얇지만 빠짐없이 정말 알찬 진화에 관한 과학책

공생 멸종 진화 - 생명 탄생의 24가지 결정적 장면
이정모 지음 / 나무나무 / 2015년 9월

 책도 좀 얇고, 국내저자란 묘한 편견에, 표지도 좋아하지만 핑크빛인 것이 가벼워 보여 큰 기대 안하고 잡은 책이었다. 하지만 편견이란 나쁜 것이어서 이번에는 다행히 좋은 쪽으로 기쁘게 혼이나고 말았다. 아주 초기 지구의 생명의 탄생에서부터 지금 인간시대에 이르기 까지 생물진화사에서 정말 중요한 지점을 잡아서 설명한 책이다. 하나하나 무겁지 않고 재밌으면서도 많은 지식을 얻을 수 있어 무척이나 좋은 책이란 생각이다.

 책의 주제를 굳이 하나로 잡자면 멸종이다. 지구에서는 작은 것 까지 하면 수십차례 큰 것만 따지만 총 5차례의 엄청난 멸종이 일어났다. 6번째 멸종은 지금 인간에 의해 매우 빠른 속도로 진행중이다. 멸종은 당시 생명체 당사자에겐 엄청난 일이지만 지구사적으로 보면 기회이기도 했다. 멸종의 틈새를 살아남은 종들이 빠르게 채워나갔고 새로운 진화가 일어났기 때문이다. 고생대의 대 멸종은 공룡시대를 중생대 말의 대멸종은 포유류의 시대를 불러온 것 처럼 말이다. 멸종시기에는 공통적인 자연조건이 있다. 하나는 운석이든, 지구 지각의 대변혁이든 기온의 급 상승 및 저하이다. 다음은 아마도 그로인해 일어났을 대기 중 산소 비율의 저하, 그리고 대기중 산성가스로 인한 산성비다. 이 산성비가 식물을 절멸시켜 자연스레 다른 생물도 멸종시킨다. 이런 자연적 멸종에 비해 인간에 의한 멸종은 철저히 인간이 원인이라는 점에서 앞으로의 추이가 주목되며 멸종에 가장 취약한 종이 최상위 포식자라는 점에서 인간에게 경종을 울린다. 하지만 바로 자신이 원인인 이런 식의 멸종은 처음이고 자신이 위험하다는 것을 매우 잘 알고, 엄청난 힘을 가졌다는 점에서 이번의 최상위 포식자는 어떤 운명을 맡게될지는 모를 일이다.

 다음은 책에서 매우 재미난 부분이다.

1. 지구에 바다가 남아 있는 이유.

지구에 바다가 엄청나 보이지만 실제 깊이는 4km정도에 불과하고 지구 자체도 그리 큰 행성이 아니라 물의 양은 사실 적은 편이다. 과거 금성과 화성에도 바다가 있었는데 이들은 바다를 잃고 지구에는 바다가 남아 생명의 온상이 되어 주었다. 차이는 산소를 발생시킨 생명체의 유무였다. 태양빛에 포함된 자외선은 물을 수소와 산소로 분리시킨다. 이 때 분리된 산소는 지각에 노출도니 철을 빠르게 산화시키며 소모된다. 화성의 땅이 온통 붉고, 우리 행성의 흙이 붉은 이유도 이 때문이다. 그렇데 되면 홀로 남은 수소는 무척이나 가볍기에 상승하여 우주공간으로 날아가버린다. 이런식으로 바다가 사라지게 된다. 하지만 지구의 경우에는 박테리아가 산소를 발생시켜, 지각을 산화시키고도 충분히 산소가 남아 상승한 수소와 다시 결합해 다시금 물을 생성하였다. 이로 인해 바다가 지구에서는 유지가 된 것이다. 하지만 수소는 그럼에도 매우 가벼워 매년 무려 300만 톤의 수소가 우주공간으로 방출된다.

2. 어째서 석탄이 그리도 많은가

지구상의 석탄은 고생대 석탄기에 생성된 것이다. 당시에는 나무의 뿌리가 무척 약해 하나의 거목이 쓰러지면 도미노처럼 여러개가 쓰러지는 일이 잦았다. 게다가 믿기 어렵지만 당시에는 지상에 미생물이 없어 죽은 나무들이 그대로 열과 압력을 받아 탄화되어 석탄이 되었다. 즉, 지금은 도저히 자연적으로 석탄이 생성되기 어렵단 뜻이다.

3. 공룡이 등장한 이유는

앞서 멸종이 다른 생물에게는 기회의 장이 된다고 했다. 고생대 대 멸종후, 지구의 산소는 14%대로 떨어졌다. 당시 양서류들은 다리가 옆으로 나서 움직이는 동안 폐가 있는 상체가 크게 흔들렸는데, 그래서 무척 호흡이 힘들었고, 떨어진 산소비율은 더욱 치명적이었다.

 공룡들은 이점을 공략했다. 옆으로 나던 다리를 아래로 나게 했으며 초기에 이족 보행 위주로 진화했다. 이족 보행을 하면 하체와 상체가 따로 놀아 호흡에 더욱 유리했다. 또한 앞다리가 놀게되어 쥐고 할퀴는 형태로 변화해갔으며 후에는 날개로 진화하기 까지 한다. 물론 산소비중이 높아지는 중생대 중후기에는 다른 형태로 진화해간다.

4.풀의 등장

당연히 풀이 나무보다 먼저라고 생각해왔다. 그런데 나무가 먼저였다. 더욱 놀라운 것은 풀이 진화의 방향을 바꾸었다는 것이다. 공룡의 멸종후, 조류형 공룡이 그 자리를 득세하고 있었다. 포유류들은 좀처럼 덩치를 키우지 못해 이들에게 상당세월 고전하고 있었는데, 풀의 등장이 모든 것을 바꾸었다. 풀의 등장으로 초식 포유류가 그 섭취로 덩치를 키우는 방향으로 진화하였고, 이를 포식하는 덩치큰 육식 포유류도 등장하였다. 이 육식 포유류가 조류형 공룡들과의 경쟁에서 승리하게 된다.

5. 네안데르 탈의 멸종

네안데로 탈의 멸종에 대해서는 여러가지 설이 있다. 이 책에서는 네안데르 탈의 짧은 유년기를 원인으로 꼽았다. 네안데르 탈은 집단이 작고 수명이 호모 사피엔스에 비해 무척 짧았다. 그 결과 어린아이가 빠르게 성인기로 접어드는 수밖에 없었고, 이는 유년기에 놀이나 문화 전승을 통한 창의성을 말살하는 결과로 이어졌다. 네안데르 탈은 바늘조차 발명하지 못했는데 그로 인해 추운지역에 살면서도 제대로 된 방한복을 만들지 못해 항상 추위에 약했다. 이는 수명을 더욱 낮추고, 유년기가 더욱 살라지는 악순환을 낳았다.

 책에서 말하는 원인은 이것이지만 일전에 읽은 책에서는 네안데르 탈의 해부학적 구조가 언어 사용이 어려웠다는 걸 본적이 있다. 언어의 사용 여부는 진화경쟁에서 엄청난 차이를 가져올수 밖에 없다.

인문학과 과학

인간에 대하여 과학이 말해준 것들 - 진화학자 장대익의 인간 탐구
장대익 지음 / 바다출판사 / 2016년 2월

장대익 교수의 또 다른 책으로 이번에는 인간의 5가지 특성에 대해서 진화론의 입장에서 접근했다. 늘 주장하는 인문학과 과학이 통섭된 시도를 한 것으로 생각된다. 초반 부분은 좀 재미가 없는데 뒤로 갈수록 역시 장대익 교수다라는 생각을 하면 보게 되었다. 

 5가지 부분은 탐구하는 인간, 따라하는 인간, 공감하는 인간, 신앙하는 인간, 융합하는 인간이다. 앞의 4가지는 확실히 인간 본성이라 생각되지만 마지막 융합하는 인간은 저자가 현재 인간사회에 바라는 부분이다. 따라하는 인간은 모방과 관련하여 인간의 지식을 쌓고 전수가 가능하여 문명을 이루게 된 것과 관련이 있으며 공감하는 인간은 도덕성의 발달과 그것의 동물로까지의 확장, 신앙하는 인간은 종교와 각각 관련이 있다. 

 책 내용들은 장대익 교수의 책을 꾸준히 본 사람이라면 크게 새롭지는 않다. 이 책에서 특별히 재밌게 본 부분은 두가지다. 

1. 가족의 탄생

 장대익 교수는 가족의 탄생에 성의 분화를 전제로 깐다. 무성생식을 한다면 당연히 가족은 필요없다. 1인 가구만 무한할 뿐. 현재 세계는 1부1처제가 보편적인 편이다. 하지만 인간의 고환의 상대적크기(고환무게/몸무게)는 일부다처인 침팬지와 완벽한 일부일처인 고릴라의 중간정도에 있다. 생물학적으로는 애매한 셈인데, 실제로 일부일처를 종교의 영향으로 완성한 서양문명이 지배적이 되기 전에는 인류 문명의 80%이상이 일부 다처제였다고 한다. 우리도 그러했고, 아직도 그러한 나라들이 많다. 

 인간은 직립보행을 시작하면서 머리가 크고 신체적으로 상당히 미숙한 태아를 갖게 되었는데, 그 결과 남성의 장기간 보호가 요구되었다. 어머니 혼자만으로 그 미숙한 아이들 돌보는 것은 단연 무리이기 때문. 또한 남성 입장에서도 인간 여성은 배란기를 숨기는 재주를 갖고 있다는 문제가 있다. 이녀석이 내 아이인지 도저히 알 수 가 없으니 장기적으로 함께 거주하는 것이 자신의 유전자를 가진 아이를 보장하는 유일한 방법인 셈이다. 

2.융합 혹은 통섭

통섭이나 융합개념이 회자한지 상당히 오래이지만 나 역시 그렇고 오해가 많은 편이다. 실제로 저자는 일종의 유행처럼 들끓다가 끝나지 않을까란 우려도 적지 않았다고 한다. 보통 사람들은 대학이나 학교에서 융합을 교과나 과목간의 경계를 없애는 통폐합을 생각하는편이다. 물론 이것도 융합이지만, 저자는 진정한 융합이란 질문을 공유하는 것이라고 말한다. 하나의 주제나 질문을 해결하기 위해 모든 교과나 학문들이 함께 협력하는 것이다. 교육계에서 말하는 주제중심의 통합인 셈이다. 

 또한 대학에서 자신의 전공과목조차 제대로 모르는 상황에서 융합이 무리라고 주장하는 학자들이게는 이렇게 말한다. 대학에서 학부생의 융합은 어떤 결과물을 만들어내는 것이 아니라 과정에서의 융합이라고. 즉, 연구를 해내가는 과정에서의 융합인 셈이고 그 과정에서 융합적 지식보다는 융합적 태도를 강조한다. 

 장교수는 이처럼 융합의 개념이 진정성 있게 완전히 정립되지 않은 상태에서 우리 사회의 융합은 아직 큰 도움이 안되는 야생의 밈으로 파악한다. 이를 잘 활용하는 것이 융합을 길들여진 밈으로 만드는 것이다. 비유조차 뼛속까지 진화론자다. 

장대익 교수를 잘 알건 모르건 상당히 재밌게 쉽게 읽을 수 있는 책임이 분명하다. 마지막에 또, 과학 관련 도서를 추천하는 것은 이 사람의 특징이다 매번 해결 불가능한 숙제를 내준다.  

재미난 과학의 사실들

생명과학의 기원을 찾아서 - 28인의 과학자, 생물학의 지평을 넓히다
강석기 지음 / Mid(엠아이디) / 2016년 12월

 생명과학과 관련한 28개의 기념비적 논문을 다룬 책이다. 과학적인 내용뿐만 아니라 과학자의 발견과정과 간단한 생애, 그리고 과학적 내용이 있어 재미난 책이다. 발견한 과학적 사실에 대해서 정말 과학적으로 설명하는 부분이 간략하게 들어있는데 설명이 자세한 것 같으면서도 아닌 부분도 많아 어려운 부분도 약간 있다. 인상적인 부분을 몇개 살펴보면

1. 암억제 유전자 p53

이 유전자는 17번 염색체 상에 존재하는데 암에 걸린 부분의 17번 염색체가 손상되어 있어 이 부분에 암과 관련한 유전자가 있음을 예측하게 되었다. p53은 평소에는 암억제를 유발하며 세포에 암이 발생하면 세포분열을 억제시킨다. 문제는 세포분열의 저하가 곧 노화란 점이다. 이 유전자는 방사성이나 스트레스등 주변 환경이 악화되면 활발히 작용하나 쉽데 돌연변이 되는 특성이 있어 암에 걸리면 오히려 암을 유발하는 유전자로 돌변한다. 과학자들은 암을 억제하기 위해 암발생부위에  p53을 투입하였는데 암은 억제되었으나 노화의 부작용이 발생하였다.

2. 개화유전자 FT 

개화에 관여하는 유전자이며 신기하게도 잎에서 활성화해서 단백질 형태로 꽃봉오리부근으로 이동한다. 주변에 개나리나 벚꽃등이 잎이 없는 상태에서 개화하는데 이 경우는 이미 여름 가을에 이 유전자가 활성화하여 꽃봉오리가 형성되어 있는 것이며 겨울이 그 잠복기에고 봄애 개화한다.

3. 미각

사람의 미각을 그동안 나는 짠맛, 단맛, 쓴맛, 신맛만 있는줄 알고 있었다. 그런데 감칠맛도 인간은 느낄수 있다. 감칠맛은 고기의 맛으로 아미노산의 구조를 파악하는 미각을 사람은 갖고 있다. 단맛과 감칠맛은 당분과 아미노산에 대한 것으로 영양분의 정보와 관련하며, 쓴맛은 독에 대한 정보 파악, 짠맛과 신맛은 각각 나트륨과 수소에 대한 맛으로 생리활성정보와 관련한다.

4.노화

사람의 수명이 늘어나며 당뇨, 심혈관계질환등의 부작용이 많이 발생하고 있다. 노화는 생식률과 생존율과 관련하는데 당뇨나 심혈관계질환과 관련한 유전자는 젊을때는 성적활동을 왕성히 하나 후에는 병을 일으킨다. 과거 평균수명이 짧았으니 이 같은 유전자는 오히려 잘 퍼졌을 것이다.

 노화는 수명과도 관련이 깊어 오래 생존하는 생물들은 생식력이 다소 떨어지는 경향이 있으며 수명이 짧은 생물들은 생식력이 매우 강하다. 책에서는 쥐와 박쥐를 예로 드는데 생식력이 강한 쥐는 수명이 2년정도이며, 생식력이 다소 약한 박쥐는 무려 20년이다. 

 인간 여성의 폐경은 과학에서 매우 미스테리한 부분이다. 인간 여성은 폐경이후에도 오늘날 무려 30-40년 가량을 더 생존하기 때문이다. 이는 나이가 든 상태에서 임신을 하면 자신은 물론이고 자손을 성공적으로 생존시킬 확률이 현저히 낮아지기 때문이다. 폐경으로 인해 더이상 자손을 만들지 않고 기존의 자식들의 생존률을 높인다는 점에서 폐경은 자신의 유전자 생존에 유리해진다. 

5. 생물의 분류체계

스웨덴의 린네는 생명의 형태에 따라 식물계와 동물계로 분류하였으며 이는 오늘날 초등과학교과서에 그대로 사용될만큼 직관적으로 이해되는 분류이다. 이를 보완하여 후에 진핵생물에 속하는 식물계와 동물계, 원생생물계, 균계, 원핵생물에 속하는 모네라계의 5가지로 더욱 체계화되었다. 

 그러나 최근 생체분자 분석을 통해 진화과정을 재현하는 분자진화학에 발생하면서 우즈교수는 진핵생물과, 원핵생물중 고세균과 진정세균의 3계로 분류하였다. 그런데 진핵생물이 오히려 연구결과 지구상에 거의 남이 있지 않은 원시환경을 좋아하는 고세균과의 유사성이 더욱 많아 많은 시사점을 남기고 있다.

6. 동성애

동성애가 후천적이냐 선천적인것이냐는 매우 논란이다. 자연계에도 있는 만큼 선천적인 것으로 생각되지만 동성애에 허용적인 문화권에서 더욱 동성애자가 많이 생겨나는 이유로 후천적인 영향도 무시하지 못한다.

 책에서는 동성애를 선천적인 것으로 제시한다. 인간의 뇌에 시상하부에는 핵이 있는데 대개 남성의 핵이 여성의 것보다 큰 편이다. 과학자들은 남성동성애자의 핵이 작을 것이라고 생각하였는데 실제 해부결과 남성동성애자의 핵은 이성애남성의 절반크게 정도였다. 

 핵의 크기는 남성의 경우 태아때 남성호르몬에 대한 노출정도에 따라 결정되는데 이 때문에 동성애적 성향은 선천적이라고 보는 것이다. 여성의 경우 자료(해부할 동성애 여성의시신)가 부족하여 연구가 이루어지지 못한 부분이 아쉽다.

가장 이질적이면서도 가장 장대익 교수 같은 책

다윈의 정원 - 진화론이 꽃피운 새로운 지식과 사상들 ㅣ 다윈 삼부작 3
장대익 지음 / 바다출판사 / 2017년 1월

 다윈시리즈의 마지막판이다. 장대익 교수의 큰 장점은 스스로 말하는 것처럼 과학 대중화에 앞장서서 노력하는 것이다. 그런 만큼 항상 글이 재밌고 쉽다는, 즉 가독성이 매우 높다는 장점이 있다.

 그러만큼 다윈시리즈의 마지막 정수인 이책이야말로 그런 특성에 가장 부합하지 않겠는가라는게 일반 독자의 기대였을 것이고 당연히 나역시 그랬다.

 그런데 웬 걸. 좀처럼 읽히지가 않았다. 제법 어려운 편이었고, 이론 적이었다. 다읽고나선 듣 느낌이자만 저자는 웬지 자신이 치열하게 고민해온 진화에 대한 최전선의 소개와 자신의 입장을 명백하게 밝히고 싶어 한 것 같기도 하다. 이런말을 하기 위해 전편을 쓴 것 같기도 하고.

 은 두 개의 장으로 구성했다. 첫번째는 진화인간학이다. 기존 책들이 좀더 자연주의적(? 이표현이 적합할지 모르겠다.)진화론의 입장들을 제시했다면 진화인간학은 진화론이 인문학에 영향을 미칠 수 밖에 없는 그 토대를 이론적으로 제시한다.

 가장 처음 나오는 것은 인간의 참다운 모방력이다. 동물과는 확연히 구분되는 인간의 모방력에 대한 여러 이론들과 실험결과들을 제시하면서 인간만의 독특성으로 모방력을 제시한다. 그리고 그 모방은 인간의 뇌, 그리고 거울 뉴런등에 의해서 가능하며 이것을 밈학과 연관시킨다. 그리고 더 나아가 밈을 설명하는 하나의 도구로 지향계 이론을 제시한다. 그리고 이 지향계 이론과 행위자연결망이론을 연계시키는데. 이 부분이 따라가기가 어려운 부분이었다.

 2장은 기존의 장대익 교수의 글처럼 상당히 재미있었다. 여전히 좀 딱딱하게 제시하는 부분도 있었지만 인간의 사회성, 인간과 포르노, 종교와 인간, 도덕과 인간, 뇌에 대한 부분은 상당히인상적이었다. 인간과 포르노 부분은 특히 재미있었는데 남여의 진화성차에 따라 남성은 포르노에 집중하고 여성은 로맨스나 소설, 드라마에 집중하는 것이 성적 적응에 대한 현대적 반응이라는 것이 흥미로웠다. 남성의 포르노에 해당하는 여성의 성적 적응이 무엇일지 항상 궁금했기 때문.

 도덕 부분도 마찬가지다. 장대익 교수는 도덕은 전통적으로 이성에 기대왔고, 그것을 중심으로 삼았지만 최근의 연구결과는 감성이나 직관이 도덕 판단에 우선함을 보여준다. 이와 같은 감성이나 직관은 진화적 적응의 결과라 할 수 있는데 진화의 입장에서 보아도 도덕성의 토대가 얼마나 허술한지 쉽게 알 수 있는 부분이었다.

 정말 재미있고 내가 어느 분야에 있건 많은 생각에 잠길 수 있게 고민거리를 많이 던져준 책이다. 책의 두께는 얇으나 내가 개인적으로 노트한게 가장 많았던 책이다. 얇은 책의 두께에도 엄청난 인용이 실린 뒷부분의 두께가 얇지 않은게 그래서이다.

진화론에 대한 종합선물세트 같다.

다윈 & 페일리 : 진화론도 진화한다 ㅣ 지식인마을 1
장대익 지음 / 김영사 / 2006년 11월

지식인 마을 시리즈 40권중의 첫권이다. 이 시리즈에 대해 처음 알게되었는데 사뭇 관심이 간다. 첫권인 이 책은 장대익 교수가 쓴책이다.

 진화에 대한 거의 모든 것이라 할 수 있는데 어렵지 않게 정말 쉽게 잘 썼다.

책은 다윈부터 시작한다. 다윈의 사상이 발전하게 된 시대적 배경과 영향을 받은 멜더스, 라마르크, 그리고 페일리를 언급한다.

 다윈의 진화론은 진화의 조건으로 4가지를 드는데 그것은 유지될 수 있는 것보다 충분히 많은 잉여개체수, 같은 종임에도 다양한 형질, 그리고 그 형질의 환경에 대한 적응성, 그리고 그 형질이 유전되는 것이다.

 진화의 형태로는 유전적 부동, 이주, 변이가 등장한다.

 진화론이 발전하는 과정에서 4가지의 주요 쟁점이 떠올랐는데 이것을은 진화의 속도, 변이의 생성, 자연선택의 힘, 이타성이다. 변이의 생성은 변이가 정말 급격하기는 힘들다는 것인데. 이것은 발생적 제약때문이다. 변이란 것도 과거 진화해온 변화가정위에 쌓인 것이므로 커다란 제약을 받는 다는 것. 하지만 그 와중에서도 충분히 큰 변이가 가능하다는 것이다. 레고블록을 예로 들었는데 기존에 쌓아놓것 때문에 그 위에 쌓이는 층은 아무래도 많은 제약을 받지만 그래도 나름의 큰 변화는 가능하다. 물고기가 갑자기 새로 변이하는 것은 어렵지만 양서류정도는 가능하다는 셈.

 자연선택의 힘에 대한 것은 모든 생명체의 발현형이 모두 적응에 의한 것은 아니라는 것이다. 사실 적응이론이 워낙 강력해 초기 거의 모든 발현형을 적응때문으로 보았지만 스티브 제이굴드의 스펜드럴 비판으로 적응 형질 파악에 매우 신중해졌다.

 이타성은 큰 미스테리로 유전자 수준에서 매우 이기적인 형태가 어째서 유전자 수준의 이기성을 희생하는 일이 생기냐는 문제였다. 이것은 해밀턴의 포괄적합도 이론으로 해결되었는데, 최근에는 이것을 넘어서 사회생물학에서는 개체군수준에서 이 문제를 다루고 있다.

 진화의 속도는 역시 스티브 제이굴드에 의해 문제제기 되었는데 그는 기존의 점진론만으로는 말하기 어려운 폭발적인 진화기를 예로 들며 이것을 문제삼았다. 폭발적인 급진적 진화를 단속평형론이라고 하는데 점진적 진화 역시 단순히 느리기만 한것은 아니고 여러 템포를 갖고 있다는 식으로 책은 설명한다.

 이외에도 진화와 문학, 진화와 정치, 진화와 경제, 등 사회 다양한 분야에서의 진화론과의 관계성을 설명하며 지적설계론과의 문제까지 다룬다.

 이렇다 보니 가독성이 무척 높으면서도 진화의 종합선물세트 같다는 느낌.