http://www.bioinfo.rpi.edu/~zukerm/lectures/RNAfold-html/rnafold-html.html
 | Michael Zuker Professor of Mathematical Sciences Rensselaer Polytechnic Institute 2003-06-25 |
형식언어(formal language)는 언어의 생성 및 인식을 위한 수학적 도구로서 무한한 언어를 유한하게 표기할 수 있는 문자열 집합(symbolic string set)이다. 따라서 형식언어의 주제는 무한한 언어를 유한하게 서술하는 방법을 찾아내는 것이다. 이러한 방법은 대입 시스템(rewriting system)인 생성기와 인식기에 의하여 서술될 수 있다.
형식언어는 자연어와 마찬가지로 다음과 같이 3가지 기본요소로 정의할 수 있다.
1) 언어의 기본 요소인 알파벳 문자의 유한한 집합(finite symbol set)
2) 문자로 구성되는 문자열의 유한한 집합(finite string set)
3) 문자열을 구성하는 형식적 규칙의 유한한 집합(finite formal rule set)
이처럼 정의된 형식언어의 문장은 대입 시스템의 출발문자로부터 시작하여 특정한 문자열에 적합한 생성규칙(production rule)을 대입해가면서 얻어낸 일련의 문자열이다. 이때 만약 문장이 유한한 문자열 집합의 한 원소라면 이 문자열을 문법에 맞는 문장(well-formed sentence)이라고 한다. 여기서 문장형식을 결정 또는 생성하는 규칙(finite formal rule set)을 언어의 문법(구문) 이라고 한다.
이러한 원칙에 따라 형식언어를 정의해 보자. 여기서 →는 좌변의 문자를 우변의 문자로 대입하는 것을 의미한다.
finite symbol set={ A, 0, 1 }
finite string set={ 0∪1 }*
finite formal rule set={ A → 0A0, A → 1A1, A → 00, A → λ }
위에 정의된 언어로 생성된 문자열 1001111001은 문법에 맞는 문장(well-formed sentence)에 속한다. 왜냐면 1001111001∈{ 0∪1 }*이기 때문이다.
▶▷ 대입 시스템(Rewriting System) RW=(V, F)
V : 알파벳 집합
F : V에 관하여 쌍을 이루는 단어(word)의 유한한 집합으로서 이는 곧
단어를 생성 또는 인식하는 대입 규칙(rewriting rule)이다.
만약 P, Q∈V*라면, 이에 대하여 P → Q∈F로 표기한다.
오토마타(automata)란 명령을 엔코딩(encoding)에 대하여 답하거나, 연산의 이미 결정된 순차를 자동적으로 따르도록 설계된 제어기 또는 머신이라고 한다. 여기서 머신이라는 단어는 하드웨어적이라기 보다 주어진 심벌의 변화( 상태변화)를 형식적으로 서술할 수 있는 수학적 모델로 관찰된다. 따라서 오토마타는 입력에 대하여 정보를 처리하고 답하는 수학적 장치(device)라 할 수 있다.
오토마타는 입력장치(input unit), 처리장치(process unit), 출력장치(output unit)로 구성되는데 이들의 기능은 주어진 환경과 시간에 따라 행위를 결정하는 상태로 표기된다. 이때 상태는 프로그램에서 실행진로를 결정하는 요소로서 상태의 변화는 방향성 그래프(Digraph)로 표현되거나, 인접 리스트(adjacency list)로 구현될 수 있다. 따라서 그래프적 오토마타는 심벌취급과 프로세스(process)를 단순하고 우아하게 서술하기 위한 도구로서, 인식(recognize/accept), 생성(generating), 계산(computing) 기능을 기본적으로 갖는다.
형식언어의 관점에서 오토마타는 인식기로, 때로는 언어의 전환장치로서 이해된다.
무제약 문법을 인식할 수 있는 것은 무한 테이프를 이용한 튜링머신(Turing Machine) 이고, 문맥의존문법을 인식할 수 있는 것은 유한 테이프를 이용한 선형유계 오토마타(Linear Bounded Automata)이고 문맥자유문법을 인식할 수 있는 것은 스택을 이용하는 푸쉬다운 오토마타(Push Down Automata)이고, 정규문법을 인식할 수 있는 것은 시작상태에서 최종상태로 전이하는 유한오토마타(Finite Automata)이다.
유한 오토마타는 현실적으로 제한된 TM의 한 실용적 유형으로 관찰될 수 있는 장치로서 TM과는 달리 테이프의 자료를 읽은 후에 선택의 여지없이 헤드가 자동적으로 우측 한 방향으로 만 움직이는 특성을 갖는다. 한 방향으로 움직이는 개념은 양방향보다 기능면에서 제한된 느낌을 가질 수 있으나 사실상 양방향의 진행행위가 오토마타의 능력을 강화시키는 것만은 아니다. FA는 자료의 읽는 행위와 쓰는 행위에 의하여 구분되는데 테이프에서 단순히 자료를 읽는 기능을 갖는 FA를 인식기(finite automata recognizer)라 하고, 이와 더불어 자료를 테이프에 기록하는 기능도 갖는 FA를 생성기(generalized sequential machine)라고 한다.
▶▷ FA=(Q, Σ, q0, F, δ)
Q : 상태(state) 문자집합
Σ : 테이프(tape) 입력 문자집합
q0: q0⊂Q로서 출발상태 문자집합
F : F⊂Q로서 종료상태 문자집합
δ : Q × Σ → Q
푸쉬다운 오토마타는 FA보다 큰 언어를 인식할 수 있는 오토마타로써 이는 본질적으로 언어인식을 위해서 유한한 제어와 무한한 메모리를 갖추고 있다. PDA는 FA에 비하여 "push down store"라는 보조 메모리를 추가로 장치하고 있는데, PDA에서 입력테이프의 모든 작용은 FA와 동일하다. 특별히 이 메모리 장치는 스택 기능을 갖추고 있어서 push와 pop의 연산동작이 가능하다.
▶▷ Push-Down Automata(PDA)와 언어 L(PDA)
PDA=(Q, Σ, P, δ, q0, z0, F)
Q : 상태 문자의 집합(state symbol set)
Σ : 테이프의 입력문자의 집합(tape input symbol set)
P : 스택문자 집합(stack symbol set)
q0∈Q : 테이프의 출발상태(start state)
z0∈P : 스택의 출발문자(start symbol)
F⊂Q : 테이프의 종료상태의 집합(end-state set)
이때 Σ∩P≠0, Q∩(Σ∪P)=0 이고,
δ : Q × (Σ∪{λ}) × P → Q × P* 는 다음과 같은 기능을 갖는다.
i) δ(q1, a, z)=(q2, r) : 상태 q1에서 테이프의 문자 a를 읽은 후에
상태를 q2로 전이하고, 테이프 헤드를 우로 이동하며, 스택에서 읽은 문자 z을 r로 대치한다.
그리고 스택 헤드는 top에 위치시킨다.
ii) δ(q1, ε, z)=(q2, r) : 상태 q1에서 테이프의 내용과는 관계없이 q2로 전이하고,
테이프 헤드는 정지상태에 머문다. 그리고 스택문자 z을 r로 대치한다.
iii) δ(q1, a, z)=(q2, ε) : 상태 q1에서 테이프의 문자 a를 읽은 후에, 상태를 q2로 전이하고
테이프 헤드를 우로 이동한다. 그리고 스택에서 읽은 문자 z을 pop 한다 .
L(PDA)={P∈W(Σ)｜s0Pz0 ⇒* Qs1, Q∈W(Σ), s1∈F}
참고
http://user.chollian.net/~cyj1010/jongyun/dacu21.htm
| 현대 컴퓨팅의 아버지, 앨런 튜링 |
| 박지훈 |
| 2005/03/23 |
“기계는 생각할 수 있는가?”라는 화두를 던져 수많은 과학자와 작가들을 고민하게 만든 천재. 독일군이 만든 악명 높은 에니그마(Enigma) 암호를 해킹해 연합군이 2차 대전을 승리하게끔 도운 숨은 영웅. 그러나 그는 독이 든 사과를 먹고 자살했다. 컴퓨팅 분야의 노벨상이라 불리는 ‘앨런 튜링 상(Alan Turing Prize)’은 12년 후 세상에 나타난다. 현 시대의 컴퓨터를 만능에 가까운 기계라고 주장해도 반박할 꺼리가 많지 않다. 개인용 컴퓨터에서도 못하는 일이 거의 없다. 웹 브라우저를 통해 전세계의 정보를 가져올 수 있고 마이크로소프트가 만든 오피스(Office)와 같은 사무용 소프트웨어를 사용하여 기본적인 수학 계산, 워드 프로세싱을 수행할 수 있다. 브라우징용 컴퓨터, 사무용 컴퓨터가 별도로 필요하지 않다. 한 컴퓨터에서 상상할 수 없는 다양한 일들을 수행할 수 있는 것은 여러 종류의 프로그램들을 컴퓨터 내부의 메모리에서 읽고 중앙처리장치(CPU)가 해석하며 실행하기 때문이다. 하지만 컴퓨터의 실체가 존재하지 않았던 20세기 초반, 대부분의 사람들은 특정한 일이나 계산을 자동으로 수행하는 기계를 만들려면 매번 그에 맞는 새로운 기계들이 필요하다고 생각했다. 그리고 그들을 동작시키려면 기계 외부의 스위치나 버튼, 선, 천공카드 등을 조작하여 기계에게 명령을 내려야 한다고 가정하였다. 1930년대, 겨우 20대였던 앨런 튜링은 현대 컴퓨터와 프로그램이 동작하는 원리가 설명된 추상적인 수학 모델을 세상에 내놓았다. 바로 ‘튜링 머신(Turing Machine)’이다. 그 결과 존 폰 노이만을 비롯한 과학자들은 수많은 계산 방식을 자동으로 수행하는 디지털 컴퓨터의 핵심에 접근하게 된다. “그는 수학자였다” 앨런 튜링은 영국의 식민지였던 인도에서 영국인 부모를 두고 1911년에 태어났다. 영국과 인도를 수차례 오가며 학창 생활을 보냈던 튜링은 캠브리지 대학의 킹스 칼리지(King’s College)에 입학한 후 저명한 수학자인 하디 밑에서 수리 논리학 연구를 하였다. 그의 나이 25세인 1936년에 ‘계산 가능한 수에 관한 연구(On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem)’라는 논문을 발표하여 ‘튜링 머신’이라는 가상 기계를 세상에 소개한다(참조페이지). 그 후 미국의 프린스턴 대학으로 유학을 가서 기존의 튜링 머신을 보강한 하이퍼계산(hypercomputation)을 연구한 논문으로 박사 학위를 받는다. 앨런 튜링은 자동화된 디지털 컴퓨터를 목표로 연구한 것은 아니다. 그는 수학자였으므로 자신의 가설을 수학적으로 증명하는데 매진하였다. 튜링 머신 또한 단지 계산 가능한 함수(computable function)를 정의하기 위한 수단으로서 고안해낸 것이다. 하지만 그 여파는 대단하여 지금까지도 컴퓨터 산업에 큰 영향을 미치고 있다. 튜링 머신, 현대 디지털 컴퓨터의 추상적 모델 튜링 머신은 알고리즘을 수학적이고 기계적인 절차들로 분해하여 동작할 수 있는 컴퓨터의 실행과 저장에 관한 추상적인 모델이다. 튜링 머신은 애초에 무엇이 계산되어질 수 있는지에 대한 범위를 규정하기 위해 정의되었다. 튜링 머신을 소개한 논문을 한마디로 요약하면 이렇다. “만약 튜링 머신에 의해 계산될 수 있으면 그 함수는 계산 가능하다.” 튜링 머신의 실행이 중간에 멈추지 않고 끝까지 실행되는 경우를 계산 가능하다고 정의한 것이다. <그림 1>에서 보다시피, 튜링 머신 그 자체는 실제 기계가 아니라 수학 원리로 구성된 가상 기계이다. 튜링 머신의 동작을 이해하면 튜링의 업적과 현대 컴퓨터에 끼치는 영향력을 온전히 느낄 수 있다.
튜링 머신은 <그림 1>에서 보다시피 다음과 같은 4가지 요소로 구성된다. [1] 테이프(tape) : 사각형의 셀들이 일렬로 나열되어 있다. 각 셀들 안에는 한정된 심볼(숫자나 문자)이 들어간다. 테이프의 길이는 무한정이다. [2] 헤드(head) : 테이프에 있는 셀 안에 있는 심볼을 읽고 쓰며 좌우로 이동하는 장치이다. [3] 상태 레지스터(state register) : 튜링 머신의 현재 상태의 값(심볼)을 저장하는 공간으로서 값들은 한정되어 있다. [4] 액션 테이블(action table) : 튜링 머신에게 셀을 읽고 쓰며 헤드를 좌우로 이동하고 상태를 변경하게 하는 명령어들의 집합이다. 보통(현재 상태, 현재 심볼, 새로운 상태, 새로운 심볼, 왼쪽/오른쪽 이동)들로 표현된다. 각 명령어들의 해석 방법은 이렇다. 만약 상태 레지스터에 있는 값이 ‘현재 상태’ 값이고 헤드가 ‘현재 심볼’을 읽었다면 상태 레지스터의 값을 ‘새로운 상태’ 값으로 변경하고 ‘현재 심볼’ 값을 ‘새로운 심볼’ 값으로 바꾼 다음에 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동한다. 만약 상태 레지스터와 헤드가 읽는 값에 대응되는 명령어가 액션 테이블에 없다면 수행을 멈춘다. 예를 들어 테이프 위의 숫자들을 테이프 오른쪽에 0을 사이에 두고 복사하는 튜링 머신을 구성해보자. 즉 테이프에 11이 있다면 11011로 만드는 것이다(0은 빈 셀을 의미한다). 현재 테이프에 11이라는 두개의 심볼이 나열되어 있고 헤드는 제일 왼쪽의 1에 있다고 가정한다. 상태 레지스터에 저장될 수 있는 상태 값은 {s1, s2, s3, s4, s5} 중에 하나이며 초기 값은 s1이다. 이것을 위한 액션 테이블은 다음과 같다.
<표 1>의 맨 위에 있는 명령인 (S1, 1, S2, 0, R)은 현재 상태 레지스터의 값이 S1이고 헤드가 읽은 값이 1이면, 상태 레지스터의 값을 S2로 변경하고 현재 헤드가 가리키는 셀의 값을 0으로 변경한 후 R(오른쪽)로 헤드를 이동하라는 뜻이다. 나머지 명령어들도 동일하게 해석할 수 있다. 주의할 것은 위에서 아래 순서대로 차례로 명령어가 실행되는 것이 아니라 상태 레지스터와 헤드가 가리키는 값에 대응되는 액션 테이블의 명령이 실행된다는 것이다. 그러면 액션 테이블의 명령대로 테이프에 어떤 변화가 생기는지 단계적으로 살펴보자(굵은 심볼이 현재 헤드가 있는 셀이다).
튜링 머신이 15개의 단계를 거쳐서 11이란 값을 복사하여 11011로 만든 후 멈췄다. 보다시피 액션 테이블의 명령어들로 쪼개어 나눌 수 있는 어떤 종류의 계산이나 처리, 예를 들어 사칙연산 외에 미적분까지도 튜링 머신을 구성하여 결과 값을 얻어 낼 수 있다. 튜링 머신을 프로그램으로 구현한 이들의 도움으로 실행 과정을 면밀히 관찰할 수 있다. 인터넷 상에서 자바 애플릿으로 구현된 튜링 머신 사이트(www.igs.net/~tril/tm/tm.html)를 방문해보자.
<화면 1>에서 위쪽의 버튼들은 튜링 머신을 제어하는 역할을 하며 그 밑에 길게 나열된 사각형들로 구성된 집합은 테이프이다. 사각형의 테두리가 짙은 곳은 현재 헤드가 있는 셀이다. ‘Load new Program’ 버튼은 액션 테이블의 종류를 선택하는 것인데 뺄셈 기능을 수행하는 ‘Subtractor’라는 메뉴를 선택해보자. 그러면 왼쪽 아래에 ‘Programming’이라는 필드에 액션 테이블의 내용이 나타날 것이다. 그 곳의 처음 명령어인 (1,_ 1,_,>)를 해석하면 현재 상태가 1인데 만약 현재 헤드가 읽은 값이 _(빈 셀)이면 상태와 현재 셀의 값을 그대로 놔두고 헤드를 오른쪽(>)으로 이동하라는 뜻이다(<표 1>의 명령어 형식을 참고하라). 즉 뺄셈 기능을 수행하는 튜링 머신으로 셋업하는 것이다. 테이프를 ‘111111-1111=’이란 심볼로 초기화하자. 그 다음 ‘Start’라는 버튼을 누르면 Programming 필드에 있는 명령대로 헤드가 이동하면서 테이프의 값들이 변화되는 과정을 튜링 머신 동작이 끝날 때까지 볼 수 있다. 반면 ‘step’ 버튼을 누르면 명령어 각각이 수행되는 과정을 볼 수 있다.
튜링 머신의 진정한 가치 현명한 독자들은 <그림 1>과 <화면 1>을 보면서 튜링 머신이 현대의 컴퓨터를 모델링하는 것을 알아챘을 것이다. <화면 1>에서 뺄셈 기능을 수행하는 액션 테이블은 <표 3>이다. 유심히 보자.
<표 3>을 보면 마치 어셈블리 언어를 보는 것 같지 않는가? 현대의 관점에서 튜링 머신의 ‘테이프’는 데이터들의 메모리, ‘액션 테이블’은 그 데이터를 조작하는 프로그램의 명령어들로 볼 수 있다. 현대의 컴퓨터는 튜링 머신을 구현한 자동화된 기계로서, 0과 1로 이루어진 이진 데이터를 메모리에 저장하고 프로그램의 명령을 중앙처리장치에서 해석함으로서 여러 종류의 계산을 위해 새로운 기계를 만들 필요가 없는 ‘범용 전자 기계’이다. 프로그램(program)은 심볼들을 이용해 기계에게 명령을 내리는 의미 있는 심볼들의 집합체이며, 프로그래밍이란 프로그램을 만드는 과정이다. 프로그램 언어(program language)는 프로그램을 만들기 위한 심볼들의 의미와 관계를 규정한 것이며, <표 3>과 같이 원시적인 형태는 일반인이 작성하기 힘들기 때문에 사람의 언어와 유사하게 발전돼온 것이 바로 프로그래밍 언어의 역사이다. 앨런 튜링의 위대한 점을 요약하면 프로그래밍이 가능한 컴퓨터의 수학적 원리를 제시함과 동시에 ‘테이프’에 있는 데이터와 액션 테이블의 명령어들이 같은 형식의 심볼들(숫자와 문자들)로 구성되었다는 것이다. 즉 데이터와 프로그램을 동일한 방식으로 저장하고 처리할 수 있는 길이 열린 것이다.
하지만 튜링은 요청을 거절하고 박사 학위를 받은 후 영국으로 돌아갔다. 그 후 1951년, 노이만은 앨런 튜링의 튜링 머신의 원리를 구현한 프로그램 내장 방식(stored program)의 디지털 컴퓨터인 <화면 2>의 애드박(EDVAC)을 개발하여 현대 컴퓨터의 원형을 만들었다(노이만이 튜링 머신에 관심이 있었다는 것은 사실이나 그 아이디어를 직접 인용하여 컴퓨터를 개발한 것인지는 확실치 않다,참조페이지). 에드박은 10진법이 아닌 2진법을 사용했으며 프로그램 내장 방식의 최초의 컴퓨터이다. 프로그램 내장 방식이란 프로그램을 기억장치에 저장해두고 명령을 순서대로 중앙처리장치가 해석하며 실행하는 것을 의미하며 하드웨어는 중앙처리장치와 메모리가 구별된다. 튜링 머신의 ‘테이프’와 ‘액션 테이블’이 각각 데이터와 프로그램의 형태로 컴퓨터 메모리 안에 동시에 저장되어 처리되는 것이다. 현대 대부분의 컴퓨터들은 노이만 방식의 컴퓨터 아키텍처를 채택하고 있다. 에드박은 최초의 컴퓨터로 알려져 있는 <화면 3>의 애니악(ENIAC)과 근본적으로 달랐다. 애니악은 2차 세계 대전 중에 포탄의 방향을 예측하기 위한 목적으로 개발된 ‘하드웨어 계산기’이다. 범용성이 부족하여 다른 목적의 계산을 하려면 큰 불편이 따랐다. 애니악은 소프트웨어가 없이 새로운 계산을 수행할 때마다 사람들이 복잡한 전선들을 손으로 연결하여 계산을 위한 회로를 만들어야 했다. 즉 손으로 전선을 이어가는 그 행위가 프로그래밍이며 특정 계산을 위해 완성된 전선들의 구조가 바로 프로그램이었던 셈이다.
튜링 테스트, 기계와 지능의 서곡 기계는 인간과 같은 지능을 가질 수 있을까? 어떤 경우에 기계가 인간의 지능을 가졌다고 봐야 하는가? 이와 같은 질문과 답을 제시한 선구자가 앨런 튜링이다. 튜링은 말년인 1950년대, ‘컴퓨팅 기계와 지능(Computing machinery and intelligence)’이라는 논문을 발표하면서 인공지능의 판단 기준을 제시하는데 그것이 바로 튜링 테스트(Turing Test)이다(튜링 머신과 튜링 테스트는 다르다,참조페이지). 튜링 테스트에는 세 주체가 참여한다. 인간과 기계, 심판관이다. 심판관은 인간과 기계를 시각적으로 구별하지 못하도록 분리되어 있다. <그림 2>처럼 심판관은 키보드와 터미널만으로 인간과 기계와 채팅을 하면서 어떤 이가 인간인지, 기계인지 분별해야 한다.
만약 심판관이 그 둘을 확실히 구별하지 못한다면 그 기계는 튜링 테스트를 통과한 것이다. 물론 인간과 기계는 최대한 인간인 것처럼 보이기 위해 노력해야 하며 대화는 소리가 아닌 텍스트 채팅만을 한다. 이렇게 튜링 테스트를 통과한 기계는 인간의 지능을 가졌다고 튜링은 주장하였다. 이 테스트는 인공지능에 대한 사회적, 학문적 관심을 유도하였으며, “우리가 원하는 것은 경험으로부터 배울 수 있는 기계이다. 그들은 자기 스스로 내재된 명령들을 변경하며 동작해야 한다”라는 인공지능(Artificial Intelligence) 학문의 출발점으로 발전하게 된다. 1991년도부터 뉴욕의 비즈니스맨인 허프 뢰브너는 매년 ‘뢰브너 상’을 수상한다. 튜링 테스트를 통과한 컴퓨터 프로그램 작성자에게 10만달러를 상금으로 시상하며, 해마다 경쟁에 참여한 인공지능 프로그램들 중 가장 인간에 가까운 프로그램을 골라 2000달러를 수여한다(참조페이지). alice.pandorabots.com 사이트에 가면 동상을 수상했던 앨리스(A.L.I.C.E)란 프로그램과 <그림 5>처럼 대화를 나눌 수 있다(참조페이지). 독자들은 마치 튜링 테스트의 심판관이 된 느낌을 받을 것이다.
하지만 지금까지 튜링 테스트를 통과한 프로그램은 유감스럽게 없다. 비극적인 죽음 튜링은 동성애자였다. 1952년, 자신의 동성애 파트너가 자신의 집에 도둑질 한 것을 경찰에 신고하면서 그가 동애자라는 사실이 외부에 알려지게 되었다. 동성애자를 혐오하는 사회적 분위기 속에서 경찰의 감시를 받게 되고 동성애성을 감소시킨다는 에스트로겐 호르몬을 강제로 투여 받는다. 약물 부작용으로 가슴이 여성처럼 부풀어 오르는 수모를 당하면서 2차 대전의 영웅이자 현대 컴퓨팅 모델의 창시자인 그는 결국 독이 든 사과를 베고 자살한다. 그때가 1954년이다. 그의 죽음 후 세계적인 컴퓨터 관련 학회인 ACM(Association For Computer Machinery)은 컴퓨팅 분야에 지대하게 공헌한 사람에게 컴퓨팅 분야의 노벨상인 튜링상을 시상한다.@ * 이 기사는 ZDNet Korea의 제휴매체인 마이크로소프트웨어에 게재된 내용입니다.
필자소개 중앙대 대학원에 재학중인 박지훈씨는 소프트웨어 개발자들과 조직들이 인터넷을 적극적으로 이용해 효율적으로 능력을 향상시킬 수 있는 방법론과 수단에 대해 관심이 많다. 그리고 국제적인 소프트웨어 프로세스 심사 및 개선 표준들(SPICE, CMM)과 자연스럽게 연동하며 네트워크와 커뮤니티, 협동에 근거한 효과적인 소프트웨어 개발 모델과 방법론, 유연한 툴의 개발을 연구 목표로 삼고 있다. |
출처 : http://www.zdnet.co.kr/news/column/hotissue/0,39024748,39134724,00.htm
The RNA World: A Critique
('RNA World' 가설에 대한 비평)
Gordon C. Mills
Department of Human Biological Chemistry and Genetics
University of Texas Medical Branch
Galveston, TX 77555
Dean Kenyon
Department of Biology
San Francisco State University
1600 Holloway Avenue
San Francisco, CA 94132
황창일(NOAH 회원)
서론(Introduction) RNA에 의해 촉매 되는 RNA 복제(replication)는 DNA를 가진 최초의 세포를 만들어내었을 것이라고 1967년 Carl Woese의 책 'The genetic Code'에서 제일 처음 제안되었다.[1] 비슷한 제안이 크릭(Crick)과 오겔(Orgel)에 의해 제안되었다.[2] 촉매 작용하는 RNA를 발견하기 전에는 단백질이 살아있는 생명체에서 촉매제로서 기능할 수 있는 유일한 유기물이라 생각되었다. DNA는 단백질 합성을 위해 필요한 유전정보를 가지고 있다. DNA의 복제와 전사(transcription)에는 여러 효소들과 단백질들의 복잡한 세트가 필요하다 .분자수준에서 볼 때 DNA 기반의 생명현상을 갖는 처음의 세포가 생명체가 없는 지구에서 계속적인 화학작용에 의해 나올 수 있을까? 원시적인 DNA합성은 특이적인 효소들을 필요로 할 것이다. 그렇다면, 어떻게 이들 효소들이 DNA에 있는 유전 정보 없이, 또 정보를 단백질 효소를 구성하는 아미노산으로 번역(translation)하기 위한 RNA없이 합성 될 수 있겠는가? 다른 말로 하면, 단백질은 DNA합성을 위해 필요하고 DNA는 단백질 합성에 필요하다는 것이다. 이런 전통적인 '닭이 먼저냐 계란이 먼저냐' 문제는 어떤 그럴듯한 화학식도 분자수준의 생물학 시스템으로는 생각하기 어려운 문제로 만들어버린다. 확실히 어떤 화학식도 1960년대 초반 이래로 실험적으로 설명한 적은 없다. 따라서 원시지구에서 RNA분자가 첫 번째의 자기 복제하는 화학 시스템을 형성했을지 모른다는 제안이 자연스러운 제안으로 보였고 이들 물질의 독특함을 제공해주게 되었다. RNA는 유전정보를 전달하고 DNA와는 달리 한 가닥 짜리 분자로 매우 다양한 3차 구조를 갖는 것으로 생각할 수 있다. 그러므로 단백질의 촉매작용과 유사한 방식으로 촉매작용을 할 수 있는지도 모른다. 먼저 생겨난 것이 DNA냐 단백질이냐의 문제는 나중에 다시 풀어볼 것이다. 스스로 복제하는 RNA에 기초한 시스템이 처음으로 등장했고 DNA와 단백질은 나중에 등장했을 것이다. 그러나 RNA 촉매작용의 어떤 직접적인 설명도 없이 이러한 제안은 단지 흥미로운 가능성으로밖에 남지 않는다. 그렇다면, 1980년대 초반[3] 스스로 스플라이싱(splicing)하는 촉매역할의 RNA 분자의 발견은 RNA분자가 지배하던 초기 진화 단계에 대한 생각의 뼈대에 분자적인 살을 붙이게 된 계기였다. 이런 촉매 작용하는 RNA분자는 바로 '리보자임(Ribozyme)'으로 명명되었다. "스스로를 합성하는 것을 촉매 하는 RNA 분자들만의 세상, RNA world를 상상할 수 있다"라고 월터 길버트(Walter Gilbert)가 1986년에 썼다.[4] 'RNA world'라는 문구는 일반적인 가설(hypothesis)에서 머물러, RNA가 먼저이고 DNA, 단백질은 그 나중에 나오는 시나리오를 나타내게 된다.(그림 1) 오래된 '닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐'는 생명의 기원에 관한 퍼즐은 해답이 익숙한 것처럼 보인다. 그림 1. RNA World 가설의 개괄. 원시의 수수께끼 - 정보를 가지고 있는 뉴클레오타이드가 먼저냐 아니면 기능하는 폴리펩타이드가 먼저냐 -가 해결되었다. 그것은 한 분자 내에 유전정보와 촉매역할을 모두 가지고 있는 간단하지만 우아하리 만치 간결한 분자로 해결되었다.[5] 'RNA world' 가설을 두 번째 자극하게 된 원인은 '라이보자임 엔지니어링(ribozyme engineering)'처럼 지금은 일반적으로 잘 알려진 기술적 혁신에 있다. 자연적으로 RNA의 촉매기능은 실제로는 작고 매우 특화된 반응으로 제한되어있다. 예를 들면 진핵세포에서 RNA 전사물이 처리되는 과정이 이에 해당한다. 그러나 DNA 시퀀싱, 시험관내 전사(in vitro transcription), 중합효소 연쇄반응(PCR)처럼 라이보자임 엔지니어링은 분자생물학자들이 RNA에서부터 어떤 분자든지 조작이 가능하게 해주었다.[6] 그러므로 RNA의 촉매작용은 자연적으로 일어나는 반응을 넘어서 라이보자임 엔지니어링의 두가지 넓은 전략으로까지 확장될 수 있게 된다. 한가지 전략은 현존하는 ribozyme의 종을 직접 변경하여 더 좋거나 심지어는 새로운 촉매를 만들어내는 것을 의미한다. 또 다른 하나는 무작위적인 RNA분자들의 짧은 풀(pool; 50-100 뉴클레오타이드)을 사용하여 반복적인 선택과정을 거치게 하여 원하는 기능을 가진 RNA분자의 농도를 높이는 전략이다. 선택된 적은 양의 분자들은 중합효소 연쇄반응(PCR)을 통해 수 백만 배 이상 증폭되어 활성화된 뉴클레오타이드 전구체나 효소로 사용된다. 이러한 방법을 'Irrational design' 방법이라고 부른다. 최근 몇년간 라이보자임 엔지니어링 과정을 평가를 하자면, 몇년내에 새롭고 매우 개선된 타입의 RNA 촉매가 나올것같았다. 단백질처럼 다양한 촉매작용을 할만한 RNA 촉매제를 기대하진 않지만, 분자생물학자들은 살아 있는 세포에서 알려지지 않은 RNA 촉매작용을 발견할 지도 모른다. 그러므로 RNA world 가설은 지지자를 계속 갖게될 것이라고 기대할지도 모른다. 그러나 RNA world라는 흥분된 모습 너머에는 끝나지 않는 화학적 문제들이 있다. 이러한 문제들은 라이보자임 엔지니어링에 관한 최근 보고에서 크게 무시되고 있다. 하지만 과학자들이 RNA world에서 화학적으로 그럴듯한 부분으로 포커스를 맞추게되면 이런 문제들은 피할수 없다.[7] 게다가, 생명의 기원을 설명하는 자연주의적 이론으로써 라이보자임 엔지니어링이 적절한가는 의심을 벗을 수 없다. 주요 이유는 무작위적인 RNA의 합성- 기능하는 RNA분자들을 다시 선택한다. 그런 기능하는 RNA분자들을 증폭한다. -에 있어서 지성의 개입의 필요성을 들수 있다. 휴버트 욕키는 조나단 스위프트(역자주 ; 걸리버 여행기의 저자)의 비유를 빌려 현재의 생명 기원에 관한 연구(RNA world가설을 포함하여)는 라가드 아카데미의 건축자가 집의 지붕부터 만드는 것과 같이 허공에 떠있다고 이야기한다. (역자주 ; 걸리버 여행기에서 걸리버가 바르니바비 왕국에 도착하여 그 섬의 수도 라가도에 갔을 때 실행이 불가능한 것들을 시도하는 사람들을 만나게 되는데 그곳 건축가는 건물의 지붕부터 만들고 건물의 기반을 나중에 만드는 일을 하고 있었다) 이 과학자는 지붕부터 만들고 그 아래 부분은 나중에 만드는 방법을 고안하고 있었다. 그 건축가는 "지붕을 만든 뒤에 벽이나 기반을 만들면 다른 나머지 것들은 날씨의 방해 없이 빠르게 진행할 수 있는 이점이 있다“고 이야기한다.[8] '지붕 '-RNA의 촉매작용을 대변하는 벽돌의 예-은 생명이 있기 전의 RNA world의 존재를 믿는 사람들에게는 견고한 것처럼 보일지 모른다. 그러나 그 지붕이 정말 견고한가? 벽과 기반이 그것을 지지해주고 있는가? 한번 지붕의 가장자리를 자세히 살펴보면 전체적으로 피할 수 없는 이론적 구조의 허술함을 주장하게 될 것이다. 어떻게 이해하려해도 RNA world 가설이 지지해야만 하는 핵심적인 가정을 보이게 된다.(그림 2) 생명의 기원을 연구하는 과학자들에게는 잘 알려져 있는 매 경우마다 각각의 것은 풀리지 않는 화학적 문제를 나타낸다. 불행히도 RNA world에 관한 많은 논문에서 이러한 문제들은 '원시 수프', '스스로 결합'이라는 시나리오로 제쳐두고서 아무런 검토도 받지 않는다. 우리는 촉매작용을 하는 RNA를 발견한 것이 정말 무엇을 의미하는지를 제안하고자 한다 : 초기 지구에서 원시적인 과정을 설명하려는 것이 아니라 중요한 방법인 세포 분자생물학적 지식을 연장함으로써 말이다. 촉매 작용하는 RNA와 자연주의적 생명의 기원의 문제와의 관련성은 전적으로 다른 문제이다. 우리는 RNA world 시나리오가 화학적으로 매우 일어나기 어렵다는 주장들이 빈번히 무시되었지만 크게 개의치는 않는다. RNA world 가설에 동의하는 많은 과학자들이 그 문제를 접근하는데 꽤 솔직한 편이다. 많은 과학자가 RNA world 가설에 기여한 것이 이를 대변해준다. RNA world 가설이 꽤 넓은 의미를 갖기 때문에 우리는 좁은 의미로 축소해서 말하고자 한다. 이런 방법으로 우리는 그 가정이 포함하고 있는 무언가에 대해 좀더 명확히 알 수 있지 않을까 생각된다. 그림 2. 두개의 아데닌 다이뉴클레오티드(dinucleotide) RNA world 시나리오에서 화학적 설명의 문제 가설 1 :
beta-D-ribonucleotide의 원시 풀(prebiotic pool)이 있었다. Beta-D-ribonucleotide(Figure 2)는 beta 구조로 1번위치 리보오스(ribose)에 연결된 퓨린(아데닌 또는 구아닌)이나 피리미딘(우라실 또는 시토신)으로 이루어져있다. 게다가 리보오스(ribose)의 5번위치에는 인산기가 붙어있다. 원시의 시나리오에서는 4개의 서로다른 ribonucleotide가 있기위해서는 수백개의 서로 다른 이성질체(isomer)가 존재하게 될 것이다. 그러나 4개의 리보뉴클레오티드(ribonucleotide)들의 각각은 3개의 성분으로 이루어져있다 (퓨린/피리미딘, 당(ribose), 인산). 원시지구에 있었던 양보다 더욱 많은 양이 필요한 성분으로 축적되었어야하는 것과는 매우 다른 점이다. 리보오스를 생각해보자. 제안되었던 당을 만들도록 하는 과정인 포르모스 작용(formose reaction)은 특별히 문제가 있다.[9] 만약 원시해양에 존재했을 것이라 생각되는 많은 질소성 물질(nitrogenous)이 반응 화합물에 포함되어 있다면 그 반응은 일어나지 않을 것이다. 질소성 화합물은 포름알데히드(formaldehyde)와 반응하고 그 과정의 중간산물로 당과 반응하고 당은 스스로 비생물학적(non-biological) 물질을 형성하게 된다.[10] 더욱이 스탠리 밀러(Stanley Miller)와 그의 동료들이 최근 보고한 것처럼 "리보오소(ribose)와 다른 당(sugars)은 놀랍게도 중성 pH에서 짧은 반감기를 가지며 당은 원시 생물학적 재료로써 사용가능할 것 같진 않다"고 말했다.[11] 아데닌(adenine)을 생각해보자. 이런 블럭을 만드는 원시생명 합성 경로는 NH4OH 염기성 용액에서 HCN에서 시작한다.[12] 이러한 반응들은 0.01M보다 훨씬 높은 HCN농도에서 소량의 아데닌을 만들고(0.04%) 다른 질소성 염을 만든다. 그러나 반응화합물은 많은 양의 질소성 물질을 가지고 있어서 포르모스(formose) 반응을 방해하게 된다. 그러므로 퓨린과 피리미딘의 원시 합성을 위해 제안되는 조건은 리보오스의 합성을 위해 제안되어야하는 조건과는 양립할 수 없다. 더욱이 아데닌은 탈아민과정(deamination)과 고리를 여는 반응(ring-opening reaction)에 취약해서 그것이 원시 생명을 위한 축적은 매우 증명할수 없는 것으로 만들게 된다.[13] 이러한 점은 어떻게 상당한 양의 뉴클레오사이드와 뉴클레오타이드가 원시 지구에서 축적될수 있었는지 보여주는 것을 어렵게 만든다. 뉴클레오타이드를 이루는 중요한 구성성분(정확한 퓨린, 피리미딘, 리보오스, 인산)이 존재하지 않았다면 네가지 베타 D형의 리보뉴클레오타이드 풀(pool)에서 정확한 연결로 얻어졌을 가능성은 실로 동떨어진 얘기다. 그러나 첫 번째이면서 매우 중요한 이 가정이 유효하지 않다면 자연적인 과정에 의해 생성된다고 하는 RNA 월드 전체 가설이 의미 없게 된다. 가설 2: 베타 D형 리보뉴클레오타이드는 계속적으로 3'-5' 포스포 디에스테르 연결(phosphodiest -er linkage)로 중합체를 형성한다.[14] 조이스(Joyce)와 오겔(Orgel)은 이 가정이 솔직히 문제가 있다고 이야기한다. 그들은 뉴클레오타이드는 어떤 종류의 인산기가 활성화되지 않고서는 연결되지 않는다고 기술하고 있다. 뉴클레오티드의 인산기를 활성화시킬 수 있는 효율적인 그룹은 원시 생명 시나리오에서는 완전히 믿기 어려운 것들뿐이다. 오늘날 살아있는 개체들에서는 ATP(adenosine-5'-triphosphate)는 뉴클레오사이드를 활성화시키는데 사용되지만 ATP가 원시생명 합성에는 사용이 되지 않을 것이다. Joyce와 Orgel은 중합 반응을 위해서 사용 가능한 무기물의 사용을 언급했지만 그들의 의심을 이런 가능성으로 표현했다.[15] 원시생명 합성에서의 문제가 처리하기 어려운 것처럼 보일 때마다 반응을 촉매 할 수 있는 무기물의 존재에 대해 가설을 세우는 것은 가능하다. 그런 주장은 쉽게 반박할 수 없다. 다른 말로 하면 어떤 사람이 알려지지 않은데다가 쉽게 테스트할 수 없는 어떤 무기물 촉매제에 대해 가설을 세운다면 그 가설을 반박하기는 어렵다. 조이스(Joyce)와 오겔(Orgel)은 다음과 같이 언급하고 있다. 만약 인산기를 활성화가 되었다면 첫 번째 중합 산물은 5', 5'-pyrophosphate 연결; 이차적으로는 2',5'-phosphodiester 연결을, 반면에 원하지 않는 3'-5'-phosphodiester 연결은 덜 많게 된다. 그러나 현재 알려진 모든 RNA는 오직 3', 5'-phosphodiester 연결을 하고 있고 다른 어떤 연결도 삼차원 구조를 바꾸게 되고 주형(template)으로써나 촉매제(catalyst)로써의 기능을 위한 가능성도 바꾸게 된다. 심지어 이런 장애물을 포기하고 올리고 리보뉴클레오타이드(oligoribonucleotide)를 고려하기도 하는데 이 분자는 정확하지 못한 뉴클레오타이드를 덧붙이거나 존재할만한 다른 물질들과 무수히 반응함으로써 성장을 위한 여러 단계에서 비효율적으로 생성될 것이다. 더욱이 RNA 분자는 계속적인 가수분해(hydrolysis)반응과 원시지구상의 다른 파괴과정에 의해 계속 분해될 것이다.[16] 요약하면, 초기 지구의 이상적인 모델인 RNA 월드의 어떤 움직임도 파괴적인 다른 반응에 의해 계속 억제되어왔을 것이다. 가설 3: 폴리리보뉴클레오타이드가 한번 형성되면 스스로 복제하는 촉매작용을 가졌을 것이고 스스로 복제하는 분자들이 생겨날 수 있다. 조이스(Joyce)와 오겔(Orgel)의 다음 인용문을 보면 이 가설이 실제로 일어나기 어렵다는 것은 명백하다 ...마법의 촉매제가 존재해서 활성화된 뉴클레오타이드로 전환시켜 무작위적인 폴리뉴클레오타이드 시퀀스를 조합하는 것을 가정한다면, 복제 능력을 가진 조합이 생겨났다. 그러한 시퀀스가 스스로 복제했다는 것은 절대적인 것처럼 보이지만 어떤 이유에서라도 관련 없는 이웃을 복제하지는 않는다.[17] 그들은 '분자 생물학자들의 꿈(The molecular Biologists Dream)‘이라는 모임의 구성원으로써 이것을 언급했고 이러한 관점에서 어려움을 토의했다. 안정적인 자가 복제하는 RNA 분자가 생기기 위해서는-정확히 말하면 진화를 위해서는- RNA 분자가 높은 정확도로 스스로를 복제할 수 있어야한데 그렇지 않을 경우 스스로 복제하는 능력을 가능케하는 시퀀스 특이성을 잃어버리게 될 것이다. 조이스(Joyce)와 오겔(Orgel)은 'RNA 복제효소인 리보자임(ribozyme)의 가능하면서도 가장 작은 사이즈를 정확히 말하기는 어렵지만'이라고 언급한 반면에 '40 뉴클레오타이드 미만의 구조로는 충분할것 같지 않다'고 말했다. 조이스(Joyce)와 오겔(Orgel)은 생각하기를 어떤 50mer(50개의 뉴클레오타이드 길이)가 있어서 90%의 정확도로 복제한다면... 그런 분자가 무작위적인 RNA에서 일어날수 있다고 예측할 것인가...? 아마도 그럴 수 있을지도 모른다; 하지만 그런 자가 복제하는 분자 하나만으로는 충분치 않을 것이다. 조이스(Joyce)와 오겔(Orgel)은 '분자가 문자그대로 스스로 복제하지 않는다면, 다시 말해 동시에 주조(template)와 촉매제로 동시에 작용하지 않는다면 주조(template)로 사용될 수 있는 다른 복제물(copy)과 마주쳐야만 한다'. RNA 근처에서 RNA를 복제하는 것은 오류로 가득찬 대참사로 이끌 것이다. 왜냐하면 RNA들은 무작위적인 시퀀스들로 분해되기 때문이다. 그러나 스스로 복제하는 다른 것을 찾기 위해서, 스스로 복제하는 RNA가 만들어지려면 지구의 질량을 훨씬 넘는 RNA 라이브러리가 필요할 것이다.(Joyce와 Orgel이 계산한 바에 의하면)[18] 이러한 어려움에 직면하면서 무작위적인 폴리뉴클레오타이드의 수프(soup)에서 새로이 일어나는 자가 복제하는 RNA분자의 신화를 버려야한다고 조이스와 오겔은 충고한다. 이러한 개념은 현재 이해하고 있는 전생명(prebiotic) 화학으로 비추어봤을때 현실성이 없을뿐만 아니라 RNA의 촉매작용의 힘에 대한 낙관론적 견해를 잘 속아넘어가도록 확대해석해야만 가능한 일이다. [19] 가설4 : 자가 복제하는 RNA 분자는 리보 개체(ribo-organism)를 유지하기 위해 필요한 촉매작용의 모든 것을 가졌을 것이다. 베너(S.A. Benner)의 저서에서는 다음과 같이 기술하고 있다.[20] 최근의 리보 개체(ribo-organism)은 라이보자임(ribozyme)에 의해 촉매될수 있는 산화, 환원 반응, 알돌(aldol), 클라이슨(claison) 응축(condensation)반응, 트랜스메틸레이션(transme -thylation), 포피린(porphyrin) 생합성, 뉴클레오사이드 인산을 이용한 에너지 대사 등 상대적으로 복잡한 대사체계를 가졌다고 결론 내리도록 강요받고 있다. 이러한 재구성은 'RNA World' 모델이 매우 논리적이고 설득력 있다는 것을 잃기 전에는 약화 될 수 없다고 쓰여졌다. 베너(Benner)의 저서에서 최근의 리보개체(ribo-organism)를 이야기했지만, 확실히 첫 번째 리보개체가 생존을 하기 위해서는 동일한 대사적 기능을 거의 모두 필요로 했을 것이다. 또한 베너(Benner)의 시나리오도 확실히 이온과 유기물질들을 막(membrane)을 통해서 수송할 수 있는 라이보자임이 막에 있어야한다는 것이 분명하다. 생화학을 잘 아는 사람이라면 누구나 수 백가지가 넘는 라이보자임이 각각 독특한 촉매작용을 하며, 앞서 기술한 대사작용을 수행한다는 것을 잘 알고 있다. 이러한 대사작용을 하는 대부분의 것들이 매우 짧은 시기(확실히 수 백년은 아닐 것이다)안에, 같은 장소에서 기능을 해야할 것이다. 그렇지 않는다면 리보개체(ribo-organism)는 생존할 수 없다. RNA의 촉매작용이 단백질 효소가 특정 아미노산 시퀀스[21]에 의존적인 것처럼 단지 특정 시퀀스에 의존적이라고 생각한다면 가설4의 가능성이 유효하다는 주장은 거의 희박한 것으로 보인다. 베너(Benner)의 저서에서는 효소의 다양한 촉매의 특성을 위해서는 조효소(co-enzyme)나 프로세틱(prosthetic)기가 필요할 때가 있다고 기술하고 있다. 철(iron)-포피린(porphyrin), 헴(heme), 피리독살(pyridoxal) 같은 것들은 초기 RNA분자들의 촉매작용에 있어서 어떻게 기능을 갖게 되었는지에 대해 추측할 수 없다고 언급하고 있다. 가설4의 증명되지 않은 다른 가정은 RNA 분자들이 처음에 앞서 제안된 촉매작용을 모두 가졌을 것이고 이러한 작용들의 거의 대부분이 연달아 없어졌을 것이라는 가정이다. 촉매작용을 하는 RNA분자들은 일부 최소의 에스테라제(esterase) 기능을 가진 뉴클레아제(nuclease), 뉴클레오티딜 트랜스퍼라제(nucleotidyl transferase)기능을 주로 가진다는 것이 오늘날 알려지고 있다.[22] 많은 RNA 월드 가설을 지지하는 사람들이 오늘날의 RNA분자가 초기 RNA월드의 흔적이라고 말하는 사람이 있지만 RNA분자가 베너(Benner)그룹이 제안한 것처럼 넓은 범위의 촉매작용을 가졌을 것이라는 것은 확실한 증거가 없다. 결론(Conclusion) 우리는 in vivo와 in vitro, 일반적인 화학적 특성과 특정 기능 면에서 RNA에 관해 더 많은 것을 배워야만 한다. RNA는 매우 놀라운 분자이다. 그러나 'RNA World' 가설은 또 다른 문제이다. 우리는 그 가설을 지지해 줄만한 기반이 없을 뿐만 아니라 심지어는 전망이 밝지도 않다는 것을 보게 된다. 아마 철학적 자연주의자들이 반대할만한 철학적 토대가 있다는 것을 제외하고는 말이다. 자연주의에 따르면, 가장 자연주의적인 가정이 받아들여지도록 강요된 가설이다. 우리는 역사적인 생물학(histrical biology)은 설계를 포함한 모든 실험적 가능성에 대해 열려 있어야함을 고려해야한다. 그리고 개체를 이루고 있는 분자생물학적 시스템을 바라 보아야한다. RNA의 분자생물학적 시스템은 설계의 표본으로서 매우 놀라운 부분이다. 그러나 우리는 우리 자신이 생물학자들의 마이너리티(minority)에 구별되어 있다는 것을 발견하게 된다. 설계가 존재한다면 우리 동료들이 외치고 있고 과학기자 조지 존슨(George Johnson)이 주장하는 "과학에 대한 관점(point)은 자연법칙(natural law)을 통해 세상(world)을 설명하는 것"이라는 것이 주관적인 직관의 문제라는 것이다.[23] 우리는 문제(point)를 달리 보아야 할 것이다. 과학의 관점(point)은 세상을 설명하는데 있어 자연적 법칙을 통해서이거나 또는 어떤 현상을 설명할 수 있는 다른 어떠한(whatever) 원인을 통해서 설명해야한다는 것이다. 과학 철학자 스티븐 마이어(Stephen Meyer)는 이 관점을 잘 이해했다. 생물학적 기원에 관한 (역사적인) 질문은 "어떤 물질적 시나리오가 적절히 풀 것인가"가 아니라 "어떻게 생명이 지구상에 실제로 출현했는가?"이다. 후자의 질문에 논리적으로 적절히 대답 중 하나는 생명체는 인류가 존재하기 전의 지적 원인에 의해 설계되었다는 것이다. 나는 모든 증거를 고려함 없이 설계 가설을 배제하는 것은 반지성적이라고 믿는다. [24] 설계를 탐지하는 것은 주관적인 직관의 문제가 아니다.[25] 하지만, 실제 원인이 되는 가능성으로서 설계를 보기 위해서는 자연주의의 제약으로부터 자유롭게 해야만 한다. Notes 1. Carl Woese, The Genetic Code (New York: Harper and Row, 1967). 2. F.H.C. Crick, "The origin of the genetic code," J. Mol. Biol. 38 (1968): 367-379; L.E. Orgel, "Evolution of the genetic apparatus," J. Mol. Biol. 38 (1968): 381-393. 3. K. Kruger, P.J. Grabowski, A.J. Zaug, J. Sands, D.E. Gottschling, and T.R. Cech, "Self-Splicing RNA: Autoexcision and Autocyclization of the Ribosomal RNA Intervening Sequence of Tetrahymena," Cell 31 (1982): 147-157. 4. Walter Gilbert, "The RNA World," Nature 319 (1986): 618. 5. I. Hirao and A.D. Ellington, "Re-creating the RNA World," Current Biology 5 (1995): 1017-1022; p. 1017. 6. Mullis, K.B. and Faloona, "Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase catalyzed chain reaction," Methods Enzymol 155 (1987): 335-350. 7. G. Joyce, "RNA evolution and the origins of life," Nature 338 (1989): 217-224; T.J. Gibson and A.I. Lamond, "Metabolic complexity in the RNA World and implications for the origin of protein synthesis," J. Mol. Evol. 30 (1990): 7-15; G.F. Joyce and L.E. Orgel, "Prospects for understanding the origin of the RNA World," in The RNA World, eds. R.F. Gesteland and J.F. Atkins (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1993), pp. 1-25. 8. H.P. Yockey, "Information in bits and bytes: reply to Lifson's Review of Information Theory and Molecular Biology," BioEssays 17 (1995): 85-88; p. 87. 9. R. Shapiro, "The improbability of prebiotic nucleic acid synthesis," Origins of Life 14 (1984): 565-570; R. Shapiro, "Prebiotic ribose synthesis: a critical analysis," Origins of Life 18 (1988): 71-85. 10. Recently it has been shown that reaction mixtures containing dilute glycoaldehyde phosphate and formaldehyde or glyceraldehyde-2-phophate will generate reasonably high yields of ribose 2,4-diphosphate and a few other sugar phosphates in less amounts. See D. Muller, S. Pitsch, A. Kittaka, E. Wagner, C.E. Wintner, and A. Eschenmoser, "Chemie von alpha-aminonitrilen. Aldomerisierung von glykoaldehydphosphat zu racemischen hexose- 2,4,6-triphosphaten und (in gegenwart von formaldehyd) racemischen pentose 2,4-diphophaten: rac.allose-2,4,6-triphosphat und rac.-ribose-2,4,-diphosphat sind die reaktionshauptproduckte. Helv. Chim. Acta 73 (1990): 1410-1468; Joyce and Orgel, ibid. However, if these reactions are not also run in the presence of amines and other nitrogenous compounds (i.e., in chemical mixtures of the complexity proposed for the "prebiotic soup"), their relevancy to the origin of life is problematical. 11. Rosa Larralde, Michael P. Robertson, and Stanley L. Miller, "Rates of decomposition of ribose and other sugars: Implications for chemical evolution," Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 (1995): 8158-8160. The ribose half-lives are very short, Larralde et al. report: 73 minutes at pH 7.0 and 100º C and 44 years at pH 7.0 and Oº C. 12. J.P. Ferris, P.C. Joshi, E.H. Edelson, and J.G. Lawless, "HCN: a plausible source of purines, pyrimidines and amino acids on the primitive Earth," J. Mol. Evol. 11 (1978): 293-311. 13. R. Shapiro, "The prebiotic role of adenine: a critical analysis," Origins of Life and the Evolution of the Biosphere 25 (1995): 83-98. 14. Joyce and Orgel, ibid. 15. Ibid., p.4 16. C. Thaxton, W. Bradley, and R. Olsen, The Mystery of Life's Origin (New York: Philosophical Library, 1984). 17. Joyce and Orgel, ibid., p.7. 18. Ibid., p.11. 19. Ibid, p.13. 20. S.A. Benner, M.A. Cohen, G.H. Gonnet, D.B. Berkowitz, and K.P. Johnsson, "Reading the Palimpest: Contemporary Biochemical Data and the RNA World," in The RNA World, eds. R.F. Gesteland and J.F. Atkins (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1993), pp. 27-70; p. 57. 21. T.R. Cech, "Mechanism and Structure of a Catalytic RNA Molecule," in 40 Years of the Double Helix, The Robert A. Welch Foundation 37th Conference on Chemical Research, 1993, pp. 91-110; see also T.R. Cech, "Structure and Mechanism of the Large Catalytic RNAs: Group I and Group II Introns and Ribonuclease P," in The RNA World, eds. R.F. Gesteland and J.F. Atkins (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1993), pp. 239-269. 22. Ibid. 23. George Johnson, Fire in the Mind: Science, Faith, and the Search for Order (New York: Alfred A. Knopf, 1995), p. 314. 24. Stephen C. Meyer, "Laws, Causes, and Facts," in Darwinism: Science or Philosophy, eds. J. Buell and V. Hearn (Richardson, Texas: Foundation for Thought and Ethics, 1994), p.34. 25. See William A. Dembski, "The Design Inference: Eliminating Chance Through Small Probabilities," unpublished Ph.D. dissertation, 1995, Department of Philosophy, University of Illinois-Chicago Circle. |
많은 이들이 한 입 베어 먹은 사과 모양의 애플 로고를 보고 앨런 튜링이 자살했을 때 먹은 독이 든 사과를 흉내낸 것이라고 주장한다. 애플은 그 주장을 공식적으로 부인하였다. 진실 여부를 놓고 현재까지 논쟁 중에 있지만 진실의 추는 애플에 기운 것 같다(?). 
