제4장: 세포 인지: 모방적 박테리아와 제노봇의 창의성

제4장: 세포 인지: 모방적 박테리아와 제노봇의 창의성

 

통합 인지 프레임워크(ICF)의 핵심 전제 중 하나는 모든 생명체가 인지 능력을 갖추고 있다는 것입니다. 이 장에서는 최근의 진화 생물학 연구와 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술의 등장을 통해 밝혀진, 개별 세포와 세포 네트워크가 인지적 성취를 나타내는 행동을 수행할 수 있다는 아이디어를 확장합니다. 구체적으로, 세포는 바이러스의 위협을 모방적으로 표상(mimetically representing)하고 세포 구성 요소를 창의적으로 재목적화(creatively repurposing)할 수 있는 능력을 보여줍니다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 인지가 뇌와 신경계에서 시작되는 것이 아니라 그보다 훨씬 이전이자 더 낮은 규모인 세포 수준에서 시작된다고 진화 이론을 수정해야 함을 시사합니다. 이러한 관점은 진화 이론의 판도를 바꿀 뿐만 아니라, 인지적 세포 행위 주체와 인간의 협력이 가져올 미래에 중대한 함의를 갖습니다.

이 장에서는 세포 인지가 조사되고 인류의 미래에 대한 그 함의가 탐구된 두 가지 영역에 초점을 맞춥니다. 첫 번째는 에마뉘엘 샤르팡티에(Emmanuelle Charpentier)와 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna) 및 동료들에 의해 개척된 CRISPR-Cas9 유전자 편집입니다. 그들의 연구는 바이러스의 공격에 대응하여 스스로를 방어하는 박테리아의 비의식적 인지 과정을 기술적으로 포착하기 시작했습니다. 박테리아의 반응은 비인간 영역의 모방 과정이 인간의 목적을 위해, 심지어 포스트휴먼의 신체를 생산하기 위해 어떻게 수정되고 조작될 수 있는지를 보여줍니다. 저의 분석은 **모방(mimesis)**이 단지 예술에 관한 것일 뿐만 아니라 인간과 비인간 모두에게 근본적인 생존 전략임을 결론짓습니다.

두 번째 부분에서는 터프츠 대학교의 생물학자 마이클 레빈(Michael Levin), 버몬트 대학교의 진화 계산 과학자 조쉬 봉가드(Josh Bongard) 및 동료들이 **'제노봇(xenobots)'**이라 부르는 합성 실체를 창조한 연구에 초점을 맞춥니다. 제노봇은 스스로 복제하고, 환경을 탐색하며, 다른 세포들과 결합하여 더 큰 실체를 만드는 등 세포 인지를 필요로 하는 행동을 수행할 수 있도록 합성적으로 창조되고 때로는 인공적으로 구성된 유기체입니다. 레빈과 콜롬비아 대학교 신경기술 센터 소장인 라파엘 유스테(Rafael Yuste)는 "진화는 어떻게 바닥에서부터 지능으로 가는 길을 '해킹'했는가(How Evolution 'Hacked' Its Way to Intelligence from the Bottom Up)"라는 논문에서 제노봇이 진화 이론과 인간에 대한 미래 응용(장기 재생 및 선천적 결함의 자발적 복구와 같은 SF적 시나리오 포함)에 갖는 함의를 탐구합니다. 레빈은 또한 다니엘 데넷(Daniel Dennett)과 협력하여 "인지의 끝까지(Cognition All the Way Down)"라는 글에서 생물학자들의 다음 큰 과제는 세포, 조직, 유기체가 어떻게 **'의제를 가진 행위자(agents with agendas)'**로 간주될 수 있는지를 이해하는 것이라고 주장하며, 이는 인간과 다른 유기체 사이의 인지적 어셈블리지에 특별한 관련성을 갖는 도발적인 제안을 던집니다.

이 장의 핵심은 생물학적 인지가 세포 수준에서 존재할 뿐만 아니라 특정한 성질을 가지고 있음을 보여주는 것입니다. 첫째, 생물학적 인지는 세포 수준에서 시작하여 세포 네트워크, 조직과 장기, 그리고 최종적으로 전체 유기체로 나아가는, 서로 내포된(nested) 모듈들을 통해 조직됩니다. 이런 의미에서 이는 2장에서 계산 인지의 맥락에서 논의된 역동적 헤테라키와 유사하며, 각 수준은 다음 상위 수준으로 과정을 끌어올리도록(bootstrap) 조직되어 있습니다. 둘째, 세포 인지는 바이러스의 위협을 인식하고(박테리아), 패턴의 일부만 존재할 때도 세포가 신체 재생을 완료할 수 있게 하는 패턴을 기억하는(제노봇) 등 기억을 생성하고 저장하는 능력을 보여주었습니다. 나아가 레빈과 데넷은 개별 세포부터 네트워크, 조직, 장기, 유기체에 이르는 내포된 수준의 인지자들이 그 실체의 **'인지적 지평(cognitive horizon)'**을 통해 이해될 수 있다고 주장합니다. 아마도 뇌, 특히 인간의 뇌는 인간의 간보다 훨씬 넓은 인지적 지평을 가질 것입니다. 이러한 용어로 생각하는 것은 인지적 어셈블리지에서 일어나는 일을 논의하는 데 유용한 방법을 제공합니다. 계산 매체가 이러한 어셈블리지에서 인간과 파트너가 될 때, 두 실체의 인지적 지평은 모두 확장됩니다. 또한 이러한 내포된 접근 방식은 기술공생과도 잘 맞습니다. 인간이 기술적 개입을 통해 박테리아의 인지 능력을 포착할 때(즉, 기술공생을 통해), 인간의 인지적 지평은 증대됩니다. 이러한 전략들과 그 기초가 되는 사고는 진화가 작동하는 방식에 대한 우리의 이해를 혁신할 뿐만 아니라, 인간의 미래를 예측 불가능한 새로운 지평으로 열어젖혀 '인간임'이 무엇을 의미하는지에 대한 본질 자체를 변화시킬 것을 약속합니다.

미시 모방(Micromimesis): 박테리아 행위 주체와의 협력

수천 년에 걸친 '모방(mimesis)' 개념의 역사 동안, 그 의미와 응용, 사례의 다양성에도 불구하고 한 가지 일반화는 유효합니다. 즉, 모방은 거의 항상 인간의 예술 형태에만 적용되어 왔다는 점입니다. 그러나 만약 생물기호학자들이 설득력 있게 선언했듯이 비인간 유기체가 의미 창출 관행에 참여할 수 있다면, 비인간 영역에서 모방이 무엇을 의미할 수 있는지 고려해보는 것이 유용할 것입니다. 1장에서 설명했듯이, 인지에 대한 저의 정의는 "정보를 의미와 연결하는 맥락 속에서 정보를 해석하는 과정"입니다. 이 정의는 비인간의 모방적 관행에 대한 광범위한 재고를 가능하게 합니다.

모방은 오랫동안 단순한 복제가 아니라 자연의 단면을 선택적으로 재현하는 것으로 이해되어 왔습니다. 선택과 재맥락화는 모방적 재창조를 원본과 다르게 만드는 예술가의 향취와 창의성의 기운을 이 개념에 통합시킵니다. 또한 아리스토텔레스 이후 모방은 거리두기와 공감 모두와 연관되어 왔는데, 전자가 후자를 촉매하고 강화함으로써 관객이 개인적 위협으로부터 부분적으로 절연된 채 재현된 타자와 자신 사이의 유사성을 인식하게 하고, 이를 통해 동일시와 카타르시스를 용이하게 합니다. 유기체가 비인간일 때 이러한 모방 특유의 역동성은 어떻게 변할까요? 매체가 예술 형태가 아니라 유기체적 반응일 때 복제와 재현 사이의 경계는 어떻게 협상될까요? 모방에 참여하는 유기체가 의식이 없다면 모방 과정은 어떤 목적을 수행하며 어떤 기능을 가능하게 할까요? 만약 모방적 재창조에 걸린 이해관계가 단지 개인의 운명뿐만 아니라 집단과 종 전체의 운명이라면 어떨까요?

생물학자들은 바이러스가 박테리아 군락을 공격할 때 일부 박테리아가 살아남아 면역력을 갖게 된다는 사실을 오래전부터 알고 있었습니다. 그러나 그 메커니즘이 밝혀진 것은 불과 수십 년 전의 일입니다. 이 발견은 바다보다 염도가 10배 높은 소금 웅덩이에 사는 Haloferax mediterranei와 같은 미생물의 DNA가 동일한 짧은 조각들이 반복되고 그 사이에 서로 다른 구성을 가진 스페이서(spacer)들이 끼어 있는 구조로 되어 있다는 인식에서 시작되었습니다. 스페인 알리칸테 대학교의 미생물학자 프란시스코 모히카(Francisco Mojica)는 이 현상을 설명하기 위해 CRISPR(clustered regularly interspaced palindromic repeats, 주기적으로 간격을 두고 분포하는 짧은 회문 구조 반복 서열)라는 약어를 만들었습니다. 이 발견은 CRISPR 클러스터는 동일한 DNA 조각으로 구성되어 일정한 반면, 스페이서 부분은 매우 가변적이며 반복되는 클러스터와도 다르다는 깨달음과 결합되었습니다. 모히카와 다른 연구자들은 CRISPR 섹션이 공격해온 바이러스의 DNA로부터 복제된 것임을 알아냈습니다. 이 반복 서열의 정보는 그 사건에 대한 세포의 기억 역할을 하며, RNA를 통해 뉴클레오타이드 서열을 절단하는 능력(즉, 뉴클레아제 역할)을 가진 효소인 Cas9으로 전달됩니다. 이 효소가 자신이 가진 정보와 일치하는 것을 발견하면 해당 바이러스 DNA를 절단하여 바이러스를 효과적으로 죽입니다. 모히카는 PBS 다큐멘터리 시리즈 노바(Nova)의 "인간 본성(Human Nature)" 편에서 이 전략에 대해 "너무나 영리하다"고 평하면서, 물론 이것이 의식적인 통찰이 아닌 "진화"를 통해 이루어진 것임을 즉각 덧붙였습니다.

이 전략은 제가 **'미시 모방(micromimesis)'**이라 부르는 것의 전형적인 사례입니다. 이는 모방적 행위의 전통적인 요건을 충족합니다. 즉, 자연에서 발견된 무언가(바이러스 DNA)를 재현하지만 단순히 복제하는 데 그치지 않습니다. 재창조된 DNA 조각은 CRISPR로 재맥락화되어 박테리아의 DNA에 통합되었기 때문에 원본과 다릅니다. 게다가 원본에서의 기능과는 완전히 다른 기능을 수행합니다. 이제 그것은 바이러스가 세포의 기구를 가로채어 자신을 복제하고 세포를 죽이는 일을 수행하도록 작동하는 것이 아니라, 오히려 바이러스를 역공하여 죽이는 데 사용됩니다. 인간의 행위 관점에서 볼 때, 이 드라마의 높은 이해관계는 삶과 죽음 그 자체라는 점에서 그리스 비극에 비견될 만합니다. 물론 박테리아에게 이 행동은 의식적인 사고가 아니라, 돌연변이와 자연 선택을 통해 이러한 적응 기제를 개발해온 종의 진화 역사에 의해 안내된 것입니다. 이 미생물 전쟁에 대한 인간의 감정적 반응은 박테리아 스스로가 경험하는 것과는 아무런 근거가 없는 전적인 투영으로 이해되어야 마땅합니다.

그러나 연구자들이 바이러스의 DNA를 자르는 Cas9의 기능과 유전자 편집의 잠재력 사이의 연관성을 깨달았을 때, 이 미시 모방의 드라마는 인간의 행위 및 의도와 교차하게 되었습니다. 에마뉘엘 샤르팡티에와 제니퍼 다우드나 및 동료들이 공동 집필한 몇 편의 기념비적인 논문들은 이 연결을 만들어냈으며, 이 공로로 그들은 2020년 노벨 화학상을 수상했습니다. 그들은 Cas9을 "프로그래밍 가능한" 뉴클레아제라고 부르며, 바이러스 DNA를 인식하는 RNA 조각과 이를 유전자에 일치시키는 RNA(tracrRNA)를 융합하여 Cas9이 절단할 특정 DNA 서열로 안내하는 '가이드 RNA'를 만듦으로써 범용 유전자 편집 도구를 창조했습니다. 그들은 나아가 이 메커니즘이 단지 바이러스 DNA를 자르는 것뿐만 아니라 모든 유전자에 사용될 수 있다고 지적했습니다. 그들의 "불멸의" 논문 결론 부분은 이 점을 명확히 합니다. "우리는 RNA로 프로그래밍된 Cas9에 기반하여 [기존 방법들에 대한] 대안적 방법론을 제안하며, 이는 유전자 표적화 및 게놈 편집 응용 분야에 상당한 잠재력을 제공할 수 있을 것이다."

추가 연구를 통해 절단 부위에 새로운 DNA 서열을 삽입하는 또 다른 과정을 통해 편집이 완료될 수 있음이 밝혀졌습니다. 세포가 DNA 서열의 단절을 발견하면(정상적인 세포 분열 중에도 상당히 자주 일어나는 과정임), 세포는 두 끝을 함께 이어 붙이려 시도합니다. 다우드나와 사무엘 스턴버그(Samuel Sternberg)는 이 과정의 무작위적 성격을 지적하는데, 뉴클레오타이드 서열이 정확한 쌍 결합(A는 T와, G는 C와)을 만들기 위해 몇 개의 염기를 잃을 수도 있기 때문입니다. 반면 가이드 RNA가 절단된 두 끝과 정확히 일치하는 템플릿을 세포에 제공하면, 세포는 우선적으로 그것을 사용합니다. 이는 DNA의 특정 부위를 절단 대상으로 삼을 수 있을 뿐만 아니라 질병을 유발하는 돌연변이를 수정하기 위한 수리도 가능하다는 것을 의미합니다. 다른 절차들은 CRISPR의 기능을 확장하여 이제 결실, 추가, 삽입, 재배열, 녹아웃(유전자의 단백질 코딩 능력을 비활성화함), 녹인 등을 포함하는 일련의 유전자 편집 과정을 가능하게 합니다.

CRISPR-Cas9 유전자 편집의 거대한 장점은 정밀성, 효율성, 그리고 상대적으로 저렴한 비용입니다(부분적으로는 CRISPR가 특정 DNA 서열에 결합하는 단백질을 합성적으로 설계하는 다른 접근법들과 달리 DNA-RNA 페어링에 의존하기 때문입니다). 예를 들어, ZFN(징크 핑거 뉴클레아제, 구식 유전자 편집 기술)으로 단일 유전자를 수정하는 데는 25,000달러가 들었지만, CRISPR는 몇 백 달러 이하로 한 번에 여러 유전자를 교체할 수 있습니다. 이제 온라인으로 편집할 유전자의 DNA를 제출하면 실험실에서 해당 유전자를 표적으로 하는 CRISPR RNA를 만들어 며칠 내로 배송해주는 것이 가능합니다. 그 결과 개, 돼지, 쥐, 나비, 모기 등 매우 다양한 동물을 대상으로 유전자 편집의 문이 열렸습니다. 식물 또한 수확량을 늘리고 질병에 더 강하게 하며 기후 변화에 더 잘 견디도록 설계된 매우 다양한 유전자 편집 처리를 받았습니다. CRISPR 유전자 편집은 인간에게도 적용되어 겸상 적혈구 빈혈증, 베타 지중해 빈혈(혈액 세포의 산소 수치를 낮추는 혈액 질환), 유전성 실명, 심지어 특정 유형의 암을 치료하는 데 사용되었습니다.

비록 저의 초점은 유전자 편집에 맞춰져 있지만, 최근 코로나19 바이러스에 대항해 개발된 모더나와 화이자 백신 역시 세포의 인지 능력을 빌려 쓰는 기술을 사용한다는 점에 주목할 가치가 있습니다. 세부 사항은 다르지만, 두 백신 모두 지질 전달 시스템에 담긴 메신저 RNA(mRNA)를 사용한다는 점에서 유사합니다. (RNA 서열의 뉴클레오타이드 사슬은 DNA의 이중 나선과 같은 견고함이 결여되어 취약하기 때문에 저온 보관이 필요합니다.) 백신은 팔의 근육 세포에 주입되고, 메신저 RNA 서열은 세포 내부로 이동합니다. 그곳에서 그것들은 세포벽에 스파이크 단백질을 만들라는 지침으로 읽히고, 그 후 세포에 의해 분해됩니다. 코로나 바이러스 표면에 있는 것과 똑같은 복제물인 스파이크 단백질은 면역 체계에 의해 외부 물질로 쉽게 인식됩니다. 여기서도 면역 효과를 생성하는 데 있어 세포의 해석 능력이 결정적인 역할을 합니다.

의식에 의한 비의식적 인지의 포착

유전자 편집 기술에는 몇 가지 논쟁적인 영역이 있습니다. 첫째는 야생형 동물과 식물에 대한 유전자 편집이 통제를 벗어나 의도치 않은 결과를 초래하거나, 반대로 특정 종을 완전히 멸종시키는 데 사용될 수 있다는 우려입니다. 이러한 우려는 개체군 내에서 돌연변이를 빠르게 퍼뜨리도록 설계된 기술인 **유전자 드라이브(gene drives)**의 개발로 인해 촉발되었습니다. 그러한 기술 중 하나는 CRISPR를 사용하여 유기체에 CRISPR 서열 자체를 주입함으로써 유기체에게 재귀적으로 배가된 돌연변이 능력을 부여합니다. 캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스의 에단 비어(Ethan Bier)와 그의 제자 발렌티노 간츠(Valentino Gantz)는 2015년에 초파리를 대상으로 색상을 결정하는 유전자를 편집하여 돌연변이 초파리가 평상시의 갈색 대신 노란색이 되도록 이 기술을 사용했습니다. 이 기술은 매우 성공적이어서, 그들은 돌연변이 초파리 한 마리만 실험실을 탈출했더라도 전 세계 모든 초파리의 20~50%에 노란색을 퍼뜨렸을 것이라고 추정합니다.

이 기술은 또한 모기에게 말라리아의 원인인 열대열원충(Plasmodium falciparum)에 대한 저항력을 부여하는 데 사용되었습니다. 다른 연구자들은 유전자 드라이브를 사용하여 모기의 암컷 불임을 유발하는 유전자를 퍼뜨리기도 했습니다. 해당 유전자가 열성이기 때문에, 돌연변이는 겉으로 드러나는 결과 없이 퍼지다가 충분히 많은 암컷이 열성 유전자 두 개를 갖게 되는 순간 개체군이 갑자기 붕괴하게 됩니다. 말라리아를 일으키는 모기를 멸종시키는 것이 이 질병으로 고통받는 수백만 명의 인류에게 축하할 일일 수도 있지만, 우려는 이 기술이 인간을 포함한 다른 종으로 확장될 수 있다는 점입니다.

또 다른 어렴풋한 문제는 100달러 정도면 누구나 살 수 있는 아마추어용 CRISPR 유전자 편집 키트의 가용성입니다. 비록 이 키트들은 박테리아나 효모의 유전자 편집을 위해 설계되었지만(수제 맥주 애호가들에게 매력적임), 이를 다른 유기체에 적용하도록 바이오해킹할 수 있는 잠재력은 알 수 없습니다. 해커들이 컴퓨터 코드에서 보여준 독창성을 고려할 때, 그들이 유전자 코드로 어떤 장난을 칠 수 있을지는 실질적인 우려의 대상입니다.

이러한 고려 사항들에 비추어 볼 때, 왜 2016년 미국 정보기관이 상원 군사위원회에 제출한 전 세계 위협 평가 보고서의 "생물학적 전쟁" 섹션에서 "전 세계 경제에서 쉽게 이동하는 생물학적 재료와 기술, 그리고 이를 설계하고 사용할 과학적 전문성을 갖춘 인력"을 식별했는지 이해하는 것은 어렵지 않습니다. 그들이 CRISPR 유전자 편집을 염두에 두고 있었다는 단서는 파멸뿐만 아니라 혜택을 가져올 잠재력을 의미하는 **'이중 용도(dual use)'**라는 구절입니다. 신경 작용제나 독가스 화학 물질과 같은 전통적인 생물학적 무기에는 이러한 유익한 측면이 없습니다.

아마도 가장 강렬한 논쟁은 인간 게놈 편집, 특히 변화가 그 유전적 혈통을 잇는 모든 후손에게 유전되는 배아선(germ-line) 편집에 관한 것입니다. 겸상 적혈구 빈혈증과 같은 단일 유전자 유전 질환을 교정하기 위해 개인 게놈의 체세포를 편집하는 것은 이미 수행되었으며 대체로 윤리적으로 용인되는 것으로 간주되지만, 많은 연구자가 배아선 편집에 대해서는 모라토리엄을 주장해 왔습니다. 그 위험성은 "인간 배아선을 편집하지 마라(Don't Edit the Human Germ Line)"(Lanphier et al. 2015)에 명확히 명시되어 있습니다. 인간 배아에서의 사용을 다루며 저자들은 "얼마나 많은 세포가 수정되는지 정확히 통제하기 어려울 것이다. 사용되는 뉴클레아제의 양을 늘리면 변이된 유전자가 교정될 가능성은 높아지지만, 게놈의 다른 곳이 절단될 위험도 커진다"고 설명합니다. 또한 이중 나선 표적 유전자의 한 사본만 수정되거나 교정이 완료되기 전에 세포 분열이 시작되어 '유전적 모자이크'가 발생할 가능성도 있습니다. 결과적으로 "배아에 대한 유전적 수정의 정확한 효과는 태어날 때까지, 혹은 태어난 후 몇 년 동안 알 수 없을 수도 있다"는 것입니다.

사례로 중국 중산 대학교 황준주(Junjiu Huang) 팀이 Protein and Cell에 발표한 연구가 있습니다. 그들은 86개의 인간 배아에 CRISPR를 사용하여 베타-글로빈을 생성하는 유전자를 편집함으로써, 이 유전자의 결함으로 인한 혈액 질환인 베타 지중해 빈혈을 치료할 수 있음을 입증하려 했습니다. 86개의 배아 중 단 4개만이 성공적으로 변이되었습니다. 다른 배아들은 표적 외 부위에서 유전자 서열이 편집되어 의도치 않은 무작위적 돌연변이가 발생했습니다. 또한 여러 배아는 CRISPR 개입이 세포 분열이 이미 시작된 후에 이루어졌기 때문에 (Lanphier와 동료들이 우려했던 것처럼) 유전적 모자이크로 변했습니다. 이 연구 프로그램에서 모든 배아는 생존 불가능하여 인간으로 성장할 수 없는 상태였지만, 결과는 CRISPR 편집이 세심한 주의 없이 수행될 때 나타날 수 있는 재앙적인 결과의 잠재력을 분명히 보여주었습니다.

모두가 배아선 편집이 실수라고 동의하는 것은 아닙니다. 반대편에서는 생명윤리학자 줄리안 사불레스쿠(Julian Savulescu)와 동료들이 2015년 역시 Protein and Cell에 발표한 논문에서 인간 배아선 편집에 관한 연구를 계속해야 할 도덕적 의무가 있다고 주장했습니다. 그들은 전 세계에서 태어나는 모든 아이의 약 6%가 유전적 혹은 부분적 유전적 원인으로 인한 심각한 선천적 결함을 가지고 있으며, 유전자 편집을 이들에게 제공하면 연간 약 800만 명의 아이가 혜택을 볼 수 있다고 지적했습니다. 실제로 Lanphier 등의 논문(2015)을 면밀히 읽어보면 그들이 옹호하는 추상적 개념과 실제 인간의 고통 사이에 상당한 간극이 있음을 알 수 있습니다. 그들이 주장하듯 체세포를 편집하는 것이 위험 없이 똑같은 목표를 달성할 수 있으므로 배아선 편집은 불필요하다고 말하는 것은 별개의 문제입니다. 그러나 겸상 적혈구 빈혈증 때문에 파괴적인 수준의 통증을 겪어온 남성에게 그 논리를 대입해보십시오. 그와 그의 아내는 아이를 갖고 싶어 합니다. 그들은 체외에서 배아를 편집하여 질병을 일으키는 유전자를 교정함으로써 아이와 그 후손 모두를 질병으로부터 해방하고 싶어 합니다. 그들에게 아이가 태어날 때까지 기다렸다가 수술이 가능한 나이가 되면 체세포 유전자 편집을 하라고 말하는 것은, 아이에게 아버지가 견뎌온 것과 똑같은 고통을 겪으라고 선고하는 것과 같습니다. 게다가 아버지는 그 질병이 세포에 가하는 손상을 뼈저리게 알고 있을 것입니다. 배아선 편집을 통해 단 몇 개의 세포(수백만 개가 아닌)만 수정하면 상대적으로 쉽게 질병을 제거할 수 있는데, 왜 질병이 이미 시작되어 극심한 고통을 일으킬 때까지 기다려야 할까요?

CRISPR 기술이 인간 강화, 즉 키, 눈과 머리카락 색깔, 지구력, 근육량, 수면 필요량과 같은 특성을 조절하는 유전자를 편집하거나 지능, 창의성, 유연성과 같은 훨씬 더 복잡한 다중 유전자 상속 형질을 편집하는 데 사용될 때(혹은 사용된다면) 더 많은 난제가 발생합니다. 문제를 더욱 복잡하게 만드는 것은 교정과 강화 사이의 선이 결코 명확하지 않다는 사실입니다. 이미 부부가 자신의 난자와 정자를 사용해 여러 배아를 만든 뒤 유전자 검사를 통해 그중 하나를 선택하는 기술인 **착상 전 유전자 진단(PGD)**이 사용되고 있습니다. 만약 그들이 유전 질환 선별뿐만 아니라 성별이나 다른 속성들을 선택하고 있다면 어떨까요?

이러한 우려들은 이미 구식 유전자 편집 기술 때부터 존재해왔으나, CRISPR의 접근성, 사용 편의성, 경제성으로 인해 크게 증폭되었습니다. 이 질문들은 과학 연구의 경계를 넘어 윤리, 사회 정의, 경제적 불평등, 그리고 인간과 비인간의 미래에 관한 질문으로 확장됩니다. 그리하여 미시 모방은 전통적으로 인문학의 영역이었던 거시적 관심사와 교차합니다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 우리는 (흔히 불리는 것처럼) 유전자 편집 메커니즘인 '도구'와 박테리아의 '인지적 행위'를 구분하는 것부터 시작할 수 있습니다. 전통적으로 도구는 자체적인 행위성이 없는 것으로 간주됩니다. 예를 들어 망치는 이를 활성화하고 어떤 물체를 내리칠지 결정할 사람이 필요합니다. 대조적으로 박테리아와 Cas9은 환경으로부터 정보를 해석하고 자신의 행위성에 따라 진행하며, 이러한 속성들이 저의 정의에 따르면 그것들을 인지적인 존재로 만듭니다. 그들의 맥락 내에서 그들의 행동은 의미 창출 관행이며, 여기서 의미는 생물기호학에서와 같이 추상적인 개념이 아니라 환경 신호에 대한 적응적 반응으로 이해됩니다.

2장에서 보았듯이, 생물기호학자들은 기호 매체와 대상 사이에서 그 둘을 연결하는 '해석체(interpretant)'가 개입하는 퍼스의 삼원 기호학을 채용합니다. 의식이 없는 비인간 종에게 해석체는 유기체의 해석 능력과 감각에 의해 맥락화된 체화된 행동으로 이해됩니다. 웬디 휠러가 말했듯이, "의미는 발견과 해석 과정의 결과이다. 생명은 과정이며 모든 유기체는 변화하는 조건에 대응하여 변화할 수 있어야 한다." 이 관점에서 볼 때, 의미는 유기체가 환경 신호를 해석하고 그 결과로 유기체에게 영향을 미치는 행동을 수행할 때 생성됩니다. 이런 관점에서 볼 때, CRISPR 유전자 편집 메커니즘은 의식 있는 인간의 인지와 박테리아의 비의식적 인지 사이의 기술공생을 나타내며, 이는 어느 한쪽 혼자서는 달성할 수 없는 결과를 만들어냅니다. 양측 모두 기호 작용(semiosis)을 창조하고 이에 의존합니다. 인간은 영어와 수학 같은 언어적, 상징적 언어를 통하고, 박테리아는 기호 매체(DNA의 모방적 인식)를 대상(적절한 부위에서의 DNA 절단)과 결합시키는 해석체 역할을 하는 행동을 통해서입니다.

CRISPR 유전자 편집을 인간이 발명한 영리한 도구가 아니라, 인간의 의식적 인지와 박테리아의 비의식적 인지 사이의 협업으로 간주하며 양 파트너 모두 기호의 생성과 해석에 의존한다고 볼 때 그 함의는 무엇일까요? 이러한 전환은 지구 생명체의 생태계에서 인간의 위치에 관한 훨씬 더 넓고 깊은 문제들을 열어줍니다. 이 책 전체에서 주장했듯이, 인류 중심주의와 인간이 다른 모든 종을 지배할 권리가 있다는 믿음에 맞서 싸우는 것은 시급한 과제입니다. 박테리아와 다른 비인간 생명체의 인지 능력을 인정하는 것은 올바른 방향으로 나아가는 한 걸음입니다. 비인간 생명체가 기호를 생성, 전송, 해석하며, 항상 자신들에게 존재하는 의미와 해석을 연결하는 체화된 맥락 속에 있다는 깨달음 또한 마찬가지입니다. 이 관점은 오직 인간(그리고 어쩌면 몇몇 다른 포유류)만이 의미를 만들 수 있다는 잘못된 믿음에 강력하게 반박하며, 비의식적 존재와 의식적 존재를 포함한 전체 생물권을 교차하고, 중첩되고, 강화되며, 경쟁하는 의미의 영역으로 개방합니다.

미시 모방(Micromimesis)의 기능

모방의 전통적인 기능 중 하나는 자신과 다른 타자를 이해하고 동일시하게 만드는 방식으로 재현함으로써 사회적 결속을 촉진하는 것이었습니다. 미시 모방은 개별 박테리아와 군락을 그들을 죽이려는 포식자로부터 보호하는 역할을 합니다. 이런 의미에서 그것은 인간 드라마에서 매우 친숙한 행동을 재현합니다. 아마도 일리아드에서 인디펜던스 데이에 이르기까지 수천 년을 가로지르는 그 어떤 테마도 이토록 편재하지는 않을 것입니다. 미시 모방이 이제 기술적으로 포착되어 인간과 비인간 유기체의 게놈을 바꾸는 메커니즘이 될 수 있다는 점은 신과 같은 범위와 중요성을 지닌 놀라운 힘을 부여하는데, 왜냐하면 그것이 인간과 우리 종의 관계, 그리고 비인간 유기체와의 관계를 말 그대로 바꿀 수 있기 때문입니다. 만약 우리가 CRISPR 기술의 "이중 용도" -그 이익과 파괴의 잠재력- 에만 집중한다면, 우리는 기술 그 자체가 중립적이라고 잘못 판단할 수도 있습니다. 그러한 관점은 기술이 진화의 역동성을 인간이 주도하는 과정으로 근본적으로 변화시킨다는 더 큰 포인트를 놓치게 됩니다. 인류 역사상 유례없는 일로서, 그것은 다우드나와 스턴버그의 책 부제목이 선언하듯 "진화를 통제하는 생각할 수 없는 힘"을 부여합니다. 미시 모방이 우리 자신의 종과 지구를 공유하는 종들을 위해 이 미지의 바다를 항해하는 데 도움을 줄 수 있는 지혜는 무엇일까요?

미시 모방이 제공할 수 있는 두 가지 큰 교훈이 있다고 생각합니다. 하나는 이미 언급되었듯이, 과학자, 생명윤리학자, 입법자, 그리고 시민들 사이의 광범위하고 깊은 대화를 동반한 신중하고 점진적인 발전의 필요성입니다. 여기서 우리는 수백만 세대에 걸쳐 발달하고 변화하며 요동치는 환경 속에서 끊임없이 시험받아온 미시 모방의 진화 역사를 강조할 수 있습니다. 오직 환경 및 복잡한 생존 요건과 호환되는 가장 강력한 반응들만이 그러한 시험을 통과할 수 있었습니다. 반면 유전자 편집은 광범위한 환경 테스트 없이 갑작스럽게 일어나는 중대한 변화를 초래할 수 있습니다. 한 개인 유기체에게 적용될 때 그 결과는 겸상 적혈구 빈혈증을 치료하는 경우처럼 적절하게 예상될 수도 있습니다. 그러나 여기에서도 유전자 편집은 알려지지 않은 위험을 수반하는데, 유전자 간의 상호작용이 충분히 이해되지 않았고 하나의 유전자를 바꾸는 것이 연쇄적이고 예측 불가능한 효과를 가져올 수 있기 때문입니다.

이러한 위험은 비인간 유기체의 유전자 편집에도 적용되며, 그 결과는 생태적 상호작용에 영향을 미쳐 재앙적인 의도치 않은 결과를 낳을 수 있습니다. 코로나19 팬데믹은 그 문제에 대한 가장 강력한 실물 교훈이 될 수 있는데, 미국 정보기관들이 무한 바이러스 연구소에서 만들어진 키메라 바이러스가 다양한 '실험실 유출' 메커니즘을 통해 유출되었을 "그럴듯한" 가능성이 있다고 판단했기 때문입니다. 설령 이것이 사실이 아닌 것으로 밝혀지더라도 경고 신호는 명확하며, 이 글을 쓰는 현재 코로나19 사망자가 700만 명에 육박하고 있다는 점에서 인간 생명에 대한 잠재적 위험은 엄청납니다. 인간의 배아선이 문제일 때, 호모 사피엔스 종에 대한 장기적 위험은 더욱 커지며, 정상적인 인간 게놈에 이미 존재하지 않는 새로운 수정을 도입하는 것에 반대하는 근거가 됩니다. 이는 유전 질환을 치료하는 배아선 편집은 진행하되, 아무리 결정하기 어렵더라도 질병 치료와 인간 강화 사이의 선을 긋는 것을 의미할 수 있습니다.

두 번째 큰 교훈은 동일시와 공감을 촉진하는 모방의 오래된 기능과 관련이 있습니다. 그리스 비극과 미시 모방에서 실천되었던 모방적 동일시의 범위는 상대적으로 좁아서 결코 자신의 종의 한계를 넘지 않았습니다. 그러나 인간과 박테리아의 협력이 낳은 CRISPR 유전자 편집은 이를 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 이러한 협력이 창출하는 거대한 힘은 우리 자신의 종뿐만 아니라 우리가 개입하려는 모든 종에 대한 상응하는 강렬한 책임감과 일치해야 합니다. 게다가 CRISPR 개입의 목표는 자본주의 기업의 이윤을 늘리는 것뿐만 아니라 인간뿐만 아니라 관련된 비인간 종들의 건강, 활력, 강인함을 증대시키는 것이어야 합니다. 결국 박테리아는 우리가 그들을 사용하는 것에 대해 고지된 동의를 할 기회(혹은 수단)를 가진 적이 없습니다. 우리는 인지적이고 의미를 창출하는 생명체로서 그들의 기여를 적절히 인정하지 않은 채 그들의 힘을 그저 전유해왔습니다. 우리는 미시 모방을 기회이자 의무로 이해하고, 그들과 다른 비인간 종들에 대한 우리의 책임을 인식함으로써 그들에게 보답하기 시작할 수 있습니다.

미시 모방적 행동의 기술적 포착은 모방적 의미의 범위를 다른 인간에 대한 공감을 높이고 공동체를 보호하는 원래의 한계를 훨씬 넘어 확장해야 합니다. 이제 미시 모방은 우리가 모든 종과 공감하고 그 가치를 고려하도록 초대하는 것이 아니라, 강제합니다. 그러한 공감적 유대는 우리의 인간적 힘이 우리만의 것이 아니라 비인간 유기체와의 협력에서 비롯된다는 인식에서 나오기 때문에 생태적 관계성의 철학을 발전시킵니다.

3장에서 언급된 미시 세계에 대한 린 마굴리스의 관점에서 이미 시작된 **가역적 내면성(reversible internality)**은 유전자 편집에도 적용됩니다. 한 가지 관점은 인간을 변화의 일차적 주체로 보고 박테리아를 인간 유전자 편집 세계 내부에 배치하여, 그들을 엄청난 힘을 가진 인간이 발명한 도구로 보는 것입니다. 내면성을 반전시키면 인간을 단세포 유기체의 미시 세계 내부에 위치시키게 되며, 그 안에서 인간의 다세포성은 단세포 유기체로부터 유래했고, 인간의 욕구와 필요에는 아랑곳하지 않고 자신들의 일을 수행하는 단세포 유기체들에 여전히 절대적으로 의존하고 있다는 사실을 인식하게 됩니다.

박테리아와의 파트너십 결과에 대해 책임을 져야 하는 쪽은 우리 인간임이 분명한데, 오직 우리만이 그렇게 할 수 있는 능력을 갖추고 있기 때문입니다. 미시 모방이 주는 마지막 교훈은 책임을 지고, 친족 관계를 인정하며, 인간이 결과를 통제할 수 있는 능력의 한계를 극명하게 깨닫게 해주는 생물권의 엄청난 복잡성 앞에서 겸손함을 느끼는 필요성에 반영되어 있습니다.

제노봇(Xenobots)과 세포 인지

유전자 편집이 필연적으로 유전자와 유전자 서열에 집중하는 반면, 마이클 레빈과 여러 동료의 연구는 DNA와 유전적 과정 이외의 수단에 의한 세포 인지의 창의적 혁신을 탐구합니다. 독특한 환경적 도전에 대처하는 유기체의 놀라운 가소성을 입증하기 위해, 한 팀은 올챙이의 눈을 머리에서 꼬리로 이식했습니다. 원래의 위치를 벗어났음에도 불구하고, 그 눈은 세로토닌에 의해 자극받았을 때 뇌로 직접 연결되는 대신 척수로 연결됨으로써 유기체적 시각을 회복하는 방법을 찾아냈습니다. 이 간접적인 경로를 통해 눈의 신호는 뇌에 의해 환경에서 기능적인 방식으로 해석되었습니다. 게다가 올챙이가 변태 과정을 거쳤을 때, 그 결과는 머리에 제대로 된 위치에 눈을 가진 개구리였습니다. 이는 세포들이 상당한 혼란이 발생했을 때조차 다시 확립될 수 있는 성장의 패턴을 저장하고 있음을 시사했습니다.

병행된 또 다른 연구 트랙은 변화된 환경 내에서 기능적인 방식으로 구성 요소를 재목적화하는 세포의 잠재력을 탐구했습니다. 이번에 레빈과 그의 동료들은 개구리 배아(Xenopus laevis)에서 피부 세포를 절제하여 액체 배지가 담긴 페트리 접시에 담아 **'제노봇'**으로 구성했습니다. 개구리의 속명인 Xenopus뿐만 아니라 라틴어 접두사 'xeno'가 '낯선/이질적인'으로 번역된다는 점에서 이 이름은 적절합니다. 제노봇은 원래의 유기체와는 다른 행동을 보여주는 합성된 자율 유기체입니다. 이런 의미에서 그것들은 세포의 혁신과 창의성을 보여주기 때문에 "낯선" 존재들입니다.

피부 세포들은 표면의 **섬모(cilia)**를 재목적화했습니다. 섬모는 대부분의 동물 세포 표면에 있는 작고 가느다란 털 모양의 구조입니다. 개구리에서 섬모는 동물의 피부를 보호하는 점액을 분산시키는 데 사용됩니다. 그러나 피부 세포와 상호작용하는 세포 네트워크로부터 "해방된"(저의 용어) 절제된 세포들은 운동성을 위해 섬모를 사용하기 시작했는데, 이는 섬모를 같은 방향으로 박동시켜 운동을 달성하는 야생형 세포들에서 흔히 볼 수 있는 기능입니다. 연구자들은 세포들이 세포 네트워크 내에 있을 때는 이 원시적인 운동 모드가 네트워크에 의해 억제되고 다른 목적으로 향하게 되었다고 가설을 세웠습니다. 이러한 제약에서 벗어나자 세포의 프로그래밍은 진화의 더 오래된 단계였을 것으로 보이는 상태로 회귀했습니다.

더욱 놀라운 것은 이제 움직일 수 있게 된 피부 세포들의 행동이었습니다. 그것들은 덩어리를 형성하기 시작하여 환경을 탐색할 수 있는 통일된 집합체로 행동했습니다. 게다가 이 집합체들은 외부 조작을 통해 손상을 입었을 때 스스로를 치유할 수 있었습니다. 제노봇을 "합성 살아있는 기계(synthetic living machines)"라고 부르며, 연구자들은 집합체들이 액체가 채워진 튜브의 모퉁이를 돌 때 중간을 유지하는 것과 같이 환경을 탐색할 수 있음을 보여주었습니다. 전형적인 제노봇은 모든 초기 배아 개구리 조직에 존재하는 모체 난황 혈소판을 대사하며 9~10일 동안만 살았지만(훌륭한 안전 장치임), 연구자들은 제노봇 전용 배양액에서 키울 경우 수명을 90일 이상으로 연장할 수 있음을 발견했습니다.

제노봇은 또한 자가 치유 능력을 보여주었습니다. 미세 수술 도구를 사용하여 연구자들은 구형의 제노봇에 상처를 입혔고, 어떤 경우에는 단 하나의 "힌지"로만 연결된 채 거의 절반으로 잘랐습니다. 연구자들은 "모든 경우에 개체들은 상처를 해결하고 부상 부위를 닫으며 다시 구형을 회복할 수 있었다"고 보고했습니다. "사망 사례는 관찰되지 않았으며, 모든 개체(n = 15)가 실험의 나머지 기간 동안 생존했다." 이러한 데이터는 "강력한 자가 치유 능력"을 나타낼 뿐만 아니라, "올챙이 배아 특유의 모양이 아닌 자신들의 고유한 제노봇 형태(morphology)로 치유된다"는 점을 보여줍니다. 이 점에서 그것들은 변태 후 일반적인 개구리 형태로 돌아갔던 수정된 올챙이와는 매우 다른 행동을 보입니다. 개별 제노봇의 움직임 외에도 연구자들은 제노봇 집단이 보여주는 창발적 그룹 행동도 관찰했습니다. 그들은 "5마이크로미터의 실리콘 코팅 산화철 구체로 덮인" 경기장에 여러 마리의 제노봇을 풀어놓고 그들의 움직임을 타임랩스로 촬영했습니다. "12시간 동안 경기장의 여러 구역이 깨끗하게 치워졌으며, 필드 전역에 잔해 더미가 만들어졌다." 이러한 창발적 행동이 어떤 유용성을 가질지는 불분명하지만, 제노봇의 자발적 행동 능력이 유용한 작업을 위해 활용될 수 있다는 힌트를 줍니다.

이 가설은 개구리 배아 피부 세포를 분리된 피부 세포들과 함께 페트리 접시에 담은 또 다른 실험에서 테스트 되었습니다. 그들의 결합된 움직임은 분리된 세포 중 일부를 더미로 모았습니다. "쌓인 세포들은 부착되고 압착되어 5일이 지나면 스스로 추진력을 가진 더 많은 섬모 구체로 발달한다." 연구자들은 이 행동을 **'운동학적 자기 복제(kinematic self-replication)'**라 부르며 "이전의 어떤 유기체에서도 본 적 없는" 현상이라고 주장했습니다. 보통 피부 세포 집합체는 단 한 세대의 섬모 구체만을 생성할 수 있었지만, 연구자들이 최적의 형태를 위해 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 어셈블리지를 설계했을 때 집합체는 두 세대에 걸쳐 복제를 생성할 수 있었습니다. 게다가 시뮬레이션을 통해 연구자들은 어셈블리지가 무작위 행동을 통해 전기 회로를 닫음으로써 유용한 작업을 수행할 수 있음을 보여주었습니다. 그들은 결론지었습니다. "이는 선택이나 유전 공학 없이도 야생형 유기체를 통해 독특하고 유용한 다른 표현형에 빠르게 도달할 수 있음을 시사하며, 이를 통해 복제가 발생하는 조건, 표현형 가소성, 그리고 유용한 복제 기계가 어떻게 실현될 수 있는지에 대한 우리의 이해를 넓혀준다."

개구리 배아 피부 세포 행동의 복잡성이 인지 활동을 나타냈기 때문에, 연구자들은 면역 조직 화학법의 범신경 마커를 사용하여 뉴런의 존재 여부를 테스트했습니다. 그들은 "표면이나 내부 어디에도 뉴런이 존재하지 않음을 확인했으며, 이는 그들의 행동이 전적으로 비신경 세포들의 신호 전달과 기능적 역학에 의해 주도된다는 점을 의미한다"고 판단했습니다. 연구자들은 "따라서 제노봇은 신경계 이전의 생명 형태와 그들의 능력을 이해하기 위한 합성 모델"이라고 결론지었습니다.

모듈형 인지의 함의

적어도 다윈 이후로 생물학자들은 목적론적(teleological) 가정을 피하려고 노력해왔습니다. 질리언 비어(Gillian Beer)가 그녀의 뛰어난 연구 *다윈의 플롯(Darwin's Plots)*에서 보여주었듯이, 다윈은 인류 역사의 궤적을 이미 계획해 놓은 신성한 창조주라는 당시의 지배적인 관념에 내재된 목적론을 피하기 위해 때로는 문장 단위로 고심했습니다. 진화는 목적론적 추론이 가정하는 것처럼 예정된 종착지를 갖지 않으며, 오히려 특정 환경 내에서 차별적인 생존과 번식을 통해 작동합니다. 이것이 진보로 간주될 수 있는지 여부(누가 이 판단을 내리는가)는 이 견해가 왜 논쟁적인지 보여주는 한 가지 이유일 뿐입니다.

그러므로 레빈과 그의 동료 라파엘 유스테가 이른바 **'의도적 입장(intentional stance)'**을 옹호하며, 진화적 발전이 "어떻게(how)" 일어나는지 묻는 것보다 때로는 "왜(why)" 일어나는지 묻는 것이 더 중요하다고 주장하는 것을 읽는 것은 놀라운 일입니다. 요컨대 그들은 진화에서 목표에 대해 이야기하는 것을 정당화하고자 하는데, 왜냐하면 진화가 "정답을 내놓기보다는, 새로운 도전에 맞서 스스로 일을 해결해 나갈 수 있는 유연한 문제 해결 행위자들을 생성한다"고 이론화하기 때문입니다. 이 개념은 세포들이 전통적인 해결책에 도달하기 위해 새로운 방식을 즉흥적으로 만들어낼 수 있다는(예를 들어 올챙이의 이식된 눈이 척수에 연결되어 시각을 확보하는 경우) 그들의 주장에 핵심적입니다. 유튜브 강의에서 레빈과 봉가드는 윌리엄 제임스(William James)의 지능에 대한 정의를 인용합니다. "지능은 고정된 목표와 이를 달성하기 위한 가변적인 수단이다." 이 정의는 레빈과 동료들이 세포 수준에서의 가소성이 **세포 '지능'**의 증거라고 주장할 수 있게 해줍니다. 게다가 개별 세포에서 세포 네트워크, 장기와 조직에 이르기까지 여러 수준에서의 목표에 집중함으로써(어떻게보다는 "왜"에 집중함으로써), 그들은 세포와 세포 네트워크가 환경적 도전에 대해 소설적인 해결책을 즉흥적으로 만들어낼 수 있음을 보여주는 그들의 발견을 토대로 이론을 구축합니다.

이는 진화의 첫 번째 설계 원리로 이어집니다. 즉, 인지(또는 '지능')는 본질적으로 모듈식이며, 각 수준은 자신의 능력을 바탕으로 다음 상위 수준의 더 큰 목표가 나타날 수 있게 한다는 것입니다. "단일 세포는 환경과 자신의 상태에 대한 국지적 정보를 처리하여 아주 작은 세포 수준의 목표를 추구할 수 있다 .... 그러나 세포 네트워크는 먼 거리의 신호를 통합하고, 패턴의 기억을 저장하며, 대규모 질문(예: '이 손가락이 적절한 길이인가?' 또는 '이 얼굴이 제대로 보이는가?')의 결과를 계산할 수 있다." 다음 수준으로 올라가는 피드백과 아래 수준으로 내려가는 피드백을 통해 각 수준 내의 목표는 최대 효율을 위해 서로 내포되어 있습니다. "피드백 루프 안의 피드백 루프, 그리고 진화에 의해 재배열될 수 있는 보상 기반 모듈들의 내포된 계층 구조는 엄청난 문제 해결 능력을 제공한다." 인공 생명 프로그램과 컴퓨터 모듈형 프로그래밍은 똑같은 "엄청난 문제 해결 능력"을 활용하기 위해 재귀적이고 내포된 아키텍처를 사용하여 유사한 해결책을 독립적으로 발견해왔습니다.

또한 생물학적 유기체에서의 모듈성은 변화를 용이하게 하는데, 왜냐하면 그것이 혁신의 비용을 줄여주기 때문입니다. "모듈성은 돌연변이를 테스트하는 데 따르는 위험(stakes)이 상당히 낮음을 의미한다 .... 모듈성은 국지적 성과를 달성하기 위해 협력하거나 경쟁할 수 있지만, 결국에는 어떤 더 큰 목표를 향해 집단적으로 작동하는 자기 유지 단위들에 관한 것이다." 비용이 낮은 이유는 "각 수준이 하위 수준이 어떻게 일을 하는지 알 필요 없이, 단순히 그들이 일을 완수하도록 동기부여(보상 분자나 스트레스 경로 등)만 하면 되기 때문"입니다. 레빈과 유스테는 "모듈성은 생물학에서 지능의 창발을 가능하게 하는 부분"이라고 결론짓습니다.

세상의 무게를 지탱하고 있는 거북이 이야기에 나오는 "끝까지 거북이(turtles all the way down)"처럼, 그들의 관점에서 지능 역시 끝까지 내려갑니다. "단세포 유기체들이 결합하여 다세포 신체를 만들었을 때, 각 모듈은 자신의 개별적인 역량을 잃지 않았다. 오히려 세포들은 특정 단백질을 사용하여 훨씬 더 복잡한 네트워크로 합쳐졌으며, 이는 더 큰 목표를 실행하고, 더 긴 기억을 보유하며, 미래를 더 멀리 내다볼 수 있게 했다." 세포가 역량을 잃지 않는 사례로 제노봇 피부 세포가 운동성을 위해 섬모를 사용하는 능력을 회복한 것을 들 수 있습니다.

레빈과 유스테가 식별한 진화 과정의 두 번째 설계 원리는 **'패턴 완성(pattern completion)'**이라 부르는 것입니다. 이 능력에 대한 그들의 분석은 모듈들이 어떻게 제어되는지에 초점을 맞춥니다. "네트워크 내에서 정보를 인코딩하는 것은 간단한 신호로 복잡한 결과를 촉매하는 능력을 요구한다. 이것이 패턴 완성으로 알려져 있는데, 모듈 내의 특정 요소 하나가 전체 모듈을 활성화하는 능력이다." 좌우 대칭 동물의 신체 계획을 지정하는 호메오박스(Hox) 유전자와 같이 다른 유전자들의 조화로운 발현을 유발하는 잘 알려진 "마스터 조절" 유전자들을 언급하며, 그들은 이러한 실체들을 패턴 완성 유전자라고 다시 명명합니다. "핵심은 모듈들이 특정 조건이 충족될 때까지 계속 작동함으로써, 패턴의 아주 일부분만 주어졌을 때도 복잡한 패턴을 채울 수 있다는 점이다." 이는 진화적 변화를 크게 촉진하는데, 왜냐하면 "진화가 모든 세포 유형을 지정하고 올바른 방향으로 배열하는 법을 매번 재발견할 필요가 없기 때문이다. 진화가 해야 할 일은 그저 간단한 트리거(방아쇠)를 작동시키는 것뿐이며, 그러면 (세포들이 특정 패턴으로 구축되는) 발달의 모듈식 조직이 나머지를 처리한다. 패턴 완성은 발달의 복잡성과 지능의 창발을 가능하게 한다. 즉, 복잡한 캐스케이드(폭포수 효과)의 간단한 트리거들이 DNA의 무작위적 변화가 일관되고 기능적인 (그리고 때로는 유리한) 신체를 생성할 수 있게 해주는 것이다."

패턴 완성은 절단이나 손상이 발생했을 때 신체를 재생하는 일부 유기체의 능력에서도 분명히 나타납니다. 예를 들어, 편형동물은 생체 전기 세포 네트워크를 사용하여 패턴 기억을 저장하고, 이를 통해 개별 세포들이 작은 조각으로부터 전체 신체를 복구하도록 제어합니다. 패턴 기억이 작동하는 이유는 그것이 "계층 구조의 동일한 수준 및 서로 다른 수준의 모듈 간의 연결을 가능하게 하여 그것들을 단일 시스템으로 엮어주기 때문이다. 하위 수준 모듈의 핵심 뉴런이 상위 수준에 의해 활성화될 수 있고, 그 반대도 가능하다." 결론적으로 그들은 "생명은 모듈들이 자기만의 방식으로 일을 해내는 능력을 이용함으로써 지능적인 설계를 향해 나아갔다"고 씁니다.

연구자들은 이러한 종류의 연구가 약속하는 바가 엄청나다고 지적합니다. "만약 우리가 신체의 설정값을 제어하는 법을 진정으로 파악한다면, 우리는 선천적 결함을 수리하고, 유기체의 재생을 유도하며, 어쩌면 노화를 극복할 수도 있을 것이다 (일부 자포동물과 편형동물은 본질적으로 불멸이며, 이는 우리가 가진 것과 똑같은 종류의 세포를 사용하면서도 수명 제한이 없는 복잡한 유기체가 가능하다는 점을 보여준다)." 이러한 환상적인 전망에 더해, "박테리아와 후생동물처럼 뇌를 넘어선 고대의 다양한 문제 해결 앙상블에 기초한" 아키텍처를 활용함으로써 "머신러닝과 AI에 대한 새로운 접근 방식"이 가능해질 것입니다.

이로써 우리는 린 마굴리스가 옹호했던 생물학적 영역에서의 공생의 창의적 잠재력을 넘어, 유전자 편집과 제노봇 합성을 통한 미시 인지의 기술적 포착을 구상하는 기술공생의 더 넓은 분야로 나아갑니다. 그들의 차이점에도 불구하고 공생과 기술공생의 근본적인 전제는 동일합니다. 즉, 미생물은 도전적인 환경에 대한 놀라운 혁신, 빠른 변화, 창의적 적응 능력을 부여하는 인지 능력을 갖추고 있다는 것입니다. 레빈과 유스테는 생물학자들에게 "세포와 세포 과정을 의제를 가진 유능한 문제 해결 행위자이자 정보를 탐지하고 저장할 능력이 있는 존재"로 상상하는 **'의도적 입장'**을 수용할 것을 촉구하며 에세이를 마무리합니다. 그들은 이러한 관점이 "더 이상 은유가 아니라, 계통 발생 역사에서 지능적 행동의 출현에 의해 타당성이 입증된 진지한 가설"이라고 주장합니다. 비록 분명히 유전자 편집보다는 훨씬 초기 단계에 있지만, 제노봇의 창조 역시 미시 세계와의 관계, 특히 우리의 관계에 대한 이해에 중대한 함의를 갖습니다. "만약 우리가 지능을 가장 낯선 모습에서도 인식할 수 있게 된다면, 그것은 자연계와 인지적 존재로서의 우리 본성에 대한 우리의 이해를 혁명적으로 바꿀 것입니다."

저는 이 섹션을 지능에 관한 윌리엄 제임스의 인용구로 시작했으므로, 그의 또 다른 격언으로 마무리하는 것이 적절할 것입니다. "당신의 마음을 바꿀 수 있다면, 당신의 삶을 바꿀 수 있다." 레빈이 다니엘 데넷과 공저한 기사에서 그들은 세포 인지에 대해 우리의 마음을 바꿔야 할 추가적인 이유를 제공합니다. "행위자(agents)는 의식이 있을 필요도 없고, 이해할 필요도 없으며, 마음을 가질 필요도 없다. 하지만 그들은 정보를 사용하여 과업을 수행할 수 있게 해주는 물리적 규칙성을 이용하도록 구조화되어야 한다." 그들은 단일 세포의 "지식은 극도로 근시안적이며 그 환경세계(Umwelt)는 미시적이지만, 이웃과의 소통(신호 전달) 덕분에 시공간적으로 장거리 정보를 가이드로 삼는 능력을 갖춘 분산 시스템에 자신의 국지적 역량을 기여할 수 있다"고 인정합니다. 이것은 인지적 어셈블리지에 대한 훌륭한 설명입니다(심지어 'Umwelt'라는 용어까지 사용하면서 말입니다). 그들은 이어서 "대규모 세포 집합체에서 이러한 능력은 공간적(조직 또는 장기 규모로) 및 시간적(더 큰 기억과 예견 능력. 왜냐하면 많은 세포의 결합된 네트워크는 개별 세포 능력의 합보다 훨씬 더 큰 계산 용량을 갖기 때문)으로 거대하게 확장된다"고 말합니다. 나아가 그들은 고대의 전기 시냅스가 현대의 화학 시냅스로 진화하고 세포가 속도에 최적화된 긴 뉴런이 됨에 따라, 나중에 뇌의 더 크고 빠른 목표 지향적 활동에 채택된 것이 바로 이러한 종류의 시스템이었다고 시사합니다. 그들은 "핵심은 진화가 발견한 역동성으로서, 행위자들이 동일한 정보 풀에 특권을 가지고 접근할 수 있게 해주는 특별한 종류의 소통이다"라고 씁니다. 실제로 인간과 계산 매체가 참여하는 인지적 어셈블리지에서 "특별한 종류의 소통"은 컴퓨터가 서로 그리고 우리와 협력할 수 있게 해주는 코딩 아키텍처와 네트워크 프로토콜을 통해 달성됩니다. 그들은 결론짓기를, "요점은 형태 발생을 의인화하는 것이 아니라, 인지를 자연화하는 것이다."

인지에 집중함으로써 그들은 통합 인지 프레임워크(ICF)가 촉진하고자 하는 종류의 통합을 달성합니다. 그들은 "얼마나 많은 생각을 할 수 있는지에 따라 모든 살아있는 시스템(그리고 많은 살아있지 않은 시스템)이 배치될 수 있는 하나의 연속체가 존재하며", 이를 시스템의 **'인지적 지평'**이라 부르자고 제안합니다. "인지 시스템에 관한 핵심 포인트는, 그 물질적 구현(동물, 세포, 합성 생명체, AI, 그리고 가능한 외계 생명체를 포함하여)이 무엇이든 간에, 그들이 무엇을 탐지하고, 기억으로 표상하며, 예견하고, 선택하며, 그리고 결정적으로 무엇에 영향을 미치려 시도하는가이다." 결과적으로 서로 다른 종류의 인지 시스템을 측정할 수 있는 척도는 바로 "그 목표의 규모"입니다. 이 아이디어는 본 프로젝트에 매우 유용한데, 세균 군락부터 가장 정교한 인간-컴퓨터 시스템에 이르기까지 인지적 실체들을 측정할 수 있는 통일된 척도를 제공함으로써 서로 다른 종류의 인지적 어셈블리지를 직접 비교할 수 있게 해주기 때문입니다. 고급 AI와 박테리아 인지의 기술적 포착을 통해, 언어 능력과 유전자 편집 기술을 통한 종의 변형 모두에서 가능한 개입의 규모는 방금 엄청나게 넓어졌습니다.

인지가 인간뿐만 아니라 생물학적, 합성적 실체의 모든 수준에서 나타나는 모듈식 능력이라는 점에 대해 우리의 집단적 마음을 바꾸는 것은, 비인간 공생체와 함께하는 인류의 미래에 대한 숨 막히는 가능성을 열어줍니다. 위험으로 가득 차 있는 동시에 긍정적인 발전으로 가득한 우리의 미래는, 우리 자신을 자유 의지를 행사하는 독립적인 자율적 행위자로 보는 것이 아니라, 먼 미래까지 우리의 상호 번영에 기여할 수 있는 비인간 실체들과 맺어진 협력자이자 파트너로 보는 생태적 관계성에 참여할 것을 절실히 요구하고 있습니다.