할아버지가 들려주는 다윈과 진화 이야기

머리말
프롤로그

진화란 무엇인가
찰스 다윈과 자연선택
오늘날의 진화
생명 역사의 주요 단계

결론: 진화에 관한 중요한 지식에 대하여

고정불변의 종에서 진화의 개념에 이르기까지

손자 진화란 무엇인가요?
할아버지 시간이 흐르면서 종이 변화한다는 말이야.

손자 알았어요! 그런데 종은 뭔가요?
할아버지 네가 알고 있는 표현 중에 이런 말이 있잖니. “개는 고양이 새끼를 낳지 못한다!” 개와 고양이의 종류도 놀라울 만큼 다양하지만 너는 어렵지 않게 구별해내지. 말과 당나귀를 혼동하지 않는 것처럼 호랑이와 사자도 혼동하지 않아. 이와 달리 비록 침팬지?오랑우탄?고릴라를 구별할 줄 안다고 해도 원숭이, 이를테면 비비원숭이를 볼 경우에는 난처할 거야. 동물을 어느 정도 알게 되면 사람들은 아주 뚜렷이 구분되고 이름이 부여된 종 안에 그러한 동물을 분류해 둔단다.

손자 그럼, 생물종은 뭐예요. 하나의 관념에 해당하는 것인가요?
할아버지 알다시피 동일한 종의 동물은 끼리끼리 번식을 해. 개는 강아지를 낳고, 고양이는 새끼 고양이를 낳는 식으로. 그렇게 끼리끼리 번식할 수 있는 모든 개체를 한데 모아 ‘생물종’이라고 한단다. 따라서 자연과학에서 하나의 종은 개체 사이에서 번식을 할 수 있다는 사실에 의해 정의되지. 따라서 하나의 ‘관념’이 아니라 한 가지 기능으로 정의되는 거야.
하지만 그리스 고전철학과 기독교 사상을 물려받은 서구 세계의 문화에서 생물종, 이를테면 동물은 관념과 같은 영원한 범주나 고정불변한 형태에 해당하는 것이었지. 분명히 개체는 서로 다르고, 완벽하면서도 영원한 어떤 형태를 불완전하게 본뜬 형상이야. 그리스 사람들은 세계가 제한된 개수의 형태나 종으로 구성되어 있다고 생각했어. 그리고 기독교의 관점에서 신이 창조한 종은 고정불변일 수밖에 없었으니, 변할 수도 진화할 수도 없었어!

손자 그 문제는 이해하겠어요! 고정불변의 종이 변화하는 것이 진화라면, 쉽지 않겠어요. 무슨 일이 일어났나요?
할아버지 기독교 사회인 유럽에서는 존재하는 모든 것은 조물주의 의도에 따라 만들어졌다고 보았단다. 종이 고정불변한다는 주장을 종불변설이라고 해. 18세기까지 그러한 세계관이 이어졌지. 이 시기에 사람들은 신성한 사원으로 여겨진 자연에 대단히 열광했어. 바로 이러한 맥락에서 박물학이 탄생했단다.

손자 그건 과학과 관계가 있나요?
할아버지 17세기 갈릴레이 사건 이후 과학과 종교 간에 벌어진 고약한 싸움이 진정되었단다. 자연법칙들, 이를테면 뉴턴의 만유인력의 법칙이 발견됨으로써 조물주의 지성이 숭배되었지. 조물주는 ‘위대한 시계공’이나 ‘최고의 기하학자’로도 일컬어졌어. 풍부하고 다양한 자연의 속성은 또 그만큼이나 경탄을 불러일으켰지. 종은 주변 환경에 완벽하게 적응할 수 있도록 창조된 듯했는데, 이를 두고 프랑스에서는 ‘섭리’라고 했고, 영국에서는 ‘자연신학’이라고 했어.

유전적 부동

손자 우리네 형질은 저마다 특별한 한 가지 유전자에 연결되어 있나요?
할아버지 사람들은 그렇게 생각했어. 많은 형질과 여러 가지 형질 조합, 이를테면 혈액형이 그런 유전자에서 나온단다. ‘멘델의 유전학’이 거론되었지. 하지만 신체 크기나 뇌의 성장같이 적응하는 데 가장 중요한 형질을 비롯한 우리의 모든 형질은 단 하나의 유전자가 아니라 유전자 조합에서 비롯되는 거야.

손자 그런데 우린 지금 형질 변이의 기원 문제에 다가가게 되는 거죠?
할아버지 20세기 초, 유전의 표현 매체가 발견되었어. 사람들은 이 유전자들이 변화하고―돌연변이를 일으킨다고 말을 해―이러한 돌연변이에 의해 새로운 형질, 때로는 대단히 놀라운 새 형질이 나타난다는 사실을 깨달았단다. 일부 돌연변이의 영향이 신체 크기와 형태를 상당히 변화시킨다는 점을 발견했는데 이를 형태학이라고 했어.

손자 진화가 더 복잡한 종을 향해 가는 것이라고 말할 수 있나요?
할아버지 대개는 그렇지. 더 복잡한 유기체와 함께 여러 혈통이 나타난다는 사실을 부인할 수 없어. 그리고 이전에 획득한 것이 없었다면 그토록 복잡하게 나타날 수 없었을 거야. 그렇다고 이전 단계가 다음 단계를 예고한다는 말은 아니란다. 다세포생물과 더불어, 특히 동물들과 더불어 성장이라는 아주 복잡한 기능이 나타나. 수정란에서, 그러니까 한 세포로부터 수십 억 개의 세포로 구성된 한 유기체가 성장하는 거야.

손자 할아버지가 말씀하시길 바로 거기에서 ‘진화’라는 용어가 나온다고 했어요.
할아버지 정확해. 생명의 진화를 설명해줄 동일한 프로그램이 있다는 개념, 곧 계통발생학으로 이런저런 내용을 다시 질서정연하게 배치해야 해. 종의 역사를 다루는 계통학은 유기체의 개별 역사인 개체발생 속에 놓여 있지 않단다. 반대로 종의 개체발생은 계통발생이 진행되는 동안 나타난 설계도의 여러 단계를 복원하지. 그렇지만 이러한 단계는 제약이 되기도 하는데, 이는 한 종과 후계 혈통에 예정돼 있는 여러 가능성을 제한하지. 곤충과 포유류 같은 ‘대칭동물’, 따라서 파리와 사람의 예를 들어보자. 몸의 대칭 구조와, 조직 설계도의 원인이 되는 유전자들, 유사한 유전자들이 발견되었단다. 건축가라고 할 수 있는 이러한 유전자들은 약 6억 년 전에 나타났어. 이전에는 그러한 유전자가 선택되리라고 예측할 수 없었을 거야. 일단 선택되면 그 유전자들은 자신들의 기능을 보존하면서 유지되고 진화하지. 대칭동물을 만든다는 말이야.

손자 할아버지 말은 파리와 인간이 거의 유사하게 만들어졌다는 뜻인가요?
할아버지 그렇고말고. 이보다 더 적절하고 생생한 진화의 증거가 어디 있을까! 파리와 인간은 유사한 유전자를 가지고 있어. 파리와 인간, 그러니까 곤충과 척추동물은 기본 성장 방식이 동일하지. 그러한 성장 방식이 마련된 지는 6억 년이 훌쩍 넘었어. 연구원들이 여러 유전자 조작 실험 과정에서 파리의 염색체 일부를 인간 염색체로 대체했더니 파리가 정상적으로 성장했단다.

포유류와 원숭이

손자 종이 함께 진화한다는 말인가요?
할아버지 사실 하나의 종은 단독으로 진화하는 게 아니라 자연의 공동체와 함께 진화하지. 속씨식물은 꽃의 수정을 위해 곤충을 필요로 해. 꽃은 곤충이 가져다준 꽃가루로 일단 수정되면 열매가 되지. 조류와 특히 원숭이, 수상생활에 적응한 포유류가 이 열매를 먹는데, 그들은 이동하는 동안 배설물로 종자와 씨를 여기저기 퍼뜨린단다.

손자 뭐라고요?
할아버지 똥으로 씨를 퍼뜨린다는 얘기야. 나무와 원숭이의 그런 의존 관계가 발달해서 일부 종자나 씨는 원숭이의 소화계를 거친 후에 비로소 익게 된단다. 이러한 공진화는 훨씬 더 정교해. 나무는 모든 생물종과 마찬가지로 살아남고 번식해야 하지. 공진화는 향기를 지닌 꽃에, 그리고 곤충이 보기에 색채가 매력적인 꽃에 유리하게 작용해. 그래서 거기에 민감한 곤충 종이 선택되고, 대신 이러한 곤충들은 자신들을 가장 많이 끌어당기는 나무와 식물을 선택하지. 색채가 아름답고 즙과 비타민이 가득한 열매의 경우에도 마찬가지야. 이것은 열매를 먹는 원숭이가 좋아하는 식량 자원이 되지. 원숭이는 가장 좋아하는 열매를 제공하는 나무를 선택하는 등 열매에 대한 특별한 미각을 개발한단다. 그래서 우리는 즙이 있는 음식물을 먹고 싶어 하는 거야. 반대로 나무는 호흡을 하기 위해서 잎이 필요하지. 한편으로 성공적으로 번식하기 위해 꽃과 열매를 키우고, 곤충들과 잎을 먹는 원숭이들이 나뭇잎에 피해를 주지 않도록 가공할 위력을 가진 화학적인 방어 수단을 획득했지. 바로 탄닌과 알칼로이드로, 진짜 독이란다.

손자 그럼 잎을 먹는 원숭이들은 어떻게 대처했나요?
할아버지 해결책을 찾아냈지. 예를 들어 그 원숭이들은 점토나 목탄을 먹어. 이를 통해 탄닌을 흡수해 생기는 해로움을 누그러뜨린단다. 다른 나무의 잎을 먹을 준비를 함으로써 중독을 면하게 되었지. 더군다나 미각이 진화해서 독성 물질을 감지해냈단다. 열매를 먹는 원숭이의 경우에는 좀더 복잡해. 쾌락에 연결되어 있는 미각이 즙이 나는 열매, 더 일반적으로 말해서 양질의 먹이를 찾도록 자극하니까 말이야. 이 경우에 미각은 먹도록 권유하는 일종의 초대장인데, 위험한 모든 먹이를 감지하는 데 충분하진 않아. 그래서 선택하는 법을 배워야 해. 새끼들은 자기네 엄마와 함께 그렇게 하지. 어른들을 관찰하기도 해서 그들의 좋은 습성을 받아들이고.

손자 우리, 그러니까 인간에 대해 이야기하는 것 같아요.
할아버지 감히 말하자면 우리도 오랜 공진화의 결실이란다. 그러한 공진화는 더 근래에 이루어지긴 했지만 우리가 원숭이를 대상으로 재빨리 살펴봤던 내용에 의거하고 있지. 더군다나 네게 해준 이야기는 거의 알려져 있지 않았단다. 안타깝게도 오늘날에도 사람들은 여러 기원 문제와 인류의 진화를 별도의 사례로 다루지. 그런데 우리 자연사는 유전자에서 우리의 행태, 심지어 뇌에 이르기까지 모든 것에 긴밀히 연결되어 있단다.

손자 왜 과거를 아는 것이 우리 미래에 중요한가요?
할아버지 여러 가지 이유 때문이지. 첫 번째는 간단히 말해 다른 학문을 가르치는 것과 마찬가지로 생명과학을 가르쳐야 할 필요성 때문이야. 이미 말한 대로 진화론을 배제하면 생명을 이해할 길이 없단다. 이것을 어떻게 가르칠까…… 정말 중요한 문제인데, 이 이론은 쉽지 않아. 우리가 했던 방식대로 진화의 각종 메커니즘 설명하고, 진화가 무엇인지를 이야기해주어야 해. 우리가 어디에서 왔는지를 이해하는 것은 모든 사람에게 해당되는 문제이고 오직 과학과 진화론만이 보편적인 답을 제시한단다. 비록 그 답이 아직 불완전하긴 해도 말이야.

손자 생명과 진화가 무엇인지 배워야 한다는 데는 동의해요. 그런데 이걸 배우면 현재와 미래에 우리는 어떤 도움을 받을 수 있나요?
할아버지 우리는 과학, 특히 여러 진화론의 진보가 사회 상황에 얼마나 의존하는지 살펴보았어. 사회 환경은 진화론 발달에 유리하게 작용하거나 제동을 걸 수 있지. 우리 시대와 마찬가지로 뷔퐁, 라마르크나 찰스 다윈의 시대에 진화론은 여러 사회문제에 얽혀들었거나 대단한 논쟁을 불러일으켰어.

손자 하지만 우리 반에 진화론을 믿지 않으려고 하는 학생들이 있어요.
할아버지 알고 있단다. 네가 방금 말한 대로 문제는 그들이 ‘믿지’ 않는다는 거야. 관건은 믿음이 아니라 과학이란다. 정교가 분리된 민주주의 사회에서는 믿을 권리와 믿지 않을 권리가 있어. 그들에게 뭘 믿으라고 강요할 수는 없지. 그들 역시 신앙을 빙자해 과학 교과과정을 변경할 권리가 없어. 게다가 생물학과 진화론 교육의 폐지를 위해 행동할 권리는 더더욱 없고 말이야. 이러한 이론 그리고 연관된 수많은 학과에서 생성된 지식의 진보는 다양한 나라, 문화, 교육, 종교를 가진 사람들 또는 신앙을 갖지 않은 사람들의 위업이라는 사실을 강조하고 싶구나. 이런 의미에서 과학의 행보는 누구에게나 영향을 미친단다.

손자 그리고 우리 미래에 진화가 왜 중요한지 말씀해주세요.
할아버지 진화는 단지 과거에만 관련돼 있지 않아. 비록 진화를 통해 예상을 할 수 없긴 해도, 현재 이루어지는 진화는 오늘날 자연에서 일어나는 여러 가지 사건의 제약을 받지. 우리가 모르는 종은 제외하더라도, 알려져 있는 수백 만 종 가운데 다른 것들보다 비중이 큰 종이 있어. 바로 인간이지. 인간은 수가 많고 많은 활동을 함으로써 환경과 생물 다양성에 심각하게 영향력을 행사한단다.