이해가 부족하던 1953년, 스탠리 밀러는 유리관에 메탄·암모니아·수소·수증기를 넣고 전기 충격을 가해 그 안에서 아미노산이 생성됨을 발견했습니다. 당시 사람들이 가정하던 초기 지구 환경을 모사한 실험이었습니다. 이 결과로 많은 사람들이 교회를 떠났고, 무신론이 조금씩 고개를 들기 시작했습니다. 생명이 스스로 발생할 수 있다면 하나님이 필요 없다는 생각이었죠.
하지만 1960년대 이후 초기 지구 환경에 대한 지식이 발전하면서, 초기 지구의 대기는 밀러가 가정한 환원성 대기가 아니었다는 것이 밝혀졌습니다.[3] 새롭게 이해된 환경(주로 CO₂, N₂, 수증기로 구성된 중성 대기)에서 다시 실험했을 때, 이전 같은 양의 아미노산은 생성되지 않았습니다. 이후 후속 연구들은 중성 대기에서도 매우 낮은 수율로 일부 아미노산이 생성될 수 있음을 보였지만, 이는 생명의 자연 발생을 설명하기에 턱없이 부족합니다.
그런데 정말 중요한 것은 이것입니다. 밀러의 실험이 성공해서 아미노산이 자연적으로 만들어졌다고 하더라도, 그것은 생명이 스스로 생겨날 수 있다는 결론과는 완전히 다른 이야기입니다.
특정한 상황에서 흙이 자연적으로 만들어진다는 것은 아파트가 스스로 생겨날 수 있다는 얘기와 완전히 다릅니다. 심지어 과학자들이 살아있는 유기체에 필요한 모든 분자들을 한 시험관에 넣고 기다린다고 해도, 그 분자들이 모여서 생명체가 되지는 않습니다. 스마트폰 부속을 모두 한 통에 넣고 아무리 흔들어도 스마트폰이 조립되지 않는 것과 같은 이치입니다.
02아미노산이 기능을 가진 단백질이 될 확률
생명체가 되기 위해서는 단백질이 필요합니다. 우선 단백질 하나가 우연히 만들어질 확률을 계산해 봅시다. 생물학을 공부하셨다면, 단백질을 형성하는 아미노산이 20가지가 있다는 것을 아실 겁니다. 아미노산은 DNA 염기쌍 세 개가 모여 만들어지며, 그 서열과 길이에 따라 종류가 결정됩니다. 작은 단백질은 100개 미만의 아미노산으로도 구성되지만, 어떤 경우 수만 개의 아미노산이 사용되기도 합니다. 평균적으로 단백질에는 약 300~400개의 아미노산이 필요하다고 알려져 있습니다.
중요한 것은 이 아미노산 서열이 기능을 가진 단백질이 될 확률입니다. 분자생물학자 더글라스 엑스는 길이 150개짜리 단백질이 기능을 가질 확률이 1/1077라는 결론의 논문을 발표했습니다.[4]
여기서 끝이 아닙니다. 단백질 형성에는 두 가지 추가 조건이 더 있습니다.
① 펩타이드 결합
각 아미노산은 펩타이드 결합으로 연결되어야 합니다. 펩타이드 결합이 형성될 확률은 약 50%이므로, 150개 아미노산이 모두 펩타이드 결합으로 연결될 확률은 2-149, 약 10-45입니다.
② 카이랄성 (L형 아미노산)
아미노산에는 거울상 이성질체인 L형과 D형이 있습니다. 생명체에서는 오직 L형만 사용됩니다. 자연적으로 생성되는 아미노산이 L형일 확률은 50%이므로, 150개 모두가 L형일 확률은 2-150, 역시 약 10-45입니다.
D형 아미노산이 단 하나라도 섞이거나, 비펩타이드 결합이 단 하나라도 있으면 그 조합은 단백질로 형성되지 않고 붕괴해 버립니다. 따라서 아미노산의 우연한 조합이 생명체 하나가 아니라 단백질 하나가 될 확률은:
이 확률은 다른 진화론자들의 계산과도 일관성을 갖습니다. 많은 사람들이 존경하는 과학자 칼 세이건은 길이 100개짜리 단백질의 형성 확률을 1/10130로 계산했고,[5] MIT의 제럴드 슈뢰더 교수는 130개짜리 단백질의 형성 확률을 1/10170로 계산했습니다.[6]
스넬렌 교수는 10조 년이면 생명의 진화에 충분한 시간이라고 했지만, 10조 년은 단백질 하나가 만들어지기에도 부족한 시간입니다. 10조 년(1013 년) 안에 단백질 하나가 만들어지려면, 1초에 약 10147번의 단백질 형성 시도가 있어야 합니다.
지금까지 우리가 다룬 것은 생명체가 아니라 단백질 하나의 확률입니다. 그렇다면 진짜 생명체가 우연히 만들어질 확률은 얼마나 될까요?
03가장 단순한 생명체의 조건
2016년 크레이그 벤터 연구팀은 가장 단순한 인공 세포에 대한 연구 결과를 발표했습니다.[7][8] 그들은 2010년 처음으로 Syn 1.0이라는 합성 세포를 만들었는데,[9] 이는 기존 염기 서열을 복제한 것이었습니다.
이 연구팀은 이제 순수하게 자체적으로 세포를 설계해 만들려고 시도했습니다. 처음에는 염기쌍 48만 개에 유전자 471개로 구성된 세포를 설계했지만 실패했습니다. 그리고 결국, 염기쌍 531,000개와 473개의 유전자로 구성된 가장 단순한 세포 Syn 3.0을 만들어 내는 데 성공했습니다.
연구팀은 Syn 1.0에서 세포 생존에 필요하지 않을 것으로 생각되는 유전자들을 제외시키는 방식으로 필수 유전자를 알아내려 했습니다. 처음에는 256개의 유전자만 있으면 생명체를 이룰 수 있을 거라 예측했지만,[10] 수십 년의 연구 끝에 더 이상 줄일 수 없는 473개의 유전자를 찾아내며 그들의 예측이 틀렸음을 입증했습니다.
더욱 흥미로운 사실은, 그 중 약 150개의 유전자는 없으면 생명체가 죽지만, 그 기능이 무엇인지조차 아직 모른다는 점입니다.
이제 확률을 계산해 봅시다. 연구팀이 만든 유전자에 평균적으로 단백질이 몇 개 있는지 정확히 알 수 없지만, 조건을 최대한 관대하게 만들기 위해 유전자당 단백질이 하나씩만 있다고 가정하겠습니다. 그러면 최소 생명에 필요한 단백질 수는 473개입니다. 염기쌍이 531,000개라는 것은 유전자 하나에 평균 374개의 아미노산이 있다는 의미가 되지만, 이 역시 150개 길이의 확률로 계산하겠습니다.
독립적인 단백질 473개가 모두 동시에 우연히 형성될 확률은:
물론 이 계산은 단백질이 어떤 서열을 갖는지조차 고려하지 않은, 단순히 단백질이 기능만 갖고 있으면 생명체가 될 수 있다는 매우 비현실적인 가정 위에 세워진 것입니다. 실제 확률은 이보다 훨씬 더 낮습니다.
그래서 연구팀의 수장인 크레이그 벤터는 이렇게 말합니다.
가장 단순한 생명체조차 얼마나 복잡한지 우리는 보여주었습니다. 그리고 이런 발견들은 우리를 겸손하게 만들었습니다. — J. Craig Venter
04계산 후 마음을 바꾼 무신론자들
이러한 확률을 직접 계산해 본 후, 무신론에서 유신론으로 마음을 바꾼 학자들이 있습니다.
20세기 중반 활동했던 영국의 저명한 천문학자이자 당대의 대표적 무신론자였습니다. 그는 동료 위크라마싱(Wickramasinghe)과 함께 생명이 자연적으로 발생할 확률을 1/1040,000으로 계산하고는 유신론자가 되었습니다. 그의 말은 유명합니다.
"누군가가 이 문제를 과학계의 분노에 대한 두려움 없이 직접적이고 있는 그대로 받아들인다면, 생물의 놀라운 질서가 지적 설계자로부터 비롯되었다는 결론에 다다른다. 나는 다른 가능성을 생각해 낼 수 없었다."
리처드 도킨스를 비롯한 많은 무신론자들의 정신적 스승이었던, 20세기 가장 영향력 있는 무신론 철학자. 그는 1950년 「Theology and Falsification」이라는 논문을 발표했는데, 이는 지난 반세기 동안 가장 널리 재출간된 철학 논문이 되었습니다.
이 논문에서 플루는 세 가지 주요 논거를 폈습니다. (1) 우주는 영원하며 항상 존재해 왔다, (2) 생명은 무작위적 화학 작용의 결과물이다, (3) 하나님의 존재는 자기 모순적이다. 그러나 그는 과학의 발전을 통해 밝혀진 거대한 복잡성이 무신론적 세계관에서는 설명될 수 없음을 인정하며, 2004년 창조주의 존재를 인정했습니다. 그는 자신의 입장 변화를 책 「There Is a God: How the World's Most Notorious Atheist Changed His Mind」(2007)에서 자세히 설명했습니다.
1970년대 화학 진화 분야를 선도한 학자였습니다. 그는 생명이 자연적으로 발생했음을 과학적으로 입증하려 했고, 충분히 가능하다고 믿었습니다. 그러나 과학이 발전할수록 그것이 점점 더 어렵다는 것을 발견하게 되자, 진화론을 버리고 창조론자가 되었습니다.
그는 미세한 세포나 단백질이 얼마나 복잡하고 정교한지를 알고 두 가지 가능성을 두고 고민했습니다. 유전학적 결합이 어디에서 시작되었는지를 설명하거나, 원시 바다에서 단백질이 DNA 없이 아미노산을 정확한 배열로 결합시킬 수 있음을 보이거나—그러나 어느 쪽도 할 수 없다는 것을 깨달은 케년은 1970년대 후반 자신의 모든 화학 진화 연구를 폐기했습니다.
05유진 쿠닌의 다중우주 논증
그럼에도 많은 진화론자들이 여전히 생명이 자연적으로 발생했다는 근거 없는 믿음을 갖고 있습니다. 솔직한 학자들은 모른다고 인정합니다. 리처드 도킨스도 한 인터뷰에서 "아무도 어떻게 첫 번째 생명이 발생했는지 모릅니다!"라고 말했습니다.[11] 다만 그들은 "내가 설명하지 못한다고 그것을 신이 했다고 주장할 수는 없다"는 틈새의 신(God of the gaps) 논거로 창조주의 존재를 인정하지 않을 뿐입니다.
한편 어떤 과학자들은 생명의 발생을 다중우주로 설명하려는 시도를 합니다. 저명한 진화 생물학자 유진 쿠닌(Eugene Koonin)은 2007년 Biology Direct 학술지에 매우 독특한 논문을 발표했습니다.[12]
이 논문에서 쿠닌은 생명에 필요한 최소 결합 시스템(coupled translation-replication system)의 발생 확률을 계산했습니다. 이 시스템은 다음을 포함합니다.
• 10개의 원시 어댑터 (각 약 30개): 약 300 뉴클리오타이드
• 최소 1개의 RNA 복제효소(replicase): 약 500 뉴클리오타이드
이 1,800 뉴클리오타이드 시스템이 우연히 형성될 확률을 쿠닌은 다음과 같이 계산했습니다.
쿠닌 자신도 이 정도의 확률은 우주의 역사 내에서 일어날 수 없다고 인정합니다. 그런데 그는 갑자기 논리를 비약합니다. 영원한 급팽창(eternal inflation)을 통한 무한한 다중우주가 존재한다면, 이런 극도로 낮은 확률의 사건이 발생하는 것은 불가능을 넘어 필연적이라는 것입니다.
무한한 다중우주가 사실이라면, 말도 안 되는 확률의 일들이 수도 없이 일어나야 합니다.
솔직히 이 논문을 보면서, 이 사람들이 얼마나 하나님을 인정하기 싫으면 이런 허무맹랑한 내용이 학술지에 실릴 수 있을까 하는 생각이 들었습니다.
물론 무한한 다중우주가 존재한다면 어떠한 낮은 확률의 사건도 필연적으로 발생해야 하는 것은 논리적으로 맞습니다. 하지만 두 가지 결정적인 문제가 있습니다.
인간은 무한한 다중우주를 관찰한 적이 없으며, 관찰할 수도 없습니다. 그럼에도 생물학 학술지에 다중우주를 사실로 가정한 논문이 실린다는 것 자체가 이례적입니다.
인간은 10-78,991이나 10-1018은커녕, 10-50의 (생명 발생 확률보다는 훨씬 더 높은) 극도로 낮은 확률의 사건조차 관찰한 적이 없습니다. 만약 다중우주로 인해 엄청나게 낮은 확률의 사건이 발생한다고 주장하려면, 적어도 그에 상응하는 비상식적인 사건들이 우리 주위에서 관찰되어야 합니다.
그럼에도 최고의 진화 생물학자가 그런 관찰 없이 무한한 다중우주에서는 어떤 일이든 필연적으로 일어난다고 주장하는 것은 무책임한 주장이라고 생각합니다.
06제임스 투어의 화학적 비판
최근 자연발생설에 대한 가장 강력한 비판자 중 한 명은 라이스 대학교(Rice University)의 합성유기화학자 제임스 투어(James Tour) 박사입니다. 그는 590편 이상의 연구 논문과 100건 이상의 특허를 보유한 세계적 화학자이며, 영국 왕립화학회의 백주년 상(Centenary Prize)을 수상하고 미국 국립공학아카데미 회원이기도 합니다.
투어 박사는 자신의 12,000자 분량의 에세이 「합성화학자의 비평(Animadversions of a Synthetic Chemist)」에서 단호하게 말합니다.[13]
"화학자와 생물학자들은 막막합니다(clueless). 과학자들이 전생물학적 화학(prebiotic chemistry)의 문제들을 이해하고 있다고 생각하는 사람들은 완전히 잘못 알고 있는 것입니다. 아무도 이해하지 못합니다."
"우리가 과학자로서 의지하는 기반은 너무나 흔들리는 것이어서, 우리는 그 상황을 있는 그대로 솔직히 말해야 합니다. 그것은 미스터리입니다."
— James Tour, Inference Review투어 박사가 특히 주목하는 것은 실험실에서도 못 하는 일이라는 점입니다. 가장 정밀한 도구와 가장 통제된 환경을 갖춘 현대 화학자들도, 의도적으로도 생명의 분자들을 처음부터 합성해 내지 못합니다. 그런데 어떻게 통제되지 않은 원시 환경에서 그것이 우연히 일어났다고 주장할 수 있겠는가—라는 것이 그의 핵심 논점입니다.
그가 지적하는 핵심 문제들:
① 카이랄성 문제 — 자연 반응에서는 L형과 D형이 50:50으로 생성됩니다. 생명체가 사용하는 L형만 정확히 골라내는 메커니즘은 자연계에 존재하지 않습니다.
② 분해의 문제 — 아미노산을 비롯한 생체 분자는 형성되는 동시에 분해됩니다. 시간이 길어질수록 오히려 손실이 누적됩니다.
③ 정보의 문제 — 그가 가장 강조하는 점입니다. "DNA(또는 RNA) 안의 정보, 즉 핵산의 서열에 해당하는 코딩이야말로 생명에 대한 모든 논의의 근간입니다." 화학으로는 정보의 기원을 설명할 수 없습니다.
07스티븐 마이어와 정보의 문제
철학 박사인 스티븐 마이어(Stephen Meyer)는 그의 책 「Signature in the Cell: DNA and the Evidence for Intelligent Design」(2009)에서 단순한 확률 계산을 넘어 더 본질적인 질문을 제기합니다.
DNA는 단순히 화학물질이 아니라 정보입니다. 그리고 우리가 경험하는 모든 정보는 마음(mind)으로부터 나옵니다.
마이어의 핵심 논증은 이렇습니다. DNA에 저장된 유전 정보는 단순한 화학적 패턴이 아니라 의미를 담은 코드입니다. 이는 인간의 컴퓨터 코드나 글의 문장과 본질적으로 같은 종류의 정보입니다. 그리고 우리가 경험적으로 아는 한, 의미 있는 정보의 유일한 알려진 원인은 지적 존재(intelligent agent)입니다.
DNA의 정보를 자연선택으로 설명할 수도 없습니다. 자연선택은 이미 자기 복제하는 시스템이 있을 때만 작동합니다. 그런데 자기 복제 시스템 자체가 정보가 있어야 작동하므로, 자연선택은 첫 번째 생명의 정보를 설명할 수 없습니다.
무작위 화학 반응으로도 설명할 수 없고(확률이 너무 낮음), 자연선택으로도 설명할 수 없다면, 남는 가장 합리적인 설명은 지적 원인(intelligent cause)이라는 것입니다.
08무신론자들의 진짜 속마음
저는 이런 학자들이 자신들의 논리가 얼마나 조악한지 충분히 알고 있다고 생각합니다. 그렇다면 왜 이렇게 똑똑한 사람들이 말도 안 되는 주장을 하는 걸까요? 한 토론에서 그 답이 적나라하게 드러났습니다.
저명한 진화론자 마이클 루스가 창조론자 퍼즈 라나와의 토론[14]에서 한 마무리 발언을 보십시오.
"저는 생명의 근원이 말도 안 되게 어려운 문제라는 라나 박사의 의견에 동의합니다. 어느 누구도 이것을 부정하지 않을 겁니다. 저는 오늘날의 과학자들이 완전한 해답, 심지어 적절한 해답을 갖고 있지 않다는 라나 박사의 의견에도 동의합니다. 이 분야에 소위 '양아치'들이 많다는 것에도 동의합니다."
"물론 처음에는 식은 죽 먹기처럼 보였어요. 하지만 10년, 15년, 20년이 흐르면서 어느 누가 생각했던 것보다 훨씬 더 어렵다는 것이 분명해졌죠. 그렇다면 우리가 물어야 할 것은 '여기서 무엇을 해야 할까?'입니다."
"항복하고 성경적인 관점을 갖고… 저는 항상 말합니다. 성경적인 관점을 갖겠다면 제가 말릴 수 없어요. 하지만 여러분은 과학을 하는 게 아닙니다."
— Michael Ruse성경에 항복할 바에야 차라리 어리석은 자가 되겠습니다. — Michael Ruse의 결론
이 발언에서 무신론적 세계관을 가진 사람들의 속마음이 그대로 드러났다고 생각합니다. 그들은 진리를 찾고 싶은 게 아니라, 하나님 앞에 항복하고 싶지 않을 뿐입니다.
아무리 생명체가 설계된 것처럼 보인다는 관찰을 해도, 무신론자들은 생명체가 설계되었다는 결론을 내리지 않습니다. 왜냐하면 성경에 항복하고 싶지 않기 때문입니다. 과학이라는 학문은 자신의 주관적 견해나 선호도를 배제하고 관찰에 대한 해석을 해야 함에도, 이들은 가장 우선적인 원칙마저 지키지 않으며 당연한 결론을 부정하고 있습니다.
성경이 왜 하나님을 인정하는 것이 지식의 시작이라고 했는지, 하나님을 부정하는 사람들이 스스로 지혜롭다 선언하나 어리석은 자가 되었다고 했는지—그 놀라운 통찰력에 감탄할 따름입니다.
그분의 보이지 아니하는 것들 곧 그분의 영원하신 권능과 신격은 창세로부터 분명히 보이며 만들어진 것들을 통해 깨달아 알 수 있나니 그러므로 그들이 변명할 수 없느니라. 그들이 하나님을 알되 그분을 하나님으로 영화롭게 하지도 아니하고 감사하지도 아니하며 오히려 자기들의 상상 속에서 허망해지고 또 그들의 어리석은 마음이 어두워졌나니 그들은 스스로 지혜 있다고 선언하나 어리석은 자가 되어로마서 1:20–22
아주 단순한 생명체조차 얼마나 복잡한지, 또 그냥 우연히 쌓인 것이 아니라 아주 심혈을 기울여 설계된 것 같은 모습을 자신의 눈으로 똑똑히 관찰하고도 자신의 관찰 결과를 부정하는 것은 어리석은 사람들이 하는 일입니다.
그리고 과학이 발전하면 할수록 깨닫게 되는 생명체의 복잡성은, 우리에게 분명히 보여줍니다—이 세상을 창조하신 하나님이 살아 계시며, 그분이 우리를 위해 모든 것을 만드셨고, 우리 한 사람 한 사람을 만드셨다는 가장 강력한 증거를요.