4장. 적자생존

 

4장. 적자생존

도시가 생명체와 비견될 만큼 진화의 법칙에 종속되어 있을 뿐만 아니라, 도시는 그곳에 서식하는 종들의 진화를 강력하게 이끄는 동력이기도 합니다 [1]. 도시 환경은 매우 독특하고 여러 면에서 극한적이기 때문에, 생명체에 가해지는 선택압은 식물, 동물, 미생물의 구조와 행동에 있어 이전에는 불가능하다고 여겨졌던 속도로 유의미한 변화를 만들어낼 수 있습니다 [1]. 이 현상에 대한 연구는 진화가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 있어 가장 흥미롭고 매혹적인 연구 분야 중 하나입니다 [1].

앞으로 자주 언급될 **‘생태계(ecosistema)’**라는 단어의 의미를 명확히 짚고 넘어갈 필요가 있습니다 [2]. 이 용어는 1935년 영국 식물학자 아서 탠슬리(Arthur Tansley)의 에세이에서 처음 사용되었습니다 [2]. 탠슬리는 유기체가 자신이 사는 환경과 분리될 수 없으며, 환경과 함께 ‘단일한 물리적 시스템’을 형성한다고 믿었습니다 [2]. 따라서 생태계는 ‘자연의 기본 단위’이며 다양한 유형과 크기로 존재합니다 [2]. 또한 생태계 내에서는 유기체 간의 교류뿐만 아니라 유기물과 무기물 사이에서도 끊임없는 상호작용이 일어납니다 [2]. 즉, 생태계란 특정 지역의 모든 생물과 그들이 상호작용하는 물리적 환경으로 구성된 시스템을 의미합니다 [2].

이제 도시를 하나의 생태계로 정의할 수 있습니다. 도시는 인간을 포함한 그곳에 사는 모든 유기체와 도로, 건물, 공터, 물 등의 물리적 환경으로 구성된 생태계입니다 [3]. 도시 생태계는 인구의 절반 이상이 거주할 뿐만 아니라 지구상에서 가장 빠르게 성장하는 생태계입니다 [4]. 고온(열섬 현상), 희박한 식생, 오염, 불투과성 표면, 파편화된 서식지 등 균일한 환경적 요인이 전 지구적으로 반복되는 도시는 진화의 작동 방식을 분석하기 위한 완벽한 실험실입니다 [4]. 최근 몇 년 사이 쥐, 참새, 민들레, 토끼풀, 모기, 물벼룩에 이르기까지 도시 생활이라는 거대한 진화 실험에 참여하지 않은 종이 없을 정도로 이 분야의 연구는 활발해졌습니다 [4].

**동물 (Gli animali)**

인간이 만들어낸 진화 압력에 따른 종의 변화를 보여주는 가장 유명한 사례는 영국 후추나방(*Biston betularia*)의 색상 변화입니다 [5]. 1955년 유전학자 버나드 케틀웰(Bernard Kettlewell)은 석탄 오염에 반응하여 이 나방의 색이 어떻게 변했는지 연구했습니다 [5]. 오염되지 않은 자연 지역에서는 지의류가 덮인 밝은색 자작나무 줄기에서 몸을 숨기기 유리한 흰색 형태(*typica*)가 우세했습니다 [5]. 반면, 석탄 가루가 모든 표면을 덮은 오염된 도시 지역에서는 검은색 형태(*carbonaria*)가 생존에 유리해졌고, 흰색 나방은 새들의 눈에 잘 띄어 잡아먹혔습니다 [5]. 이후 대기 오염 규제로 나무 줄기가 다시 밝아지자 나방 인구도 다시 흰색 위주로 돌아왔습니다 [5]. 이는 ‘적자생존’이 환경 변화에 따라 미리 예측할 수 없는 방향으로 흐른다는 것을 보여주는 명확한 사례입니다 [5].

오늘날 도시의 동물들은 새로운 환경에 맞춰 몸과 습성을 빠르게 적응시키고 있습니다. 뉴욕 쥐의 작아진 치아, 런던 지하철 노선별로 특수화된 모기, 포식자에 대한 방어 기제를 줄인 토끼풀 등이 그 예입니다 [6]. 하지만 대부분의 변화는 인간이 초래한 재앙에 저항하는 능력처럼 눈에 잘 띄지 않는 곳에서 일어납니다 [6].

미국 대서양 연안에 사는 작은 물고기 **킬리피시**(*Fundulus heteroclitus*)의 사례는 놀랍습니다 [7]. 1980년대 연구자들은 북미에서 가장 오염된 수역 중 하나에서 매우 건강하게 헤엄치는 킬리피시들을 발견했습니다 [7]. 원래 이 물고기는 오염에 매우 민감한 종으로 알려졌으나, 불과 수십 세대 만에 일반적인 농도보다 6,000배나 높은 오염 물질에서도 견딜 수 있는 저항력을 갖추게 되었습니다 [8]. 이는 킬리피시가 수천만 마리에 달하는 거대한 개체군 규모와 엄청난 유전적 다양성을 가졌기에 가능했던 일입니다 [9]. 이미 유전적 ‘카드 뭉치’ 안에 해결책을 가지고 있었던 셈입니다 [9]. 하지만 유전적 다양성이 부족한 다른 많은 종에게 이러한 오염은 곧 멸종을 의미합니다 [9].

**런던 지하철 모기**(*Culex molestus*)도 흥미로운 사례입니다 [10]. 이들은 지상의 사촌들과 달리 겨울잠을 자지 않고, 새의 피 대신 인간의 피만 빨며, 좁고 어두운 공간에서 짝짓기를 하는 등 지하 환경에 완벽히 적응했습니다 [10]. 1990년대 연구에 따르면 지하철 노선별로도 개체군이 서로 다르게 분화되어 있었습니다 [10]. 이처럼 유기체가 인간이 만든 환경에 적응하기 위해 행동을 바꾸는 속도는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 빠르며, 이는 인류에게 큰 책임감을 부여합니다 [10].

물벼룩(*Daphnia magna*)의 경우, 도시의 높은 수온에 반응하여 몸집이 작아지고 성숙이 빨라지는 ‘표현형 가소성’(환경에 따른 일시적 변화)을 보일 뿐만 아니라, 세대를 거치며 유전적 정보 자체가 변하는 ‘진화’를 동시에 겪고 있음이 확인되었습니다 [11].

진화의 결과로 새로운 종이 탄생하는 **‘종 분화(speciazione)’**의 고전적 사례는 다윈의 핀치새입니다 [12]. 다윈은 갈라파고스 제도의 각 섬에서 먹이 종류에 따라 부리 모양이 달라진 핀치새들을 관찰하며, 이들이 공통 조상에서 유래했음을 간파했습니다 [13]. 최근 연구는 이것이 두개골 발달을 조절하는 특정 유전자(ALX1)의 미세한 차이 때문임을 밝혀냈습니다 [13]. 도시 역시 ‘격리’를 통해 새로운 종을 만들어내는 장소입니다 [14]. 도로, 건물, 운하 같은 장벽은 개체군을 고립시키며(이른바 ‘도시 섬’), 시간이 흐르면 이들은 원래 종과 교배할 수 없는 새로운 종으로 분화될 수 있습니다 [14, 15]. 뉴욕의 구역별로 유전적 프로필이 달라진 쥐들이 그 시작점에 서 있습니다 [15].

**식물 (Le piante)**

식물은 동물보다 환경에 더 강력하게 결속되어 있기에 도시에서의 변화는 더욱 극적으로 나타납니다 [16]. 하지만 동물에 비해 식물 진화에 대한 연구는 턱없이 부족합니다 [16].

몽펠리에의 연구자들은 보도블록 틈새에서 흔히 자라는 **라디키엘라**(*Crepis sancta*)를 연구했습니다 [17]. 이 식물은 원래 바람에 잘 날아가는 가벼운 씨앗과 땅에 바로 떨어지는 무거운 씨앗 두 종류를 만드는데, 고층 건물이 바람을 막고 씨앗이 아스팔트 위에 떨어질 위험이 큰 도시 환경에서는 무거운 씨앗의 비율이 10%에서 14%로 높아졌습니다 [18]. 이 놀라운 변화는 단 10세대 만에 일어났습니다 [19]. 식물이 도시라는 환경에 맞춰 자신의 확산 전략을 바꾼 것입니다 [19]. 하지만 이러한 유전적 고립은 식물이 미래의 또 다른 환경 변화에 대응할 능력을 떨어뜨릴 위험도 내포하고 있습니다 [20].

**흰 토끼풀**(*Trifolium repens*)에 대한 전 지구적 연구(GLUE 프로젝트)는 도시화가 전 세계적으로 얼마나 유사한 진화 양상을 만들어내는지 보여주었습니다 [21]. 도쿄, 런던, 로마 등 지리적으로 멀리 떨어진 도시의 토끼풀들은 공통적으로 청산가리(포식자 방어용) 생산량을 줄였습니다 [21]. 이는 도시의 초식 동물이 적기 때문으로 보이며, 도시 생태계들이 서로 닮아감에 따라 그곳에 사는 생명체들도 평행 진화를 겪고 있음을 증명합니다 [21]. 즉, 피렌체는 주변 시골보다 요하네스버그와 더 유사한 생태계적 특징을 가집니다 [22].

**인간 (L’uomo)**

인류는 도시에서 가장 오래 살고 있는 종입니다 [23]. 많은 이들이 인류가 문명을 통해 진화의 굴레에서 벗어났다고 믿지만, 이는 오만입니다 [24, 25]. 인류는 여전히 자연의 일부이며, 도시라는 새로운 환경은 인류에게 강력한 선택압으로 작용하고 있습니다 [25].

인류 역사의 대부분(약 29만 년)을 유목민으로 살았던 우리가 농업 혁명 이후 정착하기 시작했고, 이제는 인구의 55%가 도시에 집중되어 있습니다 [26, 27]. 과거 인류는 지구 어디서나 살 수 있는 ‘일반주의 종(generalista)’이었으나, 이제는 고온, 오염, 높은 인구 밀도 등 특수한 도시 환경에서만 번성하는 **‘전문주의 종(specialista)’**으로 진화하고 있습니다 [28-30]. 전문주의 종은 안정적인 환경에서는 효율적이지만, 기후 변화 같은 급격한 환경 변화에는 훨씬 취약합니다 [31].

인류의 신체는 이미 농업과 정착 생활에 맞춰 변해왔습니다 [32]. 부드러운 음식을 먹으면서 턱과 치아가 작아졌고, 전분이 풍부한 곡물을 소화하기 위해 침 속 아밀라아제 효소 유전자(AMY1)의 복제 수가 침팬지(2개)보다 훨씬 많은 평균 15개까지 늘어났습니다 [33, 34]. 또한 약 5,000년 전부터는 성인이 되어서도 우유를 소화할 수 있는 유전적 변이(젖당 분해 효소 지속성)가 유럽인들 사이에서 급격히 퍼졌습니다 [35]. 이는 낙농 생활과 기후적 요인(비타민 D 흡수 등)이 결합된 결과입니다 [36].

도시의 높은 인구 밀도는 질병의 전파 방식과 그에 대한 우리의 저항력도 바꾸어 놓았습니다 [37]. 쥐, 새 등 도시 동물로부터 전염되는 수많은 인수공통감염병은 도시의 오랜 골칫거리였습니다 [38, 39]. 특히 인류 최대의 적인 결핵의 경우, 수천 년 동안 도시에서 생활해 온 개체군일수록 결핵균에 대한 유전적 저항력을 가질 확률이 높다는 사실이 밝혀졌습니다 [40, 41].

동시에 현대 도시는 오염이라는 새로운 압력을 가하고 있습니다. 매년 약 900만 명이 오염으로 조기 사망하며, 이는 지구상 전체 사망자의 6분의 1에 해당합니다 [42]. 이러한 환경적 위협 속에서 우리 종이 어떻게 적응하고 진화할지는 예측하기 어렵지만, 도시가 인류의 미래를 결정짓는 거대한 진화의 용광로라는 점만은 확실합니다 [43].