태양 에너지와 식물 생리학 (성경에 나타난 광합성의 원리)

태양 에너지와 식물 생리학 (성경에 나타난 광합성의 원리)

 

 

 

이웅상 한국창조과학회 전임 회장 (3대,5대) 명지대학교 교수/교목

생태계의 가장 중요한 생산자인 녹색식물들은 어디서 어떻게 영양분을 얻어 성장하고 열매를 맺어 인간을 포함한 모든 소비자들에게 에너지를 공급해줄 수 있는 것인가. 1630년까지 생물학자들은 식물이 뿌리를 박고 있는 토양으로부터 모든 영양분을 흡수하는 것으로 생각해 왔다. 결국 식물이 성장함에 따라 토양은 점차로 소모되는 것으로 여겨졌다.

그러나 1963년에 식물학자인 헬몬트(Van Helmont)는 식물이 자신의 유기물질을 스스로 만들어내는 것이지, 토양으로부터 단순히 흡수하는 것이 아님을 실험을 통해 입증하였다. 그는 200파운드의 토양을 화분에 채운 뒤 버드나무를 심었다. 5넌 후에 이 버드나무의 무게는 성장으로 인해 164파운드로 늘어났으나, 토양의 무게는 단지 2온스밖에 줄지 않았다. 이 실험으로 헬몬트는 식물을 성장시키는 요인은 그가 준 물에 있다는 결론을 내렸다. 오늘날 우리는 식물의 성장에 필요한 유기물들이 다양한 물질대사를 통해 만들어지고 있음을 알고 있다. 그러나 세포의 70% 이상이 물로 되어 있음을 감안할 때, 식물의 성장에 가장 중요한 것은 물임을 알 수 있다.

 

성경은 과학자들이 이 사실을 밝히기 전에 이미 물의 중요성을 다양하게 설명하고 있다. 에스겔 31장4~5절에 '물들이 그것을 기르며 깊은 물이 그것을 자라게 하며 강들이 그 신긴 곳을 둘러 흐르며 보의 물이 들의 모든 나무에까지 미치매 그 나무가 물이 많으므로 키가 들의 모든 나무보다 높으며 굵은 가지가 번성하며 가는 가지가 길게 빼어났고”라고 말씀하고 있다. 즉 물에 의하여 식물의 키와 굵기가 성장할 뿐만 아니라 가지의 수와 길이도 물에 의해 자라고 있음을 말씀하고 있는 것이다. 또한 이사야 44장14절에도 '나무를 심고 비에 자라게도 하나니”라고 말씀하고 있는데, 비가 식물 성장의 주 요인임을 밝힌 구절이다.

 

물만으로 식물의 성장이 가능하다고 생각했던 헬몬트에 이어, 1772년 프리스트리(Joseph Priestley)는 식물이 탁한 공기를 맑게 정화시켜 준다는 것을 알게 되었다. 그리고 1779년에 인겐하우츠(Jan Ingenhousz)는 식물이 해가 비치는 동안만 탁한 공기를 정화시킬 수 있으며, 정화 정도는 일조량에 비례한다는 사실을 밝혀내게 되었다. 빛이 없이는 오히려 공기를 더욱 탁하게 만들뿐이다. 이렇게 해서 생물학자들은 빛이 식물에 어떻게 이용되는지에 대해 조금씩 이해하기 시작했다.

 

1782년에 스위스의 목사였던 세너비어(Jean Senebier)는 광합성에 이산화탄소가 필요하다는 사실을 밝혀냈으며, 이어서 1796년에 인겐하우츠(Jan Ingenhousz)는 식물이 흡수한 이산화탄소는 식물의 영양분으로 이용된다는 것을 알게 되었다. 마침내 1804년에 이르러서야 스위스의 과학자 소셔(Nicholas Heodore de Saussure)에 의해서 광합성의 전반적인 과정을 이해할 수 있는 중요한 사실이 밝혀졌다. 소셔는 식물에 빛을 쪼여준 결과 증가된 식물의 양은 공기로부터 소모된 이산화탄소의 양보다 크다는 것을 관찰하게 되었으며, 이 차이는 바로 물 때문에 생긴다는 결론을 내리게 되었다. 이렇게 하여 광합성 원리의 대략적인 윤곽이 이산화탄소에 물과 태양에너지가 첨가되어 산소와 탄수화물이 생성되는 것으로 드러났다.

 

그러나 이때까지 생물학자들은 광합성의 결과 생성되는 산소는 이산화탄소가 분해되면서 생겨나는 것으로 생각하고 있었다. 그러나 1930년대에 들어와 영국의 생화학자인 힐(Robin Hill)에 의해 산소는 이산화탄소가 아니라, 물이 분해되어 생성되는 것임을 알게 되었다. 마침내 1961년에 이르러 캘빈(Melvin Calvin)은 식물이 어떻게 태양에너지를 이용해 물과 이산화탄소를 재료로 탄수화물을 합성하는가에 대해 그 과정을 생물학적으로 확실히 밝히게 된 것이다. 이렇게 하여 과학자들은 물 외에도 태양에너지가 식물의 성장에 필요한 주 요인임을 알게 된 것이다.

 

그러나 성경은 이보다 약 3400여년 전에 '그 땅이 여호와께 복을 받아 하늘의 보물인 이슬과 땅 아래 저장한 물과 태양이 결실케 하는 보물과...' (신33:13~14) 라고 말씀하셨다. 즉 이슬과 땅 아래 저장한 물(지하수) 이외에 또 태양이 식물 성장에 필수적 요건임을 말씀하고 있는 것이다. 더 나아가서 태양은 식물의 성장뿐만 아니라 결실에도 중요한 역할을 하고 있음을 가르쳐주고 있다.

 

식물이 물과 햇빛으로 자란다는 것은 이미 살펴본 학자들의 연구로 알게 되었지만, 어떻게 정한 시기에 꽃을 피우고 열매를 맺게 되는지를 밝혀내기 위해서는 오랜 시일에 걸친 학자들의 또 다른 연구가 필요했다. 그러나, 그것도 결국 햇빛에 의해 조절된다는 것은 1920년에 이르러 가너(W. W. Garner)와 알라드(H. A. Allard)의 연구로 비로소 세상에 알려지게 되었다. 즉 식물은 낮과 밤의 길이가 변하는 것을 감지하여 일년 중 정해진 때에 개화한다는 광주기(光週期)에 관한 이론이 밝혀지게 된 것이다.

 

비록 성경이 과학적 지식을 전달하려는 목적을 가진 과학서는 아니지만, 하나님의 창조원리와 자연의 질서를 운행하시는 하나님을 찬양하는 많은 성경구절에서 우리는 과학을 수천년 앞선 진리들을 자연스럽게 발견하게 되고, 그분의 말씀 앞에 또 다시 머리를 숙일 수밖에 없는 것이다.

 

*한국창조과학회 자료실/창조의 신비/식물의 신비

http://www.kacr.or.kr/library/listview.asp?category=A02

 

 

관련 자료 링크:

1. 광합성의 진화에 대한 밝은 빛[1] (Shining light on the evolution of photosynthesis)

2. 광합성의 진화에 대한 밝은 빛[2] (Shining light on the evolution of photosynthesis)

3. 식물에 있는 가장 훌륭한 태양전지 (The Finest Solar Technology Doesn't Come from a Lab)

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5. 최대의 에너지공장 광합성

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7. 식물 향기가 화분 매개 생물의 행동을 조절한다. (Plant Perfume Manipulates Pollinator Behavior)

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9. 뿌리의 경로 : 식물에서 발견된 또 하나의 놀라운 경이 (The Root Route)

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11. 현화식물에서 진화론의 시들음 (Evolution Wilts in Light of Flowering Plants)

12. 세균과 식물들은 네트워크 기술을 알고 있었다. (Bacteria and Plants Know Network Tech)

13. 식물들도 면역계를 가지고 있었다. (Plants Have an Immune System, Too)

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15. 식물들은 빛과 광합성을 최고 효율로 얻고 있다. (Respect Your Plant: Don’t Say it Evolved)

16. 해조류는 양자역학을 알고 있었다. (Algae Molecule Masters Quantum Mechanics)

17. 식물의 광합성은 양자물리학을 이용하고 있었다. (Photosynthesis Uses Quantum Physics)

/출처ⓒ† : http://cafe.daum.net/cgsbong