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양자진화
04/15/2011 15:10
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지난 주 금요일부터 안색이 약간 붉어지더니 주말에 들어서면서 온몸이 심한 몸살처럼 근육통이 극심하고 얼굴은 붉고 두텁게 달아올라 얼굴이 사방으로 최소 약 1/3 인치정도씩은 불어난 것이 거울을 보니 마치 뜨거운 물에 불어터진 괴물의 모습을 하게 되었다. 결국 병원에서 각종 검사를 받아 보았으나 무슨 이유인지 알아내지 못해 링거에 초강력항생제, 스테로이드 등을 며칠 투약받아 일주일만에 회복기미가 보이는 것 같다. 보통 항생제는 완치된 것 같아도 끝가지 모두 먹어야 하는 것이 상식이다. 이 번 처럼 몸이 아팟던 것은 대학때 이후 처음인 것같다.

 

대학 1학년때 아침에 밥만 든 도시락 두 개를 싸가지고 가 학교식당에서 따뜻한 국물을 사서 점심과 저녁에 말아먹고 통행금지시간 전 마지막 차를 타기위해 나오는 생활을 계속하다가 결핵성 늑막염에 걸린 적이 있었다. 늑막염을 치료하는 것은 별일이 아니지만 결핵을 완치하는 것은 고통스러운 것이었다. 결핵치료약을 먹으면 현기증이 나고 몸이 몹시 괴로운데 끝까지 몇게월간 모두 먹어야 하기 때문이다.


 존조 맥패든(Johnjoe McFadden)은 그의 "양자진화(Quantum Evolution: How Physics’ Weirdest Theory Explains Life’s Biggest Mystery)"라는 책에의하면 결핵이 치명적인 병이었으나 1944년에 스트렙토마이신이 발견되면서 치료할 수 있는 병이 되었다. 하지만 나중에 아주 드물기는 하지만 병원균이 스트렙토마이신을 이겨낼 수 있도록 돌연변이를 일으키는 경우가 발생하게 되었다. 10억개의 병원균중에 1개의 균이 이겨낼 수 있게 되지만 결핵이 한참일 때에는 보통 100억개의 균이 있으니 이런 돌연변이가 발생하는 것은 놀라운 일은 아니다. 이를 해결하기 위해 나온 방법이 여러개의 약물을 동시에 투약하는 것이다. 흔히 사용하는 폐결핵 치료용 항생물질로는 리팜피신과 이소니아지드다. 리팜피신을 이겨내는 돌연변이는 1000억개의 균중에 하나에서 발생하고, 이소니아지드를 이겨내는 돌연변이는 10억개의 균중에 하나에서 발생한다. 또 다른 항결핵제에서는 좀더 자주 발생하기는 하지만 이 네가지를 한꺼번에 사용하면 병원균은 이 네개의 돌연변이 과정을 모두 통과해야 하고 그 확률은 1024중의 하나라는 거의 제로에 가까운 확률이 된다결핵균을 1024 개 만큼 모으면 10억 킬로그램의 무게가 나갈 정도의 크기이고 이는 전세계의 결핵균을 모은 숫자보다 많은 관계로 산술적으로는 이를 이기는 병원균은 있을 수 없다. 하지만 최근에는 어떤 항생제도 듣지 않는 수퍼병원균이 발견되고 있기는 하다. 이들 병원균의 생명력은 단순한 확률게임의 승자가 아니고 정확한 목적의식을 가지고 방향성을 가진 적응적 돌연변이를 계속하고 있다고 밖에 설명할 수 없는 것이다. 결국 생명체도 단순한 진화가 아닌 끊임없는 방향성을 가진 적응적 돌연변이를 통한 진화의 과정을 거친다고 볼 수 있다고 맥패든은 말하고 있다.

 

양자물리학이론을 설명할 때 보통 두개의 구멍으로 들어 간 빛이 서로 상호간에 영향을 받아 마치 입자가 아닌 파동과 같이 움직여 입자의 파동의 두가지 성격을 동시에 가지고 있다는 의문에서 설명을 시작한다. 그 결과 빛은 파동이라는 흐름의 연속성에 광자라는 불연속적 에너지 알갱이의 집합으로 이해되게 된다. 크게 슈레딩거(E. Schroedinger)와 하이전베르그(W. K. Heisenberg) 등 수많은 물리학자들에 의해 양자이론은 발전되어 왔다고 하는데, 결국 양자역학의 본질은 확률과 비결정적 세계이다. 종이에 구멍을 두개를 뚫어 놓으면 빛은 오론쪽으로도 통과할 수도 있고 왼쪽으로 통과할 수도 있다. 그럼 이 빛이라는 광자는 어느 구멍을 통과한 것일까? 오른쪽일 수도 있고 왼쪽일 수도 있고 둘다 일 수도 있고 아무 것도 아닐 수도 있고 수많은 가능성의 확률이 있는데 그 중의 하나가 아니고 그냥 확률인 것이다.

 

돌연변이가 이러한 초원자차원의 미시적인세계로 들어가면 돌연변이의 가능성도 그냥 확률의 세계로 들어가는데 단순확률이라면 바이러스의 돌연변이가 아무리 많이 발생한다고 해도 초강력 항생제를 이겨낼 수 없다. 하지만 지금 과학자들은 초강력항생제도 이길 수 있는 수퍼박테리아를 걱정하고 있다. 그럼 이런 수퍼박테리아도 현재의 강력 항생제에 새로운 항생제를 조합하여 확률을 높이면 당연히 이겨낼 수 있어야 하는데 박테리아는 살아있는 존재이기에 이런 확률을 뚫고 이겨 낸다.

 

살아있는 존재는 DNA가 돌연변이를 일으킬 때 방향성이 있는 방향으로 돌연변이를 일으킨다는 이론이 양자생물학에서 말하는 적응적 돌연변이(Adaptive Mutation)이론이다. 그리고 이것이 45억년 밖에 안된 지구에서 하나의 생명체가 현재의 모습으로 진화될 수 있었던 이유라고 한다. 참으로 생명은 신비로운 것이다.

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