마이크로코스모스

마이크로코스모스 _ 40억년에 걸친 미생물의 진화사

 

린 마굴리스, 도리언 세이건

 

저자서문: 진정한 인간의 길

인간은 지구행성의 한 바보에 지나지 않는다는 사실을 여실히 보여준다. 12

행성생태학 planetary ecology
인간은 여전히 미성숙한 존재, 소년티를 벗어나지 못한 존재다. 인간은 박테리아의 진화로 가장 최근에 등장한 대체자이다. 지구의 생리학적 시스템 즉 가이아는 인류가 멸망해도 쉽게 생존을 이어갈 수 있다. 반면 인간은 당연히 가이아와는 분리해서 생존할 수 없다. 범지구적 관점에서 모든 생물의 근간이 되는 박테리아가 핵폭발과 같은 참화에서도 굳건히 지탱할 수 있는 것이라는데 의문의 여지가 없다. 이 책은 공생symbiosis을 내세워서 지구 생물의 역사를 상호의존적 관점에서 파악함(비고. 강자생존, 투쟁론에 근거한 신다윈주의) 우리 스스로 정복자에서 동반자로 분명히 인식한다면 바로 인간 종족이 진화적으로 위대한 성취의 산물이라는 점에서 크게 자랑스러워 해도 좋다.

인간의 위대성을 엿볼 수 있는 한 징후는, 우리 종족의 시대를 넘어서서까지 진행될 한 프로젝트에 인간이 참여한다는 것. 우리는 지구 생물권이 다른 행성과 외계로 뻗어나갈 것이라고 믿는다. 생물권 연장활동. 가이아의 관점에서 기술의 의미를 다시 되짚어볼 필요가 있다. 즉 인간이라는 일개 종족으로서가 아니라 지상의 모든 생물과 함께 나아가기 위해 인간이 기술로서 이바지하자는 말이다. 17

박테리아, 40억년전 탄생, 20억년 동안 지구의 유일한 생명체였고, 20억년 전 세포핵을 가진 진핵세포로 진화했다. 인간을 포함한 동물과 식물은 스쳐가는 손님에 불과하다.

o 인간성 humanity이란 무엇인가?
지구를 의미하는가? 인간과 지구가 별개의 존재라면 그 둘 사이의 관계는? 우리가 궁극적으로 던져야 할 질문은 인간/자연이라는 대치구도에서 인간의 지위를 물을 것이 아니라 그런 위계 설정이 불러오는 대치.왜곡에 대한 것이다. 인간성/동물성의 문제(데리다와 같이)
-> 우리는(저자들은) 인간 또는 인간성을 여러 미생물적 현상의 하나로 간주함. "호모 인사피엔스"라고 부르기로 한다. "현명하지 못한 인간" 이런 명명은 소크라테스적이다.

미생물 우주의 관점에서 일종의 영광스러운 찌꺼기로 우리 호모사피엔스의 자화상을 그려본다면, 우리 자신의 박테리아 조상을 좀더 선명하게 인식함을 물론 우리가 여전히 거대한 박테리아 생물권에 깊이 연관되어 있음을 느낄 수 있을 것이다. 21

다윈혁명은 그 여명기로부터 우리 호모사피엔스 사피엔스가 신을 대체한다는 관점을 분명히 했다. 23 우리 인간의 극단적인 자기중심적 사고와 과도한 인구증가는 전세계적인 생태계 재난을 불러왔고 이것은 현재 우리 인간에게 최대의 위협이다. 전통적인 종교적 관점은(성스러운 다윈주의의 내부에도 그런 의식이 베어 있다) 인간이 여전히 격리된, 특별한, 더 우월적인 존재라는 것, 이런 관점은 생태학적 오만이다. 이책의 관점은 심층생태학에 기반함. 생태학적 겸손함. 범지구적 생명시스템의 운영에 인간이 꼭 필요한 존재는 아니라는 점. 인간은 태고시대 재복제 미생물들이 만들어낸 일시적인 부산물이다.

공생에서 가장 중요한 두가지 사례 : 엽록체(모든 식물에 존재하는)와 미토콘드리아(모든 동식물에 존재하는)이며, 이는 세포소기관에 해당함.

공생은 진화에서의 '도약현상'을 설명하는데 특별히 유용하다. 곰팡이의 한 종의 게놈(유전물질)이 녹색조류(원생생물)와 병합 -> 육상식물로 진화(지의류), 녹조류가 바깥에 자리잡은 지의류로부터 관속식물(대부분의 식물종)이 진화했을 것.

다윈주의에서 바라보는 시간대 + 베르나드스키의 공간대(지표면에서 대기권 상층부 상공까지 15km - 심해바닥까지 10km), 우리 인간은 이러한 생물권에 파묻혀 사는 존재로 그 속에서 탈출한다는 것은 곧 죽음에 이르는 길이다.



개론: The Microcosm 미생물우주란 무엇인가?

인간은 우주를 아무도 살지 않는 처녀지로 생각한다. 마치 인간이 지구를 정복했다고 믿고 있듯이, 우주도 언젠가는 정복할 거라고 기꺼이 믿는다. 지난 20여년 사이 생명과학에서 커다란 번혁이 일어남.
- 지상에서 생물의 기원과 진화의 원동력에 대한 새로운 개념들이 확인된 것.
- 미생물(미소생물, 병원균, 벌레, 원생생물, 박테리아 등으로 불리는 생물군) 32
- 새로운 진화 개념, 진화를 생물사이의 계속적인 협동과 상호의존의 관점에서 파악함.

생물 구분 : 원핵생물(세포 속에 핵이 없는 생물 즉 박테리아) + 진핵생물(박테리아를 제외한 모든 생물)

진화의 원동력 3가지 :
1. DNA의 놀라운 정보보전 능력
살아 있는 세포는 DNA 복제로 자신의 복사체를 만들 수 있으며, 이 방법으로 세포는 비록 죽더라도 생식수단을 이용해서 자신의 본질을 유지할 수 있다. 세포는 DNA 손상을 수선, 복구할 수 있어, 환경이 바뀌더라도 생존할 수 있는 잠재력을 있다.

2. 자연의 유전공학 즉 박테리아의 유전자 교환
보존 유전자를 다른 종류의 박테리아에게 전해줌. 박테리아뿐 아니라 우리 같은 진핵생물의 세포 속에서도 유전매커니즘에 쉽게 동화될 수 있다. -> 전세계의 모든 박테리아는 필연적으로 오직 하나의 유전자풀을 구성하게 됨. 전체 박테리아의 적용메커니즘을 공동으로 소유할 수 있게 되었다. 유전자 재조합의 속도는 돌연변이의 발생속도보다 훨씬 빨라. 박테리아 세계의 범지구적 유전자교환 네트워크는 현존하는 모든 동식물에 영향을 미친다.

3. 공생
미토콘드리아가 존재하지 않으면 유핵세포 즉 동물과 식물들은 산소를 사용할 수 없으며 따라서 생존할 수 없다. 약 30억년전, 산소를 호흡하면서 원시바다를 유영하던 박테리아의 한 무리가 오늘날 미토콘드리아로서 우리 몸 속에서 자리하게 되었다. 우리는 10억년 이상 걸쳐서 형성된 공생의 산물이다. 우리 몸은 지구에서의 생물역사를 그대로 반영한다. 개개의 생물은 하나의 미생물우주다.
* 미생물우주 : 믿을 수 없을 정도고 작고 마치 하늘의 별처럼 무수하면서 스스로 번식할 수 있는 생명체들이 모여서 형성된 소우주.
* 미세소관 : 한때는 독립적인 생물체였다가 이제는 진핵세포의 내부에서 미세소관이나 기타 다른 부분으로 남게된 그런 살아 있는 유물들은 현존하는 모든 생물이 공생의 과정을 통해 진화했다는 이론을 강력히 뒷받침한다.
* 공생 : 두 생물체가 합쳐져서 세포와 생물몸체를 영원히 공유하면서 서로 이익을 얻는 메커니즘

수분을 제외한 우리 몸무게의 10% 이상은 살아 있는 박테리아로 이루어져 있음. 우리 내장 속 비타민 B12를 생산하던 미생물이 언젠가 우리 세포의 한 부분이 되었다가 종국에는 세포소기관이 될지도 모른다.

의식은 무수한 미생물이 잘 조화된 기능 속에서 태어난 것이다. 우리의 왕성한 호기심, 지식을 얻고자 하는 갈망, 탐사선을 다른 행성까지 보내서 우주로 진출하려는 열성적 시도 등은 35억년전 미생물우주에서 시작된 생물권 확장 전략 중 하나이다.

우리 몸속의 DNA는 최초의 바닷 속 따듯하고 얕은 물에서 형성되었던 원시세포들의 DNA분자가 단절되지 않은채 전해진 것이다. 우리 몸은 다른 모든 생물과 마찬가지로 원시 지구환경을 그대로 보전하고 있다. 우리는 현존하는 미생물들과 공조하며 우리 세포 속에 유입되어서 공생하게 된 과거 박테리아들의 유물을 몸 속에 포함하고 있다. 미생물우주는 바로 이런 방식으로 우리 속에서 존재하며 또 우리는 그 속에서 생존한다.

곤란한 철학적 질문 : 비지성적 생물에 의해 지표면의 환경이 통제될 수 있다는 사실 때문에 인간의 지성적 자의식이 일정 부분 손상될 수도 있다는 것. -> 우리의 지성과 기술능력은 특별히 인간에게만 있는게 아니라 모든 생물에게 다 있다는 것이다. 자연에 유용한 속성은 진화과정에서 무시되어버리는 일이 별로 없기때문에 미생물우주에서 기원하는 인류의 모든 능력도 미생물우주 속에 그대로 유지될 수 있는 것이리라. 지성과 기술은 인간에 의해 발전했지만 실제로는 미생물 우주의 소유물이다. 그것들은 우리의 제한된 상상력을 초월하는 미래형으로 우리를 개조해서 생물권의 존속과 함께 인류의 생존을 지속하는 밑거름이 될 것이다. 43 

 

1.Out of the cosmos 지구의 탄생

40억년 전 하데스대, 초신성 폭발의 파편들로부터 미생물우주가 시작되다.

 

우리 몸을 구성하는 원자들은 우리가 생명을 받고 태어날 때 창조된 것이 아니다. 그것들은 우주가 탄생된 직 후에 형성되었다. 

 

소위 '빅뱅'은 현존하는 모든 에너지, 물질, 반물질의 탄생을 상징하는 우주 역사의 시작이었다. 대폭발이 일어난 직후 처음 100만 년 동안 우주의 온도는 1,000억도에서 3,000도 정도로 낮아졌다. 이 온도에서는 한 개의 전자와 한 개의 양자가 결합하여 우주에서 가장 간단하며 가장 풍부한 원소인 수소의 형성이 가능했다. 거대한 수소 덩어리가 수십억 년 동안 응축하면서 그 밀도를 한없이 증가시키면 결국 초신성이 만들어진다. 초신성의 핵 -> 열 핵반응을 일으켜서 수소와 여러 가지 아원자들로부터 현재 우리가 우주의 구성 물질로 인정하는 더욱 무거운 여러 가지 원소들을 만들 수 있었다. 주로 수분상태로 존재하는 우리 몸의 수소는 말하자면 우주의 가장 풍부했던 수소 원소를 반영한 것. 

 

초신성에서 탄생한 새로운 원소들은 먼지와 기체 형태로 우주로 펴저나가서 여러 성운을 이루게 됨. 이 성운의 내부에서 많은 별과 행성이 탄생했다. 은하계의 바깥쪽으로 비켜서 있는 태양계 안에서 소위 지구라고 불리는 형태가 나타나기 시작한 것은 약 50억-150억 년 동안 수많은 별들이 형성되고 난 후의 일이었다. 

 

약 46억 년 전 비로소 지구는 생명을 탄생시킬 수 있는 조건을 서서히 갖추게 되었다. 1) 지구는 에너지원, 즉 태양에 비교적 가까이 있었다. 2) 지구는 태양계의 아홉 행성 중에서 유일하게 너무 가깝지도 멀지도 않아, 원소가 기체 상태로 사라지지도 얼어버리지도 않아. 수분은 지구에서는 액체 상태로 존재할 수 있었다. 3) 지구는 대기를 잡아둘 수 있을 만큼 충분히 커서 원소의 유동순환을 쉽게 했다.   

 

태양이 빛을 내기 시작할 즈음 그 폭발적인 방사열이 태양계 내의 모든 행성을 강타함. 지구 대기를 격동시켜, 수소는 너무 가벼워서 지구 중력으로는 대기권에 잡아두기가 어려웠으므로 우주 속으로 사라져버렸거나 또는 다른 원소와 결합해서만 존재하게 되었다. 이렇게 지구에 남게 된 수소는 탄소와 결합하여 메탄을, 산소와 결합하여 물을, 질소와 결합하여 암모니아를 또는 황과 결합하여 황화수소를 형성했다. 

 

이런 기체들은 재조합과 재결합의 오랜 과정을 거치면서 긴 사슬 모양의 화합물로 변환되었는데, 이것들은 실제로 현재의 우리 인간을 이루는 구성 물질이다. 

 

지구의 탄생은 하데스대라 불리는 지금으로부터 약 45억년-39억년 전에 이루어졌다. 그즈음은 지각폭발과 고열의 시대로 대양이나 호수는 물론 존재하지 않았고 눈이나 진눈깨비 같은 기상현상도 없었다. 대기는 유독성의 시안화물과 포름알데히드를 다량 포함했다. 산소는 전혀없었고 어떤 생물체도 호흡할 수 없었다. 약 39억년 전부터 지구 표면은 점차 식기 시작하여 비로소 지각이라 불릴 수 있는 표층이 나타나게 되었는데, 아직은 용암상태인 하부층의 표면에 얹혀진 불안정한 형태에 불과했다. 화산폭발, 운석낙하 빈번. 대기권의 빈번한 마찰활동으로 천둥과 번개가 지속됨. 

 

약 39억년 전쯤, 비로소 태고대 시대가 열림. 이 시대는 약 13억 년 동안 지속 ,원시생명체가 탄생하여 박테리아 형태로 번성했던 시기. 지구는 아직 고열과 방사능으로 뒤끓어. 용암 방출. 지표층은 분열에 의해 몇 개의 대륙판으로 나뉨. 대륙판들이 접하는 장소에서는 급격한 지각활동이 있었다. 두 대륙판이 갈라지는 곳에서는 용암이 분출하여 그 갈라진 틈을 채우면서 새로운 대지나 대양을 생성했다. 막대한 양의 수증기기 지각 아래에서부터 분출하면서 지표에 구멍을 남기고 땅 표면은 탄소를 포함한 기체들과 황화물질의 연기로 두껍게 덮인 상태. 얼음을 많이 포함한 혜성과 주로 탄소 물질의 운석이 끊임없이 지구를 강타. 그것들의 연악한 표면부는 대기권을 통과하면서 대부부분 타 없어졌지만 그 잔해는 지표에 도달해서 여기저기 흔적을 남김. 탄소와 물은 이렇게 해서 외계로부터 지구로 상당한 양이 유입되었는데 그것이 본래부터 지구에 존재했던 양과 합해져서 생명체의 기본 구성물질을 만들었다. 

 

지구표면이 점차 식어감에 따라서 대기 중에 포함되었던 수증기가 응결되어 물방울이 되었다. 그리하여 억수 같은 비가 한없이 쏟아져 마침내 얕은 대양을 이루기까지 수십만 년의 세월이 걸림. 물에 잠기기 시작했던 대륙판 가장자리 부분들에서 여러 종류의 원소와 기체가 바닷속으로 방출됨. 이 기체에는 대부분 에너지가 풍부한 수소가 포함되어. 비에 씻긴 광물질과 염류들은 바다와 호수로 흘러들어. 대분출이라고 불리는 완성한 지각활동 때문에 지구 내부에 괴어 있던 각종 기체들이 방출됨. 그 결과 수증기, 질소, 아르곤, 네온, 이산화탄소 등으로 이루어진 새로운 대기권이 만들어짐. 천등과 번개는 늘 존재함. 태양은 지구의 대기 속으로 강렬한 고온과 자외선을 방사함.     

 

 

2.The animation of matter 생명의 기원

30억년전 태고대, 얕은 바닷물 속에서 성장하는 미생물이 광물을 침전시키고 암석층을 형성하다. 

 

1973년에 발견되었던 해저 세계의 신비는 생명의 기원에 대한 사고에 커다란 전기가 됨. 해양학자 잭 콜리스, 수심 3,400미터의 해저세계, 대륙판 균열부에서 리프티아라는 거대한 관벌레가 발견됨.  이런 장소들에서 리프티아가 식물에 의지하지 않는 생활을 하고 있다. 해조류나 기타 식물류는 광합성을 하기 위해 태양빛이 필요하기 때문에 해저에서는 생존할 수 없다. 대신 이들은 바닥에서 분출하는 황과 수소가 풍부한 기체로부터 에너지를 섭취하는 박테리아에 먹이를 의존하고 있다. 

 

인간을 포함한 지상의 모든 생물의 몸체는 환원탄소 화합물, 즉 탄소 원자가 수소원자들에게 둘러사여 있는 형태의 분자들로 구성되어 있다. 잭 콜리스는 태고대에 수소가 풍부한 기체가 지하에서 분출하여 탄소가 풍부한 지상의 기체와 섞이는 얕고 따듯한 해역, 곧 대륙판들의 가장자리에서 최초의 생물이 탄생했다고 믿는다.

 

탄소 원자의 유연한 결합 특성은 지구에서 생명이 탄생할 수 있게 한 비밀열쇠. 태고대 고운다습한 환경에서 탄소 원자는 수소, 질소, 산소, 인, 황 등이 원소와 쉽게 결합하여 여러 복잡한 화합물들을 형성했다. 이 여섯가지 원소는 오늘날 모든 생물의 주요 구성원이 되어씀. 그 원소들의 구성비는 모든 생물에게서 거의 비슷하게 나타남. -> 생물이 공통의 조상에게서 유래했다는 사실을 시사함. 그런 유사점들은 원시 지구에서 최초의 생물과 그 주변환경 사이에 아무런 화학적 차이도 없을 때의 지구 상태를 예시한다고 할 수 있어. 

 

전생물기 화학, 원시 지구모델 실험, 실험화학적 진화학 

 

세포 내에서 에너지를 저장하는 역할을 하는 분자 = ATP :

RNA리보핵산도 DNA데옥시리보핵산와 마찬가지로 긴 사슬 모양의 분자, 생명체를 구성하는 모든 세포 내에서 대사와 번식에 관여함. 역시 유전정보를 전달하며 염기, 당, 인산으로부터 합성되는데, 이런 생태 구성 분자들은 이미 하데스대에 태양의 방사열에 의해 형성되었을 것이다. 

 

바이러스 :  짧은 DNA 또는RNA의 사슬과 그를 둘러싼 단백질로 이루어진 가장 간단한 생명체로 스스로 생을 영위하기에 필요한 구성 물질들을 합성하지 못함

 

생명의 '순간발생설'와 '외계진입설'은 모두 한가지 중요한 사실을 간과하고 얻은 결론임. 원시지구의 무생물 환경에서 생물체가 발생하기까지는 장구한 시간이 흘렀다. 이는 주기적으로 변화하는 환경 속에서 풍부한 에너지 존재에 힘입어 비생명 물질에서 생명물질로 분자구성이 바뀔 수 있는 충분한 기간이었음. 촉매작용, 자가촉매작용, 자가촉매 사이클이 상호작용을 하면 "하이퍼사이클"이라는 더욱 강력한 촉매작용이 유발될 수 있다.  자가조직할 수 있는 화합물들이 서로 보완 작용하여 마치 생명체 같은, 궁극적으로 복제 가능한 구조를 형성할 수 있었던 것. 이런 사이클의 진행은 최초의 세포를 탄생시키는 기초가 되었을 뿐 아니라 그 뒤를이어서 단세포에서 다세포로 발전하는 기반을 만들었다.  

 

반투과성막, 이 막 구조야말로 생명의 탄생에 아주 긴요했던 존재였음. 지구에서 일상적으로 관찰 가능한 환경과 비슷하게 온도, 산도, 그리고 건습의 반복을 통제했던 실험실 조건에서 그런 막 구조물이 자발적으로 형성되었다. 67

 

막은 물 분자의 탈출을 억제하는 동시에 영양물질은 투과해서 잠재적으로 유용한 물질들을 한테 모을 수 있도록 했다. 막 구조는 가장 작은 단위의 마이크로코스모스 형성을 가능하게 했으니 그것이 바로 원시 박테리아이다. 

 

수억년이란 세월을 고려할 때 임의의 하이퍼사이클이 생명체를 탄생시켰을 가능성은 대단히 크다. 틀림없이 아미노산, 뉴클레오티드, 단순한 당류, 인산 및 그들의 유도체들은 인리피드의 주머니 속에 안전하게 자리잡고 태양으로부터 에너지를 얻고 외부 환경으로부터 ATP와 여러 탄소-질소 화합물들을 '먹이'로 흡수하면서 점점 더 복잡해졌을 것. 

 

생명을 갖기 위해서는 자가보전autopoiesis의 특성, 즉 주위환경의 변화에 대응하여 자신을 능동적으로 유지할 수 있는 능력을 갖추어야만 한다. 만약 외부의 위협이 심각해지면 세포는 정상적인 생명활동을 중지하고 이상적인 활동을 하게 된다. '시스모제니시스'(그레고리 베이트슨)는 생물체 내의 대사활동이 제어되지 못하고 마구잡이로 진행되는 것을 말함. 세포의 선조인 원시세포들도 자가보전의 특성과 비슷한 성질을 가져서 주위 환경의 위협으로부터 자신의 구조와 생화학적 총체성을 유지했음이 틀림없다. 71

 

원시세포가 일단 자신을 유지할 수 있게 되면서 그 다음 단계로 생식 능력이 생겼을 것. 

 

최초의 세포 비슷한 구조물은 일리야 프리고진이 정의햇듯 '전이적 구조'를 가졌을 것. 전이적 구조란 자신을 스스로 구성하면서 임의로 형태를 바꿀 수 있는 물체나 그 과정을 말함. 에너지를 흡수함으로써 전이적 구조물은 비규칙성을 포기하고 대신 규칙성을 가질 수있었을 것. 

 

전이적 구조물과 하이퍼사이클의 산물로부터 자가복제가 가능하고 화학반응의 촉매 역할을 할 수 있는 뉴클레오티드, 리보스, 인산으로 구성된 물질이 형성되었다. 이 사슬 모양의 물질은 리보핵산 또는 RNA라 불리는데 자연 언어의 첫번째 문장이라고 할 수 있다. 아직 자가보전 특성을 갖추지는 못했지만 고도로 구조화된 최초의 RNA는 리피드 막으로 만들어진 주머니에 둘러싸여서 따뜻한 지구 물속에 풍부히 축적될 수 있었다. 이 작은 주머니들은 아직 포식자가 존재하지 않는 환경에서 태양 에너지의 풍족함에 힘입어 구조가 더욱 복잡해져갔다. 하데스대 지구에서는 생명 탄생의 여명기에 두 가지 중요한 화학적 경향이 나타났다. 그것은 자가인용self-reference과 자가촉매작용이다. 화학물질은 순환적으로 반응하는데, 본래의 반응을 반복하는 데 유리한 환경을 창조하는 방향으로 그 반응을 조금씩 변형한다. 자가보전적 구조체는 자신을 한 걸음 더 발전시켜서 에너지를 사용하여 심각한 외부의 환경 변화 속에서 능동적으로 자신을 유지할 수 있다. 그즈음에 이르자 외부와 내부의 경계가 뚜렷해졌을 것. 이 경계는 새로운 구조물에 실체성과 기억력을 부여했다. 오늘날, 비록 우리 몸의 모든 물질은 끊임없이 대체되고 있지만, 그 때문에 우리의 이름이 바뀌거나 우리가 달라졌다고 말하지 않는다. 우리 몸의 조직이 바로 자가보전적인 조직인 것. 

 

전이적 구조물로부터  RNA의 하이퍼사이클적 존재로, 다시 자가보전적 조직으로, 그리고 다시 조잡하지만 자가복제가 가능한 최초의 존재로, -> 스스로 형성된 물질이 생명 세포로 발전하기까지의 길고 긴 여정의 시간임.

 

 

발췌(3)

 

3.The language of nature 자연의 언어

인류는 지금도 수많은 종류의 언어를 사용하고 있지만 유전자를 단백질로 해석하는 유전암호는 모든 생명에 공통적이다. 

 

RNA와 DNA에 기초하는 유전언어가 밝혀지면서 분자생물학이 크게 번성. DNA와 RNA 분자는 자신을 정확하게 복제할 수 있고, 또 다른 매우 긴 생화학물질 즉 단백질을 균일하게 합성할 수도 있다. 

 

단백질은 생물의 모양과 기능을 결정한다. 뉴클레오티드 구성은 단백질의 종류와 함량을 결정한다. 생물체는 DNA분자에 나선형으로 배치되어 있는 뉴클로오티드 순서가 다르기 때문에 똑같지 않다. 뉴클로오티드 쌍의 개수와 순서의 변화는 다른 단백질의 형성을 의미하다. 그렇게 다양한 단백질이 존재함으로써 생물체의 모양과 기능과 그 대사작용이 정해진다. 

 

마치 인간의 언어와 마찬가지로 유전암호도 훼손되거나 변하며 또 어떤 경우에는 영원히 바뀐 상태로 다음 세대로 전해질 수 있다. 돌연변이는 DNA의 염기 순서가 바뀌거나 그 수가 바뀌어 유전되는 현상을 말한다. 돌연변이는 자연의 어떤 요소(방상능 등으로)가 DNA 사슬의 화학결합을 파괴하거나 또는 변화시킴으로써 새로운 형질이 나타나거나 기존 형질을 잃은 사슬이 복사되어 다음 세대로 전달되는 현상이다. 

 

염기쌍 변이만으로 그렇게 다양한 생물군이 형성될 수 있었다고 설명하는 것은 매우 부적절함. 유전언어가 매우 빠르고 혁신적으로 변화를 일으키는 '거리street'는 바로 미생물우주이다. 

 

생물상biota: 지상의 모든 생물을 총칭함

생물 탄생이후 현재에 이르기까지 장구한 세월이 흘렀는데도 화학적, 물질대사적 변혁의 견지에서 본다면 생물상의 중심에서는 어떤 특별한 변화도 없었다. 단지 번식하는 모든 생물의 총합체로서 지구의 생물상은 영속의 세월 속에 끊임없이 존재해왔다. 생물상은 스스로 변형하고 조절하면서 암석, 진흙, 기체 등 무기화학 물질 사이를 순환한다. 세포는 물, 탄소, 수소가 풍부한, 그들이 기원했던 조건들을 체내에 여전히 기억하고 있다. 생물권은 중앙에 수소나 메탄 같은 기체를 보존하고 있는데, 그런 기체들은 만약 지상에 생물이 존재하지 않았더라면 우주적 작용에 의해 일치감치 지상에서 사라져버렸을 것. 그것들은 과거 생물군의 존재를증명하는 기념물이되는 셈.   

 

어떤 관점에서는 생명의 본질을 일종의 기억력으로 정의할 수도 있다. 과거의 사실을 물리적으로 보존하고 있는 존재라는 것. 생명이란 극단적으로 보수적이라 할 수 있다. 생물의 어떤 수준을 막론하고(개체, 종, 생물군의 모든 수준에서) 생물체는 자신의 과거를 보전하기 위한 노력의 하나로 막대한 에너지를 사용한다. 생물체는 똑같은 존재로 자신을 보존하기 위해 그 자신을 변화시키는 존재다. 이제까지 존재했던 종의 99.99퍼센트는 이미 지상에서 사라져버렸지만 행성 지구 전체의 생물군은 30억년 이상의 세월을 유지해왔다. 그리고 바로 이 생물군의 중추적인 구성원은 과거에도, 현재에도, 그리고 미래에도 바로 미생물 우주, 즉 끊임없이 진화하는 셀 수 없이 많은 미생물들인 것. 

 

우리가 생물권의 막각한 능력을 충분히 인식한다면, 인간의 도움이 없을 때 자연(인간이 생활하는) 역시 무능할 수밖에 없다는 환상을 쉽게 깨어버릴 수 있으리라. 인간의 역할이란 다분히 일시적이며 소모적인 것에 불과하다는 사실. 인류는 공기와 물을 오염시켜 자손을 불행하게 할 수도 있고 우리 운명을 스스로 그르칠 수도 있지만, 그런 행위들조차도 미생물우주의 영속성에는 아무런 영향을 미치지 못한 것이다. 

 

 

 

4.Entering the microcosm 미생물우주

13억년 전 원생대. 박테리아들이 서로 연계하여 혼성 생물체를 구성해서 육상으로 진출하다. 

 

DNA 복제는 생명의 연속을 위한 필수품이기는 하지만 진화 과정을 위한 충분조건은 아니다. 돌연변이는 다윈의 '변화를 수반한 유전'에 절대 필요하다. 

 

원시세포 속에서 이루어진 최초의 변혁 중 하나는 당을 사용해서 그것을 ATP 에너지로 전환하는 것이었다. 발효과정을 거쳐 먹이가 되는 분자가 하나씩 분해될 때마다 박테리아는 보통 몇 개씩의 ATP를 얻는다. 

 

ATP 에너지는 생물의 이동과 물질합성에 활용된다. 대기 중의 이산화탄소를 먹이로 전환하고 자신의 유지와 성장에 필요한 탄소화합물을 만드는 일들이 그것이다. 이처럼 빛과 공기로부터 먹이를 생산할 수 있는 기능(광합성)은 원시 박테리아가 이미 만들어졌던 유기물에만 의존하던 습성을 완전히 바꾸어버렸다. 

 

광합성 혁명이 지구 생물의 역사에서 가장 중요한 물질대사 변혁임은 말할 필요조차 없다. 이 변혁은 식물이 아닌 박테리아에서 일어났다. 초기의 광합성은 오늘날의 식물들에서 발견되는 광합성과는 매우 달랐다.

 

최초로 광합성을 할 수 있었던 박테리아는 수소기체 또는 황화수소를 이용했고 산소를 생성하지 못했다. 태양빛을 이용하게 된 박테리아들은 대기 중에서 수소를 가져가서 탄소를 직접 결합시킬 수 있었다. 우주적으로 형성된 수소가 고갈되어 적어도 지구 여러 곳에서 발견할 수 없게 되자, 더욱 많은 박테리아가 발효 부산물이나 황산염을 섭취하는 미생물의 부산물인 황화수소를 사용하게 되었다. 

 

빛이 필요한 경우 생물체에게 이동 능력이 있다면 빛에 노출되는 시간이 최대가 될 수 있을 것이다. 그리하여 이동이 시작되었다. 이 시대의 미생물에서는 이미 먹이를 찾고 유독물질을 피하기 위한 이동 능력과 단순한 화학물질을 감지할 수 있는 기능이 발달했다. -> 편모 102

 

태양빛을 사용하는 미생물은 이제 자외선으로부터 자신을 보호하기 위해 진흙탕 속에 숨는 일을 하지 않아도 되었다. 대신 그들은 자외선을 흡수하는 차폐물을 찾았다. 무기염이 풍부한 액체 속에서 살거나 모래나 기타 물질들 속에 들어가서 생존하게 되었다. 104

 

자회선 차폐 장치 외에도 원시 미생물은 태고대 태양의 위협으로부터 살아남기 위해 절묘한 수단을 발전시켰다. 자외선으로 훼손된 DNA를 복원시킬 수 있는 기능은 미생물우주의 형성 뿐 아니라 이후에 나타나게 된 모든 생물권의 형성에도 가장 효과적인 도구가 되었다. 현대의 거의 모든 생물은 지난 20억 년 동안 대기 중의 오존층이 유해한 자외선을 차단해왔음에도 불구하고 여전히 그런 복구 효소들을 지니고 있다. 

 

이따금 박테리아들은 자신의 유전물질을 복사하는 대신 다른 박테리아에게서 DNA를 빌려오기도 했다. 현대 박테리리아에서는 유전정보의 일부가 DNA 조각의 여러 형태로 다른 종류의 박테리아들에게 전달된다. 마치 오늘날의 장거리 통신처럼 유전정보가 간편하게 신속하게 미생물 세계 속으로 확산될 수 있게 한다. 유전자를 서로 교환함으로써 박테리아 집단들은 자신의 특별한 환경 속에서 각자의 역할을 최대한 보전할 수 있게 되었고 또한 자신의 형질을 후대에 전달하는 기능을 잃지 않게 되었다. 

 

자외선을 가진 유해한 태양광선에 적응하기 시작하면서 박테리아들은 성sex를 창조했다. 최초의 성은 비록 오늘날의 동물들에게서 볼 수 있는 것 같은 형태는 아니었지만 그 기능은 다르지 않았다. 성은 별개의 근원으로부터 오는 유전자들 혼합 또는 결합하는 활동에 지나지 않는다. 그것은 생식과는 다른 개념이라 할 수 있다. 노쇠하한 생물체도 새로운 유전자를 받아들일 수 있고 그렇게 함으로써 생식 없이도 성활동을 할 수 있기때문이다. 성은 언제든지, 적어도 한 생명체를 포함한다. 그러나 제2의 유전자 공급원이 꼭 살아 있는 것일 필요는 없다. 그럿은 시험관 속의 바이러스 또는 심지어 DNA 그 자체일 수도 있다. 

 

원시 지구에서는 박테리아가 태양에 훼손된 자신의 유전자를 바이러스나 다른 살아 있는 박테리아 또는 죽은 박테리아의 유기된 DNA 등에서 얻는 건전한 유전자와 교환하는 경우가 있었다. 즉 박테리아가 성을 갖게 된 것이다. 동물들의 '정자 대 난자'식 성의 결합은 생식이라는 과정에 밀착되어 있다. 그러나 박테리아의 성은 그 보다 훨씬 유동적이며 자주 일어난다. 그 결과 미생물우주의 복잡성을 측정할 수 없을 정도로 강화했다. 107

 

 

5.Sex and worldwide genetic exchange 범지구적 유전자 교환 

8억년전 원생대. 미생물우주의 구성원들이 동식물의 조상으로 진화하다. 

 

박테리아 유형의 유전자 교환은 바로 이 지구상에 나타났던 최초의 성으로서, 생물의 기능 가운데 가장 중요한 것이었고 지금도 그렇다. 박테리아의 성은 매우 다른 두 종류의 생물체가 공생합체가 되었을 때 이를 유전적으로 '결합'하는 수단으로, 나중에도 중요한 기능을 했다. 큰 환경 변화나 재해가 일어날 경우 생물계가 이에 신속한 반응을 하는 것은 종족 보존에 결정적인 요소이다. 이때 성은 '반응시간'을 짧게 하는 수단으로 매우 중요했다. 113 

 

더 넓게 정의한다면, 성이란 단순히 한 개 이상의 출처로부터 유전자를 받아서 이를 재조합하는 과정이라고 할 수 있다. 우리 척추동물의 세계에서는 그런 유전자 재조합이 남성과 여성이라는 배우자를통한 결합 방법(정자와 난자의 만남), 즉 생식 과정에서 나타나기 때문에 우리는 성의 개념을 우리 방식의 생식 개념과 분리해서 생각하기 쉽지 않다. 그러나 암수의 성이란 실제로 지구의 다섯 생물계 가운데 네 생물계의 구성원들 대부분에서 생식 활동을 위해 꼭 필요한 것은 아니다.     

 

박테리아의 생식 - 무성생식, 싹을 틔워 번식, 포자번식

어떤 경우에도 유전물질 교환은 이러한 생식 과정과는 완전히 별개로 진행되며 생식 과정에서 필수 요소는 결코 아니다. 실제로는 척추동물 특히 포유동물들에게서 볼 수 있는 암컷과 수컷이라는 양성의 형태는 생물계에서는 희귀한 경우에 속한다. 이들의 성은 생식 과정에 집중되어 있고 또 그것에만 의존하기 때문에 생물권 전체로 보아서는 박테리아 방식의 성만큼 중요하지 않다. 박테리아는 생식기를 기다릴 필요 없이 거의 언제든지 진행된다. 

 

특별히 어떤 비정상적인 환경 속에서 박테리아의 생존에 필요한 여러 적응 능력은 외부로부터 획득하는 유전물질의 파편인 소복제물들에서 얻는다. 이 소복제물이 바로 성의 매개물로서, 세포에서 세포로 이동하는 것이다. 박테리아에서의 유전물질 전달은 생식을 위해 대기할 필요가 없기 때문에 다른 생물에서와는 다르다. 유성생식을 하는 동식물들은 종족을 번식시킬 때 각각 50%씩의 유전자를 양쪽의 어버이가 전달하지만 박테리아는 그렇게 자동적으로 50%씩의 새로운 유전자를 얻지 않는다. 원핵생물은 여러 파트너들과 성을 가짐으로써 어버이와 자손 사이에 나타나는 유사성을 일정 수준 유지할 수 있다. ?115 

 

미생물 세계의 관점에서 본다면 커다란 생물체란 그저 부담스럽고 귀찮은 유전물질 조직자일 뿐. 그들은 오직 특정 시간에 특정 유전자를 교환할 수 밖에 없다. 또 그들은 성적 파트너를 취할 때 큰 제한을 받는다. 그들은 특정한 유전 형태의 틀 속에서 굳어진 고형물에 비유할 수 있다. 반면에 기동성이 있고 상호유전자 교환이 자유로운 미생물은 액체나 기체에 비유할 수 있다. 만약에 미생물 세계에서 나타나는 유전물질 전달 수단이 커다란 고등생물에서도 나타날 수 있다면, 녹색식물이 광합성 유전자를 근처의 버섯에게 전달하고, 인간은 장미꽃과 해마에게서 유전자를 취해서 꽃 향기를 발산하거나 길게 삐죽 나온 어금니를 갖는 등의 공상과학적인 세계를 현실에서 볼 수 있을 것이다. 116

 

만약에 모든 박테리아 종류가 모든 박테리아 유전자를 잠재적으로 교환할 수 있다면, 엄격히 말해서 박테리아 세계에서는 진정한 종이란 존재하지 않는다고 말 할 수도 있다. 모든 박테리아는 범지구적 규모로 유전공학을 수행하는 한 실체 또한 한 개체라고 말할 수 있다.    

 

유전물질을 교환하기 위한 다양한 장치들, 유전체, 크로모님, 거대 복제물로 부르는 DNA의 주된 가닥, 소복제물들(플라스미드, 에피솜, 프로파지, 파지, 바이러스(핵을 가진 세포를 공격하는 무서운 존재)), 스랜스포손이라는 DNA조각.  

 

소복제물들은 자신 속에 복제에 필요한 여러 가지 '도구'를 지니고 있다. 즉 자신을 복제해서 다른세포 속으로 침투하게 하고 또 숙주세포로 하여금 자신이 운반한 정보를 발현하게 하는 유전자를 별도로 가지기도 한다. 117

 

형질도입, 접합은 박테리아 세계가 의약품에 대한 저항력을 공유하는 데 주요한 수단이 되었다. 예. 페니실린에 대한 내성. 고등생물이 임의적인 돌연변이에 의해서 그런 유사한 효소를 생산할 수 있을 만큼 필요한 유전자를 갖기까지는 약 100만 년의 진화시간이 걸릴 것이라 추정된다. 박테리아의 경우는 불과 몇십 년 걸림.   

환경은 박테리아와 너무 밀접하게 연관되어 있고 그들의 영향이 너무 골고루 미쳐 있기 때문에 어디까지가 생물의 영역이고 또 어디서부터 비생물의 세계가 시작된다고 꼬집어 말하기가 굉장히 곤란하다. 

 

실제로 박테리아에서는 DNA가 다른 물질에 싸여 있지 않고 세포 속에 노출된 채 그대로 존재하면서 마치 모듈을 짜맞추는 것처럼 자유롭게 변신할 수 있다. 이에 반해 이후에 나타났던 진핵생물은 DNA와 RNA가 유성생식을 하는 생물의 세포핵에서처럼 갇혀 있다. 박테리아 세계에서는 독립적인 DNA 조각들이 생물체와 비생물체를 오가면서 진화 과정에서 필요한 편리한 도구로 사용되었다. 바이러스가 진핵세포에 들어가서 번식을 하게 되면 그 세포는 마치 대약탈을 당한 것과 같은 피해를 입는다. 그러나 박테리아 또는박테리아와 매우 유사한 세포들에서는 바이러스나 기타 DNA침입이 일상적이며 대체로 이에 잘 적응한다. 121

 

생물이 진핵세포의 길을 걸어가면서 생물체가 얼마나 제한적이고 완고해졌던가? 우리는 거대한 몸체, 풍족한 에너지, 그리고 정교한 동작 등을 즐길 수 있는 대신 유전적 융통성을 잃어버렸다. 우리는 이제 생식 기간 동안에만 유전자 교환을 할 수 있어서 우리의 종, 개체, 세대에 고착되고 말았다. 전문용어로 표현하자면, 진핵생물은 유전자를 '수직적'으로 (세대를 통해서) 전달하는 반면에, 원핵생물은 '수평적으로'(같은 세대에서 자신의 이웃 세포들에게) 전달한다. 그 결과 유전적으로 융통성이 있는 박테리아는 기능적으로 불멸의 존재가 되었고, 진핵세포의 성은 죽음과 연결되었다. 122 

 

박테리아 집단은 자기들의 도움이 없이는 생존하거나 진화할 수 없는 동식물 등과 제휴함으로써 완전한 범지구적 조절 시스템을 구성했다. 이 시스템은 대기 속 반응기체들의 조성 비율을 일정하게 하도록 특별한 영향력을 끼쳣고, 그 결과 지구 상에 사는 모든 생물에게 편한한 서식처를 제공하는 역할을 하고 있다. 

 

우리 인류는 화성에 정착하거나 인공위성을 만들어 그 속에서 영원히 거주하는 것이 가능해지기까지(즉 박테리아가 오랜 세월에 걸쳐서 지상에서 수행했던 과정을 스스로 되폴이하여 그 어려움을 인식할 때까지) 그런 자연의 유전공학적 위업을 결코 진정으로 정당하게 평가하지 못할 것이다. 

 

범지구적 박테리아 초생물체 

planetary bacterial superorganism : 전체 박테리아 집단을 한 생물체로 간주함, 이의 수많은 기능을, 거대한 데이터뱅크(박테리아 유전자의 집합)와 범지구적 규모의 통신망을 함께 지니면서 "그 어떤 동물의 두되보다도 훨씬 많은 기본 정보"를 처리하는 대형 컴퓨터의 역할에 비교함. 항생물질에 대한 내성이 전 세계로 퍼지는 현상을 지적하면서, 박테리아 세계가 복잡한 문제들을 해결할 수 있는 능력을 지닌 하나의 통합된 실체이며, 또 그런 문제들을 언제든지 매우 효과적으로 해결한다.   

박테리아 초생물체와 함께 진화하면서, 또 그들의 자극을 받아서 인간의 지능은 문제를 해결하고 정보를 전달하는 데 비슷한 여러 기술들을 채용했다. 123

 

인류가 미생물우주에 대해 알게 된 역사, 

흑사병, 나병, 성병 등 인간에게 호의적이지 않음을 알아. 

중세 이후 청결함이 중요하다 생각함, 항생제 투여. 미생물 우주와 처음으로 대결하게 됨.

지성과 박테리아의 대결은 의학을 전쟁터로 규정했다. 

오늘날에 와서 우리는 박테리아가 그렇게 위험한 존재가 아니며, 우리 인간의 몸을 위해서도 필요한 존재라는 사실을 인정하게 됨. 현대에 와서야 비로소 우리는 감염이 유정공학이 추구하는 바람직한 형질의 전승이라는 점을 인정하게 됨. 

 

두려움과 혐오 보다는 존경과 경외를 느낄 수 있어. 이제야 비로소 그 존재를 알게 되었지만, 미생물우주는 우리를 위해 많은 것들을 저장하고 있다. 석탄과 증기기관으로 대표되는 공업 사회에서 컴퓨터와 텔레비전으로 대표되는 탈공업 사회로의 전환은 근육과 두뇌의 차이에 비교할 수  있다. 또한 이는 지구의 자원과도 관련된다. 우리는 이제까지 수백만 년 전에 축적되었던 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료에 축적된 에너지를 개발해왔다. 이제는 수십억 년 동안 쌓여온 정보자원을 사용할 차레가 되었다. 광합성이라는 분자적 극미세전자공학, 유전공학, 배의 발생 및 기타 자연의 기술은 우리의 접근을 기다리고 있다. 그런 잠재적 정보에 접근하여 그 비밀을 발견하고 또 그것들을 이용할 수 있게 되면, 우리 인류의 생활은 우리가 알고 있는 현재의 상황을 훨씬 뛰어넘어 가히 상상할 수 없을 정도로 변화할 것이다. 126

 

 

6. The oxygen holocaust 산소 대재앙

7억년전 원생대 후기. 연약한 몸체의 해양성 동물들이 미생물 왕국을 침범하기 시작하다.

 

산소 대재앙은 약 20억 년 전에 일어났던 전 세계적인 환경오염의 위기를 말한다. 이전까지는 지구 대기 중에 산소가 거의 없었다. 그런데 자주색과 초록색의 광합성 미생물은 수소 공급원을 찾다가 결국 최상의 공급원, 즉 물을 발견했다. 미생물이 물을 활용함으로써 예기치 않은 부산물이 나타났는데 그것이 바로 산소였다. 산소는 원래 미생물이 대기 중으로 방출한 유독 기체였다. 산소를 만들어 내면서도 기동성이 없어 산소가 풍부해진 새로운 환경에서 벗어날 수 없었던 미생물은 자신의 재능, 새로운 환경에 적응할 수 있는 능력을 시험받게 되었다. 산소가 풍부한 환경에 남겨진 박테리아는 여러 가지 세포 내 장치와 기능을 발명해서 그 위험한 오염물질을 해독할 수 있었고, 더 나아가 그것을 이용할 수도 있게 되었다. 

 

산소 대재난 초기에는 부분적으로 산소에 노출됨으로서 미생물이 자신을 방어할 수 있는 수단을 반전시킬 기회를 가질 수 있었다. 생체발광와 비타민 E 합성은 산소 위협에 대처하여 나타난 것. 가장 중요한 발명은 어떤 박테리아가 치명적인 유독물질이었던 산소를 '사용'할 수 있는 새로운 물질대사 기능을 갖게 된 것. 시안 박테리아. 산소호흡은 바로 산소의 반응성을 가장 효과적으로 이용하는 기발한방법이다. 이는 본질적으로 연소 조절의 원리로, 유기물을 분해해서 이산화탄소와 물로 만들면서 막대한 양의 에너지를 획득하는 수단이다. 전형적인 발효가 당분자 하나를 분해해서 두 분자의 ATP를 만드는 것에 비해 산호호흡은 같은 당 분자를 분해하여 최대 36개의 ATP를 생성한다.      

 

원생대 중엽에 해당하는 약 15억년 전에 이르러 대부분의 생화학적 진화는 끝을 맺게 된다. 오늘날의 지표와 대기권은 대부분 그 당시에 형성된 것. 미생물은 대기와 땅과 물 속으로 퍼져나갔고, 마치 오늘날의 미생물처럼 기체와 화학원소들을 순환시켰다. 원핵 미생물이 오늘날 생물이 생산하는 모든 분자 구조물을 다 만들 수 있게 된 것이다. 생물의 생화학적인 대사 기능 모두가 20억년이 넘는 기간 동안 이루어진 것임. 149

 

 

6.New cells 새로운 세포의 출현 

5억년 전 고생대 초기. 동물이 세포 페기물을 침적시켜서 단단한 몸체를 구성하다.

 

산소호흡 기능을 발명하면서 무핵생물은 자신이 실제로 사용하는 에너지보다 훨씬 많은 양의 에너지를 생산할 수 있게 되었다. 대기권의 산소농도가 21퍼센트까지 증가하는 도중, 지금으로부터 약 22억년 전에 새로운 형태의 세포가 형성되었다. 바로 진핵생물이었다. 이들은 가장 중요한 특징인 핵을 가졌을 뿐 아니라, 두 번째로 중요한 특성인 산소를 사용하는 기구, 즉 미토콘드리아를 세포 내에 포함하고 있었다. 진핵생물이 하나의 세포로 생활할 때 이를 원생생물이라 부름. 

 

박테리아와 유핵세포 사이, 즉 원핵생물과 진핵생물 사이의 생물학적 전이는 너무나 갑작스러워서 오랜 시간에 걸쳐 점진적으로 변화한 것이라고는 설명하기 곤란하다. 박테리아와 새로운 세포를 구분한다는 것은 사실상 생물학에서 가장 극적인 일이다. 식물, 동물, 곰팡이(균류), 원생생물 등은 모두 진핵세포에 근본을 두고 있기 때문에 그들이 모두 공통의 유산을 물려받았음을 반영한다. 그들을 통합하여 진핵생물 초계라 하고, 박테리아 세계를 원핵생물 초계 또는 노네라계라고 함. 

새로운 세포는 단순히 훨씬 진화된 박테리아 형태라기보다는 매우 크고 구조가 복잡한 완전히 새로운 구조체라고 할 수 있어. 

 

우리는 중복 DNA가 다양한 종류의 박테리아(혐기성, 호기성, 기타 박테리아들)가 공동체를 형성해서 최초의 진핵세포를 구성할 때 그들 모두에게서 온 것임을 알게 되었다. 157 

새로운 세포가 단순한 돌연변이나 박테리아 유전자 전달 등과 같은 과정과는 근본적으로 다른 메커니즘에 의해 만들어졌다는 것을 말한다. 이 새로운 메커니즘은 공생임. 독립적인 원핵세포들이 다른 원핵세포들 속으로 들어가서 숙주세포의 부산물을 먹이로 이용하고 대신 숙주세포는 유입세포의 부산물을 먹이로 취했다. 두 세포 사이에 주고 받았던 이런 밀접한 관계는계속적인 관계로 발전했고, 결국 그 자손들은 다른 세포들 내부에서의 생활에 잘 적응하게 되었다. 시간이 지남에 따라서 그런 협동 진화 박테리아 군집은 너무나 밀접하게 상호 의존하게 되어 모든 실제적인 관점에서 하나의 안정된 생명체, 즉 원생생물이라고 부를 수 있게 되었다. 생물진화가 자유로운 유전자 전달 체계에서 한 걸음 더 나아가 공생의 이점을 취할 수 있게 된 것. 158   

 

전 교수의 아메바 실험은 서로 죽이거나 피해를주는 생물체, 공동생활을 하는 생물체, 그리고 아메바의 경우에서처럼 서로 필수불가결하나 존재가 된 생물체들 사이에서 유일한 차이점이란 그저 정도의 차이뿐이라는 사실을 보여줌. 치명적인 병원균이 10년이라는 짦은 기간에 꼭 필요한 세포소기관으로 변화할 수 있었다. 

 

아메바 실험으로, 진화는 언제든지 '개체의 이익'을 위해 진행된다는 개념의 오류가 지적됨. '개체'란 무엇을 의미하는가? 그것은 세포 내부에 박테리아를 가진 '한 개'의 아메바를 말하는가, 또는 살아 있는 세포의 내부에서 생활하는 박테리아 중의 '한 개'를 의미하는가? 개체란 사실상 추상적인 용어이며 하나의 범주 개념일 뿐. 그리고 자연은 어떠한 좁은 범주나 개념을 넘어서서 진화를 진행시키는 경향이 있음. 

 

적자생존 -> 다윈의 의미, 더 많은 자손은 남긴다. 진화학에서 적응은 '다산'을 의미함. 

 

도시와 마찬가지로 개개의 생물들도 경계가 뚜렷한 관념적 형태가 아니다. 생물은 스스로 충족할 수 있는 다수의 작은 부분들을 가지고 무정형의 경향을 띠는 축적적 존재이다. 그리고 한 생물이 여러 종의 복합체로 구성되어 있는 것 처럼 생물 그 자체도 더 큰 초생물의 움직이는 한 부분이 된다. 초생물의 가장 큰 단위는 지구의 미생물우주임이 분명하다.167

 

과거의 단순했던 원핵세포 상태의 생물은 유핵세포의 내부에 특별히 세 가지 세포소기관으로 변신해 보존되었다. 미토콘드리아, 색소체(염록체), 그리고 파상족이 곧 그것이다. 이들이 없이는 우리 내부의 세계도, 우리 외부의 세계도, 그리고 우리를 인간으로 구부해주는 이들 두 세계 사이의 희미한 경계선, 그 어느 것도 존재하지 않을 것이다. 168

 

 

8.Living together 상생을 위한 세포간 협력 

3억년전 고생대 후기.미생물이 육상을 활보하는 동물들의 내장에 자리잡고 육지로 진출하다.

 

현대 진화학에서 유핵세포를 여러 다양한 생물이 합쳐진 형태로 간주된다. 살아 있는 주식회사라고 할 수 있는 세포에서 합병은 한 생물이 다른 한 생물을 적대적으로꿰참으로써 시작되었다. 그렇지만 수억 년의 세월이 지나는 동안 그들은 조화를 이루고 잘 어우러져서 이제는 전자현미경이나 여러 정교한 생화학적 분석 방법을 동원해야만 세포 구성원들의 관계를 엿볼 수 있게 됨. 

 

진핵세포의 기원에 대한 실마리를 제공하는 세포 주식회사의 첫번째 구성원은 미토콘드리아. 그것이 동식물 세포의 내부에 자리잡게 된 박테리아의 직접 후손임. 

 

미토콘드리아가 공생생활에 적응한 이후 약 1억년 정도 세월이 흐른 후에 새로운 형태의 생물이 여러 진핵세포의 세포질 속으로 유입해서 미토콘드리아와 함께하게 되었다. 하지만 이번의 합병은 전염에 의해서가 아니라 포식에 의해서였다. 180

무수히 잡아먹혔던 시안박테리아의 일부가 숙주세포 속에서 소화를 견딘 결과, 마침내 자신이 가진 햇빛을 포획하는 색소를 세포 속에 그대로 지닐 수 있었으리라. 오늘날 색소체(진핵 세포에서 광합성을 하는 부분)는 모든 식물과 여러 원생생물들의 내부에 있으면서 전 생물권에 먹이와 산소를 제공한다. 포유동물들은(인간 포함) 그런 일을 하지 못한다. 지구적인 관점에서 본다면 포유동물의 역할은 광합성 식물에 비료를 공급하는 자이자 미토콘드리아 운반체에 불과한 하찮은 존재일 따름이다. 만약 모든 포유동물이 한 순간에 사라져버린다면 곤충, 새, 여타 동물들이 포유동물의 역할을 대신 할 것이다. 그러나 색소체를 가진 모든 식물이 사라져버린다면 지상의 포유동물 역시 모두 사라질 것이다. 180

 

새로운 진핵세포는 이제 다양해졋다. 어떤 종은 현재 ATP를 생산할 수 있는 두 가지 기본 수단을 가졌다. 그것은 호흡과 광합성이다. 물 속에 부유할 수 있게 된 세포들은 바라 멀리까지 퍼져나갔다. 조류와 식물성 프랑크톤의 형태로 발전한 진핵생물이 대양과 기타 습지들을 점령하게 된 것은 놀아운 일이 아니다. 이제 그들은 물을 떠나서 육지를 점령하고 마침내 거대생물 우주를 형성하는 원시 식물체로 진화하는 시점에 이르렀다. 183

 

9.The symbiotic brain 공생하는 두뇌

2억년 전 중생대 초기. 파충류가 바다와 공중을 차지하고 있는 동안 최초의 포유동물이 진화하다.

 

박테리아가 합병해서 산소와 햇빛을 이용할 수 있는 세포로 발전했을 즈음에 또는 그 직전에, 생물은 기동성이라는 또 하나의 중요한 기능을 가지게 되었다. 커다란 새 세포들에 행동이 민활한 박테리아가 유입되면서 유핵세포가 이동의 편리함(위험을 피하며 먹이와 숙소를 찾을 수 있는)을 즐길 수 있게 된 것이다. 이동의 다른 장점은 서식처를 좀 더 넓은 범위에서 찾을 수 있다는 점, 그리고 유전자 교환을 위한 기회를 좀 더 자주 가질 수 있다는 점이다. 187

 

우리는 진핵세포의 새포 내 또는 세포 외 이동 기능이 또 다른 공생 박테리아가 유입되어 생긴 것이라고 생각한다. 이때 기여한 박테리아는 아마도 민활하게 움직일 수 있는 채찍 모양의 스피로헤타였으리라. 여러 진핵세포들에서 발견되는 아주 작은 채찍 모양의 파상족을 세밀히 관찰하면 그 구조가 모든 생물에서 놀라울 만큼 균일하다는 것을 알 수 있다. 189 

우리가 생각하는 파상족의 공동 조상은 미생물 우주에서 가장 민첩한 박테리아로 자체 추진력을 갖춘, 나사못처럼 생긴 실처럼 가는 스피로헤타이다.(가설) 191 

이 이론이 아니고서는 미생물우주의 형성, 성의 진화, 고등생물에서의 감수분열 등 여러 현상을 설명하기가 곤란하다. 

 

공진화에 성공한 스피로헤타와 원생생물들은 우수한 유영 능력을 갖게 되었다. 따라서 그런 세포는 더욱 많은 먹잇감을 얻을 수 있었고 좀더 자주 번식할 수 있는 등 뚜렷한 장점을 가졌다.  세포의 이동이 잦아지면서 유전정보 교환 역시 빨라졌다. 

 

세포가 어떻게 내부에 스피로헤타적 미세소관을 가지며, 그것으로부터 조직적인 이동을 위한 훌륭한 장치를 만들 수 있었는지는 자연의 가장 불가사의한 비밀 가운데 하나다. 미세소관 시스템이 세포분비, 세포분열, 신경세포의 형성 등에 관여하기 때문에 이에 관해 많은 연구가 되어옴. 미세소관은 암의 발생에 일정 부분 어떤 역할을 하고, 또한 두뇌 발달에도 관여한다. 

 

가장 흥미를 불러 일으키는 미세소관의 역할은 우리 인간을 포함한 모든 동물에서 세포가 분열할 때 나타나는 '염색체 춤'에서 관찰할 수 있다. 197

 

세포 내부에서 유전자를 도입한 결과, 어떤 세포는 세포 외부에 파상족을 갖지 못함으로써 기동성을 잃어버리게 되었다. 세포분열시에 염색체 이동을 위해 고도로 정교한 내부조직을 가지려는 희망과, 그런 기능을 가지면서 동시에 세포 외부에 파상족을 가질 수는 없다는 문제점을 함게 보여줌. 세포채찍 운동을 희생시키지 않으면서 어떻게 유사분열을 유지할 수 있는가하는 문제, 이 문제를 해결할 수 있었던 많은 생물종들은 오늘날까지 번성했다. 어떤 생물은 정자 생성시에만 파상족을 만드는데 그러다 마침내 그들의 일부가 식물체로 진화했다. 정자 고리는 파상족이기 때문에 그 세포 자체는 유사분열로 증식할 수 없다. 비록 번식의 주체이기는 하지만 파상족이 없는 난자에 정자를 진입시키고 죽는 것이 정자 꼬리의 숙명이다. 201 

 

파상족을 가진 세포는 그대로 남아 있지만 그 세포에 붙어 있는 다른 세포는 유사분열을 할 수 있는 생물체가 나타났다. 파상족 하나로 두 세포를 동시에 이동시킬 수 있게 되었던 것. 그런 세포 분화의 혁신은 생물이 구조적 복합성을 발전시킬 수 있는 새로운 전기를 마련했다. 이제부터 진화하는 생물은 배세포와 체세포를 함께 소유하게 되었다. 배세포는 오직 생식 목적을 위해서만 존재하며 다세포로 구성되는 몸체는 무수히 많은 특별한 기능을 위해 고도로 분화되었다. 우리의 몸 세포들은 모두 똑같은 유전자를 지니고 있지만 오직 배세포(정자와 난자세포)만이 후손을 만들 수 있다. 203

 

생물의 몸체는 유전자를 규제하는 데 전체주의자라 할 수 있다. 한 세포가 일단 근육세포로 결정되면 그 세포는 영원히 근육세포로 남는다. 생물체 내에서 그런 영구적인 역할 분담의 원리를 따르지 않는 유일한 예외가 바로 암세포이다. 

암세포로의 발전은 질병이라기보다는 시기를 놓친 과거 회귀라는 것이 더 적당한 설명일지 모른다.  

 

뇌세포 속에 미세소관(신경소관)이 풍부하게 존재한다는 증거 외에도 기타 여러 증거들은 스피로헤타성 구조물이 뇌세포의 실체라는 것을 보여준다. 일단 성숙한 뇌세포의 유일한 기능은 신호를 받아서 전달하는 역할이다. 마치 미세소관들이 처음에는 세포 추진체였다가 염색체의 이동수단이 되었듯이, 그 후에는 사고 기능을 떠맡기 위해서 앞의 두 기능을 빼앗겼던 것 같다. 만약 스피로헤타가 두뇌세포와 신경세포의 진정한 조상이라면 사고 개념과 사고의 전달은 박테리아 속에 이미 잠재해 있는 화학적 물리적인 기능에서 나오는 것이라고 할 수 있다. 

 

아인슈타인이 자신의 사고 과정을 설명하기 위해 자크 하다마드에게 보낸 편지 내용 속에는, 그가 물리적 세계를 추구하기 위해 비언어적 기호, 즉 '재현 가능한 요소들'이라는 추상적 언어를 사용했다고 적혀 있다. 아인슈타인 두뇌의 '재현가능한 요소들'(자발적으로 재현되거나 결합될 수 있는 어떤 기호들과 다소 분명한 영상들)은 30억 년 전 혐기성 환경 조건에서 번성했던 스피로헤타가 다른 형태로 나타난 것이리라. 각자의 사고 그 자체가 초생물적이며 동시에 집합적 현상의 한 부분이 아닐까? 

 

미생물우주에 대한 연구가 활발해지면서 우리는 인간의 능력이 다른 현상과 직접 관련되어 성장한다는 것을 점점 더 인지하게 되었다. 자연은 명백히 일종의 포용적인 지성을 가졌다. 지극히 작은 한 부분에 불과한 생물권에 견주어 생각할 때 우리의 지능은 언제나 미약할 수밖에 없다. 하지만 우리는 진화의 일반적인 경로에서 결코 벗어나 있지 않으며 물질, 에너지, 정보 전달과 유출입 등에서도 고립되어 있지 않다. 또 우리의 사고 기능은 이전 생물들의 업적과 분리되지도, 유리되지도 않는다. 우리가 즐겨 자랑하는 인류의 발명품들은 우리의 지구 형제인 다른 생물들이 이미 활용했던 것에 지나지 않는다. 그런데 어떻게 사고가 예외일 수 있겠는가?  

 

한때 현미졍적 스피로헤타들은 자신의 생존을 위해서 맹렬히 유영해야 했을 것. 그러다가 그들은 수억 년의 세월이 흐른 뒤에 드디어 '두뇌'라는 기관을 만들어냈다. 뉴클레오티드와 단백질 유물들은 이제 고도로 복잡하게 구성된 박테리아 연합체, 즉 인간의 몸체의 활동을 인지하고 통제하고 있다. 이제 인류는 마을과 도시, 그리고 전자기적 통신 네트워크에 파묻혀 안주하면서 마치 과거에 스피로헤타의 결연한 유영에서 사고 능력이 탄생햇듯이, 그렇게 자신의 사고 영역을 넘어서는 새로운 네트워크 건설에 막 착수하고 있는 것인지도 모른다. 209 

 

 

 

9.The riddle of sex 성의 수수께끼

7000만 년전, 후생대 후기. 미생물우주가 거대 파충류, 거대한 삼림, 미생물의 탄산칼슘 껍질로 만들어진 웅장한 백악 절벽 등 여러 형태로 확장되다. 

 

생물학적 관점에서 성sex이란 새로운 개체를 창조하기 위해 한 가지 근원 이상으로부터 얻은 유전물질을 단순히 결합시키는 것에 불과하다. 성은 교미와는 상관이 없으며 또 본질적으로 생식이라든지, 남성이니 여성이니 하는 성gender과도 무관하다. 이러한 정의에 따르면 바이러스, 박테리아, 또는 기타 여러 근원에서 세포 속으로 핵산(유전물질)이 옮겨지는 현상이 모두 성이다. 심지어 우리가 인플루엔자 바이러스에 전염되는 것도 유전물질이 우리 몸 세포 속으로 들어오는 현상이므로 성이라고 할 수 있다. 공생은 '의사 성'으로 간주할 수 있다. 215

 

현대의 우리에게까지 이르는 오랜 진화 행로에서 두 가지 유별난 사건이 일어났었는데 그 둘은 서로 관련 없는 별개의 것이었지만 궁극적으로 서로 연계해서 작용하게 되었다. 그 한 가지 사건은 자세포의 핵에서는 염색체 수 감소였고, 다른 한 가지는 세포와 핵의 융합이었다. 이 두 과정은 서로 전혀 관계가 없는 우연한 사건이었고 처음에는 생식과 아무런 관련도 없었다. 두 개 근원으로부터 오는 유전물질을 결합시키는 이 특수한 예는 생식 메커니즘과 연결되어서 이후부터의 진화과정에서 중요한 역할을 하게 된 유성생식으로 발전했다. 216

 

생물학적으로 양성생식은 여전히 에너지와 시간 낭비에 불과하다. 

 

배우자형이라든지 또는 소위 젠더로 일컬어지는 암수 구별은 실제로는 나중에 나타난 진화의 정교한 산물이었다. 

 

양성생식 과정의 수수께끼. 왜 두 반쪽이 서로 결합해서 필연적으로 다시 두 반쪽을 만들게 되는 온전한 한 개를 만들어야만 할까? 우리는 감수분열, 즉 반수체(원래의 체세포가 가진 염색체의 반만을 가진 세포)를 만드는 메커니즘이 과거 생물에게 커다란 위협이 되었던 기아에서 발단햇을 것으로 추정한다. 

 

잡아먹힌 세포가 완전히 소화되지 않아서 포식세포가 두 세트의 유전물질을 갖게 되었으리라. 이러한 현상을 배수체 상태라고 부른다. 배수체는 본질상 비정상적인, 과도하게 증가한 세포 상태를 의미한다. 이러한 비정상 상태를 정상 상태로 되돌리기 위해서 세포는 염색체 증가 과정을 역전시킬 수 있는 수단을 찾아야만 했다. 배수체 세포가 다시 분열할 때 그 자손이 자신이 가진 염색체의 반만을 갖게 하기 위해 발전시킨 수단이 곧 감수분열이다. 

 

어떤 세포는 만족스러운 성장을 위해서 감수분열과 세포융합을 번갈아가면서 할 수 있도록 발전했다. 이런 기능을 더욱 복잡하게 할 수 있게 한 특별한 기능이 바로 유성생식이다. 그래서 유성생식, 즉 양성생식이 시작되었다. 

 

감수분열 + 수정 

원생생물의 동족잡아먹기 -> 스피로헤타적 체세포분열 방법이 이미 정착된 후에는 감수분열 수단을 갖게 됨. 

 

동족잡아먹기, 세포핵 융합, 세포소기관 복제의 부정확성, 한때는 반수체를 선호했다가 또 어떤 때는 배수체를 선호하는 환경의 규칙적인 변화 등은 모두 세포가 사멸하는 결과를 낳았다. 그런 여건들 속에서 생존할 수 있기 위해서는 우회적인 길을 갈 수밖에 없었다. 그것은 유성생식에 의존하는 방법이었다. 

 

유성생식으로 번식하는 생물은 환경과 조화를 잘 이루고, 다른 생물과 함게 공진하함으로써 번성할 수 있는 계기를 얻을 수 있었을 것. 예.인동덩굴 + 벌새, 용설란 + 박쥐, 

 

우리나 우리와 유사한 생물들(유성생식을 하는)은 박테리아 같은 비감수분열적 생물들과는 매우 다른 톡득한 지위를 차지함. 이들의 개체 발생과 성장에는 좀더 긴 시간이 필요하고, 아마도 순환적으로 변화하는 환경 조건에 좀더 적합할 지모른다. 또 구조가 복잡한 생물은 정자와 난자가 융합해서 수태가 이루어지는 순간부터 매우 복잡한 발생 단계를 거쳐야하기 때문에 자신의 존재와 죽음에 대해 특별한 의미를 갇게 된다. 그들은 잠재적으로 불멸성을 가지는 유전자를 난자와 정자라는 서로 분리된 형태로 보전한다. 그리고 각각의 생물체들로 생활하면서 다세포들이 다시 만나서 수정하여 잉여세포를 가진 몸체를 형성하고, 그 몸체는 각각 본질적으로는 여전히 미생물이라 할 수 있는 존재를 전파하기 위하 매개체로서 요구받지 않은 임무를 수행한 후에 결국은 죽게 된다. 

 

죽음과 존재의 문제는 우리가 양쪽 부모에게서 얻는 각각 다른 유전자가 상호 보완하는 데 좌우되기보다는 감수분열 자체의 과정에 많이 좌우된다. 감수분열은 중요한 각각의 유전자 중 적어도 한세트를 다른 세대로 전달하는 중요한 도구이다. 생물의 복잡성이 새로운 유전자 유입에 의해 유지되는 것이 아니라, 감수분열에 의해 유지된다. 예. 섬모층, 자가수정되어서 새로운 세포를 형성하기도 하는데, 이때 만들어지는 세포는 배우자와의 수정으로 형성되는 즉 유전자의 반을 다른 세포에게서 얻는 세포들 못지 않았다. 마찬가지로 처녀생식을 하는 동물들은 배우자가 필요하지 않지만 반드시 감수분열 과정을 거쳐서 생식한다. 

 

사람들은 성과 생식을 함께 묶어서 생각하는경향이 있다. 유성 생식의 세 요소를 이제는 한데 합쳐 이해하지만 과거에는 각각 별개의 것으로 취급했다는 점을 기억하면 앞으로도 이해하는데 도움이 될 것. 염색체 감소, 두 근원으로부터 오는 핵의 융합, 다세포 생물의 생식에서 그런 과정이 순환적으로 연계되어 있다는 점은, 적어도 과거 한때 그것들이 분명히 서로 별도의 과정이었음을 말해준다. 225 

 

원생생물, 한 세트의 염색체로 삶 -> 보완적으로 필요한 수정(12억년 전) -> 수정이 배의 발생과 연결됨(동물세계, 7억년 전) -> 생식이 수정과 특별히 밀접히 관련됨(포유동물, 2억 2,500만년 전)

 

생물학자들은 오랫동안 성이 다양성 증진, 즉 자손을 새롭게 하도록 증진시키기 때문에 지속되는 것으로 생각해왔다. 이런 다양성 때문에 그동안 유성생식을 하는 생물은 무성생식을 하는 생물들보다 더 신속하게 환경 변화에 적응할 수 있다고 생각했다. 그런데 이런 이론이 정당하다는 증거는 어디에도 없다. 환경이 바뀜에 따라서 무성적 개체가 성을 지니는 개체와 비슷하거나 더 많아지는 현상을 관찰함.

 

감수분열적 성의 형태는 우리가 그렇게 되도록 창안한 그런 대단한 과정이 아니다. 이는 생물권적인 입장에서 본다면 박테리아적 성보다 훨씬 덜 중요하다고 할 수 있다. 박테리아적 성은 우리가 감기에 쉽게 걸리는 현상에서도 알 수 있듯이, 미생물이 새로운 유전물질을 받아들여서 신속하게 계속 생존할 수 있도록 하는 전략이다. 생존을 지탱하는 것은 암컷과 수컷이라는 양성을 갖는다는 사실이 아니라 그것이 감수분열이라는 사실이다. 세포 메커니즘으로서의 감수분열이 복잡한 동물의 진화에 필수적이다. 심지어 한 개의 식물 세포를 주의 깊게 복제만 해도 고도로 다양한 자손들을 생산할 수 있다. 실제로 고등생물에서는 세포 내 다양성을 증진할 수 있는 수단들이 너무 많아서 그것에 너무 치우지지 않게 하는 방법을 모색해야 할 지경. 감수분열은 다양성을 증진하는 수단이라기보다는, 다양성을 조절해서 안정되게 하는 수단이다.   227

 

감수분열, 즉 염색체가 서로 쌍을 이루고 특별한 RNA, DNA, 단백질 등이 합성되는 그 과정은 점호를 하거나 창고의 재고 조사를 하는 것과 비슷하다. 그 과정은 고등생물에서 배 발생이라 할 수 있는 다세포화가 시작되기 이전에 세포 내의 미토콘드리아와 색소체의 것을 포함해서 모든 유전자가 제대로 되어 있는지를 확인하는 메커니즘이라고 볼 수 있다. 결구 동물 세포와 식물 세포는 모두 각 세대에서 한 개의 유핵세포 일단 복귀하는셈. 227 

 

인간은 성에 몰입했을 때 쾌락을 느끼기 때문에 성에 강박관념을 가진다. 그러나 성행위의 배후에는 생식이라는 세포적 절박성이 놓여 있다. 만약 복제와 같은, 양쪽 부모의 성을 무시하는 '지름길'이 발달된다면, 고등생물은 이 새로운 수단을 이용하더라도 충분히 다양성을 보이면서 생식을 빠르게 수행할 수 있을 것이다.

 

 

11.Late bloomers; animals and plants 동식물의 뒤늦은 번성

5000만년 전 신생대 초기. 포유동물과 미생물이 연합해서 극지방, 나무 꼭대기, 고산 지대 등 사방으로 거주 영역을 확대하다.

 

현존하는 동물 중 가장 원시적 인 것, 트리코플랙스

9+2 배열의 미세소관 구조의 세포채찍을 가진 유핵세포들이 엉성하게 한데 뭉친 상태. 정자와 난자를 가져서 수정란을 형성하며 그 수정란은 배 세포군을 형성하기에 동물임은 분명함. 

 

세포채찍을 가진 원생생물이 처음으로 다른 세포와 연합해서 자신과 함께 다른 세포까지 이동시킬 수 있게 되자 두번째 세포는 미세소관 구조물을 다른 목적으로 사용할 수 있게 되었다. 이렇게 해서 동물로 나아가는 진화의 길이 열림. 바로 이것이 세포분화의 시작으로, 동물은 그로부터 고등 예술의 기능을 획득하게 됨. 어떤 세포는 물에서 수영을 즐길 수 있게 되었고, 어떤 세포는 유사분열과 감수분열 기능을 함께 가지게 되었고, 어떤 세포들은 외부세계의 상태를 감지할 수 있는 스피로헤타 구조물을 형성했다. 촉각세포, 평형세포, 신장세포, 두뇌세포, 기계수용기, 후각세포 등은 일단 성숙한 후에는 결코 분열되지 않는다. 아마도 세포가 자신의 미세소관을 유사분열시 방추사로 활용하지 않아도 좋게 되자 다른 특별한 목적으로 사용하게 되었기 때문. 

 

세포분열 과정에서 자세포가 만들어졌지만 서로 떨어지지 않고 붙어 있게 되는 이리은 진화 과정에서 일상적으로 타나난다. 이러저러한 종류의 다세포화는 생물 발달사에서 나타났고 그 결과 명백한 세포적 계획에 의하여 더 크고, 더 복잡한 생물체로 점점 발전했다. 동물과 식물이 단지 다세포적인 구조라고 해서 기타 생물과 구별되는 것은 아니다. 

 

세 차례에 걸쳐서 원생생물 조직화가 특별히 성공적으로 진행되어 오늘날의 동물군, 식물군, 균류라는 고귀한 세 생물계를 낳았다. 

 

박테리아, 원생생물, 균류, 식물, 동물의 다섯 생물계는 모두 다세포적 생물들을 포함한다. 그러나 앞의 네 생물계의 다세포생물은 몸체를 구성하는 세포들 사이의 소통이 최소한에 그칠 뿐이다. 반면에 동물계에서는 다세포화와 세포들 사이의상호작용이 전문화되었다. 동물체의 다세포화는 특별히 잘 세분되어서 조직화되었다. 배를 형성하는 세포들의 집합체라 할 수 있는 포배와 함께 이런 신비스러운 세포결합은 동물체를 의미하는 진정한 표징이다. 

 

원생대 중기, 약 10억년 전부터 최초의 동물들에서 동물적인 특성이 크게 발달하기 시작했다. 마치 그물의 눈처럼 촘촘히 엮여 있는 거대한 미생물 공동체 속에서 강력한 진화학적 상호작용에 의해서 한 무리의 세포들이 상호 조화하고 조절할 수 있는 기능을 가지게 되었다는 사실은 거의 믿어지지 않을 정도로 놀라운 일. 

 

최초의 식물 선조라할 수 있는 조류는 엽록체가 풍부한 세포들로 여러 세포가 길게 연결되어 사슬 형태를 이루었다. 식물 포자들은 약 4억 6000년 전에 처음으로 육상에 진출함. 동물이 본격적으로 진화한 것은 약 7억년 전. 하지만 육상으로 진출한 것은 4억 2500년전, 식물보다 늦었음. 살아남을수 있게 된 일부 조류가 번식을 거듭해서 초기 식물들(오늘날 이끼류나 태류와 비슷한)이 되었다. 조류는 몸속에 수분을 유지함으로써 육상식물로 진화할 수 있었다. 이 최초의 식물들은 두 가닥의 꼬리를 가진 자신의 정자들을 난자로 유영시키기 위해 액체상의 매질이 필요했다. 모체 조직세포들의 보호벽 속에서 수정란이 배로 발생하는 메커니즘 덕에 이 식물들은 다세포체 원생생물과 구분되어 진정한 식물이라 불릴 수 있었다. 원시 식물은 리그닌이라는 세포벽 구성물질을 만듬. 도관조직이라는 구조가 발달함. 유관속의 새로운 식물은 자신의 세포 속에 한 세트가 아닌 두 세트의 염색체를 가짐으로써 자신의 선조들과 구별됨. 식물이 이러한 과정을 거쳐 육상세계를 정복할 수 있게 된 것은 미생물과 나눈 공생작용 덕이 클 것. 최초의 식물이 조류와 공팡이의 공생관계에서 비롯했을 거라 추측함. 오늘날 육상식물의 95퍼센트가 뿌리혹박테리아라는 사실상의 곰팡이와 공생관계를 맺음. 

 

식물이 새로운 육상 환경에서 직면했던 가장 큰 문제는 수분 부족이었다. 식물은 그 해결책으로 종자를 발전시켰다. 외부 환경에 저항성을 가진 씨앗은 식물의 배가 발생하기에 가정 적절한 시간이 될 때까지 수분을 저장하는 역할을 했다. 이런 발명품이 포유동물의 경우에도 적용될 수 있었다면 그 진가가 더욱 빛날 수 있었으리라. 

 

원시 삼림은 거대한 '씨앗을 가진 고사리류'로 이루어졌음. 약 2억 2500만년 전에 씨앗고사리의 후손인 침엽수, 즉 구과 식물이 나타나서 최초의 초식성 공룡들에게 먹이를 제공했다. 추위에 강한 침엽수들은 뿌리에 곰팡이의 공생체를 풍부하게 가지면서, 이제까지 식물이 자랄 수 없었던 고산지내나 위도가 더 놓은 지역으로 생활영역을 넓혀갔다 . 

 

침엽수의 후계자는 꽃피는 식물들이었다. 현화식물은 이미 1억 2300만년 전 쯤에 진화했고, 곧이어 약 1억 1400만년 전에 이르러서는 전 세계의 모든 지역에 퍼져 있었음. 현화식물의 진화는 처음부터 동물의 진화와 나란히 진행되었다. 오랜 동식물 관계에서 나온 하나의 표현임. 곤충과 꽃. 새와 포유동물과 식물, 알을 낳는 온혈동물과 작은 유대류 같은 원시 포유동물이 현화식물이 출현했던 약 1억 2500년 전에 처음으로 진화를 시작했다는 것은 결코 우연이 아님. 이 포유동물이 식물성 먹이를 선호했던 습성 덕분에 분명 피자식물(겉씨식물)의 씨들이 널리 퍼졌을 것. 우리보다 먼저 육상에 출현햇던 식물은 자신이 가질 수 없었던 이동 능력을 동물에게서 빌리기 위해 그들을 유혹하는 수단을 발전시켰던 셈. 243   

 

식물은 중추신경계와 두뇌 조직을 갖고 있지 않다. 대신 그들은 우리 것을 차용한다. 식물은 대뇌피질의 배열보다는 광합성 화학과 유전자 계획에 의해 주도되는 전략적인 지능을 가져서 동물들로 하여금 자신들을 위해 행동하도록 통제한다. 이러한 유별난 식물체의 지혜의 이면에는 과연 무엇이 존재할 까? 그것은 고대 미생물우주 그 이하도 그 이상도 아니다. 미생물이 엽록체, 미토콘드리아, 스피로헤타적 이동 조직의 흔적물등의 형태로 나타나서 식물적 성공의 기반이 된 것. 

 

동물은 식물보다 일찍 진화했는데도 자신의 빈약한 유산(미토콘드리아와 스피로헤타적 조직은 있었지만 엽록체는 없었다)때문에 3500만 년이나 늦게 육상에 도작했다. 

 

최초의 원시 동물군이 비록 화석화되지는 못했지만 실제로는 존재했음이 분명하다. 원시 동물들은 몸체가 단단한 부분이 없고 또 내부 골격도 제대로 갖추지못해서 마치 대부분의 원생생물처럼 죽으면 완전히 분해되고 말았다. 캄브리아기의 시작은 지금으로부터 약 5억 8천만 년 전으로, 이는 현대의 우리가 살고 있는 시대인 현생누대의 첫 장을 의미한다. 캄브리아기 동안에는 화석으로 나타나는 생물상이 매우 명확하고 전세계적으로 풍부하게 출현해서 오랫동안 학자들은 생물이 이때야 비로소 나타난 것으로 생각했다. 하지만 오늘날에는 생물이 삼엽층이나 그와 비슷한 현생누대의 잘 발달된 동물들에서 갑자기 출현한 것이 아니라는 사실을 잘 알고 있다. 현생누대 시대에는 골격과 조깨껍질, 견고한 외피, 기타 여러 단단한 부분들이 발달하기 시작했는데, 이는 외부의 험한 환경과 포식자들의 공격으로부터 동물이 자신을 보호하기 위한 것이었다. 

 

그러나 오늘날 우리는 박테리아, 원생생물, 에디아카라 동물군 화석 등을 발견함으로써 캄브리아기 암석에서 보이는 생물의 '돌연한 출현'은 환상에 불과하며, 그 당시에는 단단한 외피를 가진 동물들이 갑자기 번성했을 뿐이라는 사실을 명백히 인정한다. 우리 조상들은 동물들이 외피와 골격을 형성하기 훨씬 이전인 약 30억년 전에 지상에 출현했다. 249 

 

캄브리아기 시대의 모든 종은 오늘날의 생물종들과 세부적으로는 전혀 달랐다. 그때의 어느 한 종도 오늘날까지 살아 있는 것은 없다. 홍합류, 바닷가재, 굴, 대합조개, 게 등은 당시에 전혀 존재하지 않았다. 그때까지는 한 마리의 물고기도 나타나지 않았다. 그 대신 물결 모양의 운동을 하는 벌레 집단. 마법사의 모자 처럼 생긱 원시 해면동물류, 괴이하게 보이는 층곤충류, 완족류 일부, 산호류, 해면 등이 크게 번성했다. 크기가 거대하고 파상운동을 하는 둥근 모양의 해양동물의 모든 종류가 번성해서 그 시대 바닷 속을 누볐을 것. 그들중에는 환경에 적응할 수 있었던 종들은 마침내 뭍에 오를 수 있게 되었다. 

 

육상으로의 이주와 새로운 환경에서의 번식은 동물들에게 큰 도전이었다. 부력 결손을 보완하기 위해 동물들은 더 강인한 근육과 튼튼한 골격 배열을 갖추어야만 했다. 대기 중에서 기능을 발휘할 수 잇는 호흡기관을 찾추는 것도 절발학 문제였다. 또 동물들은 지상에 직접 내리쬐는 강력한 태양빛을 견디기 위해 가죽껍질, 표피, 각질 등 보호용 외피가 필요했다. 가장 심각한 위협은 건조함이었다. 이를 극복하기 위해 동물들은 체내에 수분을 유지할 수 있는 장치를 발전시켰고 그렇게 하지 못한 일부 동물들의 운명은 그리 밝지 못했다. 

 

동물들이 육상으로 진출하게 된 동기는 동물들이 생활하던 해양의 일부에서 물이 주기적으로 빠져나가는 지질학적 대변동이 일어났기 때문. 해안에 상륙했던 고대의 수중 동물 중에서도 오직 몇 개 문에 속한 동물만이 육상생활에 성공함. 극히 일부의 연체동물, 환형동물 일부 우리 인간이 속한 척삭동물문 중 일부. 

 

척삭동물은 몸체의 등 부분에 관 모양의 신경조직이 있고, 생활사 중 어느 한때 아가미 구멍을 발전시키는데, 이 모두는 그들이 해양성 선조에서 기원한다는 것을 증명한다. 우리 인간은 척삭동물문의 한 아문인 척추동물아문에 속한다. 척삭동물문의 여섯 강(경골어류, 연골어류, 양서류, 파충류, 조류, 포유동물) 중에서 가장 최근에 진화한 세 강(파충류, 조류 포유동물)만이 생활사의 일부를 물속에서 보내야 하는 불편을 완전히 넘어서는데 성공했다. 

 

현재 생존하는 동물등 중에서 조상이 바다에서 기원하고 몸체의 일부가 단단하고  또 한때 육상동물로 진화했다가 다시 해양으로 되돌아간 종류는 의외로 많다. 진화학적으로 물고기와는 전혀 관련없는 물개, 강치, 돌고래, 고래 등의 선조는 육상생활을 영위하던 네발짐승들에게서 진화했다. 육상생물은 모두 수중에서 생활하던 선조에게서 진화했다. 수정을 한다는 것은 모든 현대 동물이 공동의 해양성 조상을 자졌다는 사실을 말한다. 동물 탄생의 본질적인 행위는 지금도 여전히 물속에서 진행된다. 바다나 강, 연못, 생물체 내의 조직액 등으로 인해 정자와 난자는 항상 수분이 있는 환경에서 만나는 것이다. 

 

어떤 동물도 수분이 충분한 미생물우주와 완전히 유리되지 못했다. 포배와 배는 아직도 자궁 안의 태곳적 수분과 부력 속에서 성장한다. 수분을 발산하지 못하는 조개 껍질과 거북껍질은 원시의 환경을 체내에 보전하는 수단이다. 바닷물과 혈액의 염분 농도는 실제로 거의 동일하다. 우리 신체 조직 속의 나트륨, 칼륨, 기타 염화물 조성은 흥미롭게도 전 세계 해양 속 조성과 매우 유사하다. 이런 염분은 동물이 바다를 떠나 육상으로 험난한 여행을 시작할 때 그들과 함께 떠나온 화합물들이다. 우리가 더울 때 흘리는 땀과 슬플 때 흘리는 눈물 역시 근본적으로 바닷물과 같은 성분이다.  

 

동물이 육상으로 이주하면서 겪어야 했던 혹독한 고난의 여정을 우리 몸의 한 구성 원소인 칼슘에서 엿볼 수 있다. 칼슘은 수많은 장엄한 생물학적 구조물을 형성하는 데 긴요한 재료다. 진핵세포의 세포질 용액 속에 포함된 칼슘의 양은 언제나 천만분의 1정도의 농도를 유지한다. 칼슘은 모든 진핵세포의 물질대사에서 중추 역할을 담당함. 이것은 아메바적 세포 이동, 세포 분비, 미세소관 형성, 세포 유착 등의 기능에 필수적 존재다. 두뇌 속 신경세포에 의해 전달되는 전기화학적 신호의  '화학적' 부분은 주로 칼슘에 의한 것이다. 두뇌 속의 뉴런 조직망은 칼슘에 크게 의존한다. 약 6억 2000만 년전에 이르러 비로소 최초의 동물 두뇌가 진하되기 시작했다. 

 

원시 동물들에게 칼슘이 특히 중요했던 이유는 칼슘이 분명히 근육운동에 이용되었기때문. 진핵세포들에 의해 사용되고 남은 잉여 칼슘은 외부로 유출되거나 용액 속에서 무해한 상태로 축적되어야만했다. 캄브리아기 이래로 생물은 치아와 뼈 형태를 만드는 인산칼슘이나 백악 껍질을 형성하는 탄산칼슘을 축적할 수 있는 길을 열었다. 

 

아가미 => 허파조직이 진화해 양서류, 파충류, 포유류 등이 척삭동물에게서 나타남. 

 

동식물 진화와 육상으로의 진출을 다룬 대부분의 책들에서는 균류의 역할을 무시하는 경향이 있다. 균류는 진핵세포의 진화에서 동물 및 식물에 이어 세번째 대집단이다. 균류는 포자에서 발생하여 균사라고 부르는 홀쭉한 관으로 자라나는데, 위가 있는 동물들과는달리 곰팡이는 먹이를 몸체의 외부에서 소화한다. 광합성이나 포식에 의하지 않고 대신 화학물질을 써 영양분을 흡수한다. 곰팡이, 그물버섯, 송로버섯, 효모, 버섯 등이 균류의 대표적 예. 식물에 가깝다. 

 

식물과 곰팡이들이 서로 성장 속도를조절하기 위해서 또는 동물 포식자를 통제하기 위해서 알칼로이드 화합물을 발전시켰던 것은 오늘날의 현실에 비춰본다면 화학무기 경쟁이라고 할 만하다. 또한 이런관계는 다른 한판으로 미생물우주의 공생관계를 연상시킨다. 곰팡이이는 식물 질병의 주 원인이면서도 식물체 생장에 필수적이다. 포식자와 피식자 사이의 험악한 관계는 때때로 좀 더 대규모 공생관계의 한 부분으로 간주할 수 있음. 포식자를 죽일 수 있는 유독물질 발산은 피식자에게 먹이 제공이 허용되는 범위 내에서 포식자의 성장을 규제할 수 있기 때문에 포식자에에게도 유리하다. 263    

 

중요한 점은 외부 골격과 같이 태곳적 환경을 유지할 수 있고 수분 발산을 방지할 수 있는 장치를 가짐으로써 미생물이 동물 형태로 번성하게 되었다는 사실이다. ... 미생물이 동물, 식물, 균류라는 제각기 다른 외형을 갖추고 건조한 육상 환경으로 진출하는 길을 열었던 것. 265

 

 

12.Ecocentric man 이기적 인간

300만년전 신생대 후기. 밀집한 박테이아에서 유래한 원인의 신경조직 덕분에 도구를 사용할 수 있게 되다.

 

인간은 절대적으로 이기주의자다. 인류는 진화계통수에서 가장 최근에 갈라져 나온 한 가지에 불과과하다는 다윈의 증명에도 불구하고 많은 사람들은 여전히 인간이 다른 모든 생물보다 생물학적으로 월등하다고 믿는다. 

 

인간이 진화 발전의 정상을 대표하지 않는다. 다만 인간은 진화 역사에서 가장 최근에 나타난 존재일 뿐. 생물의 역사에서 80퍼센트는 미생물의 역사이다. 우리는 약 20억년 전 대기 중에 산소가 축적될 때 출현했던, 산소를 사용해서 물질대사를 할 수 있었던 박테리아와 기타 여러 박테리아들로 구성된 재조함물에 불과하다.

 

인간은 지극히 특별한 존재도, 홀로 동떨어진 존재도 아니다. 우리는 생물계의 지혜를 받은 존재에 불과하다. 우리가 유전공학을 창조한 것이 아니다. 차라리 인간은 자신을 박테리아 생활사에 은근히 맡겨서 오랫동안 그들의 방법으로 유전자를 교환하고 복사하게 했다고 하는 것이 더 타당하다. 

 

문자 ,반도체 문명 우리가 그토록 자랑하는 기술 진보 역시 실제로는 '우리 자신'의 재산으로 주장하기 곤란함. 그것들은 모든 생물권, 즉 '모든' 생물이 상호 연계해있는 총체로서의 생물 환경에서부터 온 것이다. 우리에게 속한 것이 아니라 생물권 그 자체에 속한 것이다. 

 

지성이 스피로헤타적 속성에서 나온다는 우리 이론에 의한다면, 고도의 기술, 그것은 우리 고유의 것이 아니라 진실로 이 지구의 것이다. 우리는 우리 자신을 다른 생물과 분리하고 그들에게서 이익을 취하는 데 크게 성공했다. 그렇지만 이런 상황이 오래 지속될 수는 없을 것. 진화에서 공생의 원리는 인간이 아직도 침략적인 '기생' 단계에 있음을 시사한다. 또 이는 우리가 진화적으로 오래 번영하기 위해서는 조급해하지 말고, 다른 생물들과 공유하며, 그들과 재결합해야만 한다는 교훈을 준다. 

 

최근 약 5억 년 동안에는 전후 네 차례에 걸쳐서 대멸종 사건이 있었다. 통계적으로 대멸종이 2600만년마다 발생한다고 되있어. 그 원인이 무엇이든 그러한 주기적인 대재난에서 생존할 수 있었던 생물 자손이 현재의 지구를 물려받게 된 것. 

 

 

계통파충류에서 출발했던 원시 포유동물이 마침내 자신의 선조가 갖지 못했던, 추위에 적응할 수 있는 능력을 지니게 된 것. 야행적 성격을 가짐으로써, 대낮 태양열에 의존하는 것을 청산할 수 있었던 새로운 동물들은 지구의 북쪽과 남쪽으로 퍼졌다. 자신의 체온을 유지하기 위한 수단을 더욱 발전시켰다. 깃털, 털이라고 부르는 피부세포의 단백질 실, 

 

포유동물이 파충류에서 진화하면서 암컷들은 더 이상 자신의 수정란을 땅 속의 구멍이이나 대기 중에 노출된 둥지 속에 방치할 수 없게 되었다. 대신 그들은 따뜻한 모체의 태반 속에서 새끼를 양육했다. 새끼는 태어난 후에도 어미의 허리 부분에 있는 땀샘에서 분비되는 액체를 먹이로 핥아먹었다. 이렇게 해서 발달한 땀샘이 곧 젖 가슴이고, 영양분이 많은 땀은 바로 칼슘이 풍부한 액체, 즉 젖이 되었다. 

 

약 2억년 전 새로운 동물이 진화하던 초기 시대부터 포유동물과 조류들은 새끼를 양육하는 방법의 차이에 의해 자신들의 선조인 파충류와 뚜렷이 구별됨. 

 

약 6600만 년 전부터 신생대가 열렸는데 그즈음에 나타난 영장류는 몸집이 작고 교활한 동물로 재빠르게 행동해서 포식자를 피할 수 있었다. 곤충을 먹이로 삼았던 영장류의 일부는 변형된 발톱으로 나무가지에 매달릴 수 있었는데, 오늘날 그 유물로 인간은 손톱과 발톱을 갖게 됨. 

 

원시 영장류 = 원원류, 최초의 원숭이들보다 먼저 나타남.

우리 인간을 제외한 오늘날 모든 영장류는 채식주의자이거나 곤충 포식자다. 우리 인간은 영장류 중에서 유일하게 육식주의자다. 육식습성은 진화 역사에서 최근에 획득한 관습으로 추즉됨. 

 

오늘날 인간의 태아 발생 과정에서는 일상생활에 불필요한 꼬리 흔적이 나타남. 과거 나무 위에서 생활하던 영장류의 잔재를 일시적으로나마 가지고 있는 것. 

 

최초의 영장류는 대부분 나무에 매달려서 생활하던 겁쟁이들이었음이 분명. 협동적 사회생활을 지향하는 단계가 열린 것. 나무와 열매가 부족하면 자주 땅으로 내려와야 했다. 일단 땅에 내려섰을 때는 키를 높게 해서 사방을 경계해야 했고, 그 결과 자립 자세를 더 좋아했다. 자유로워진 손으로 식물의 뿌리를 캐고, 돌을 던지고, 나뭇가지를 무기처럼 휘드르고, 무엇을 만들거나 찾아낼 수 있었다. 

 

발육이 부진한 원숭이, 발육이 지연됨으로써 우리는 좀 더 교활해질 수 있는 시간을 벌게 되었다.  침팬지나 오랑우탄의 새끼가 어미 지궁 속에서 안락하게 지내는 동안 인간 아기는 태어나서 '두되를 발전시키는' 훈련을 쌓게 되는 것. 289 

 

그런데 왜 진화방향이 인간에게서는 퇴행적으로 나타나게 되었을을까? 직립자세가 두뇌용량 증가보다 먼저다. 미성숙한 아기를 낳는 것은 그들의 머리가 작았기 때문에 훨씬 쉬웠을 것이다. 조산으로 태어나고 자라 연을 맺은 유인원 부부는 타 종족들보다 덜 성숙한, 따라서 지적으로 발달 가능성이 더 큰 아기를 낳았을 것. 

 

조산을 선호하는 유전적 경향에서 비롯된 자연선택 압력은 조산을 더욱 촉진하고 조산된 아이가 더욱 많은 돌연변이를 발현할 수 있게 했다. 그런 유인원은 두뇌가 더 큰, 다른 유인원보다 더 지적인, 그렇지만 발육이 더 부진한 아기를 낳았다. 

 

아기의 허약성으로부터 가족의 중요성이 강조되었고, 또 여기에서 문명이 탄생했다. 여성은 머리가 커다란 남성을 원했고 남성은 골반이 넒은 여성을 원했다. 이런 피드백이 작용하면서 지성은 지성을 낳았다. 인류의 오른손잡이 습관과 말하고 글을 쓰는 능력은 유인원 어미들은 자신의 아기를 왼쪽 젖가슴 쪽으로 끌어 안고, 오른 손을 사용해서 작은 동물들을 향해 돌을 던질 때 투사체의 궤도를 예상하기 위해 발달한 두뇌의 용적 증가에서 시작될 것이라 할 수 있음. 

 

발육이 그렇게 부진했던 후기 유인원 시대에 암컷은 발정기를 잃어버렸다. 그들은 이제 연중 특정한 기간에만 '교미기'에 들던 습관을 잃었다. 이렇게 발정기를 갖지 않게 된 여성들은 더욱 매력적인 존재로 인정받았다. 여성은 항상 성적 매력을 지니고 본질적으로 어느 한 시기에만 '교미기'에 들지 않았다. 자신의 가족을 위해서 전념해야 했던 남성은 사회조직이 변화하는 과정에서 난잡한 성행위를 지양하게 되었을 것. 여성이 점자 연중 어느 때라도 성을 수용할 수 있게 되자, 남성이 성적 동반자를 구하기 위해 배회해야 할 필요성이 크게 줄었다. 이렇게 해서 가족 중심의 생활이 성립되었다. 293

 

영장류를 연구하는 학자가 객관적인 연구자라면 인간, 침팬치, 오랑우탄을 동일한 분류학적 집단에 포함시키는데 주저하지 않을 것. 우리가 인류를 별개의 한 과(인류과, 인원과 원인)로 독립시키고, 거대 원숭이류를 다른 한 과(원숭이과)로 구분하는 데는 앙무런 생리학적 근거도 없다. 

 

인간과 원숭이 사이의 중간 영역에 걸쳐 있는 두 종의 동물은 원인(오스트랄로피테신)과 인원(호모)이다. 

 

우리가 속해 잇는 호모 속에는 선사시대 인류로 세 종류가 알려져 있다. 호모 에렉투스, 호모 하빌리스(도구를 사용하는 인간), 호모 사피엔스의 오랜 한 아종. 

 

인류과에 속하는 인원과 원인을 총칭해서 '호미니드'라 함. 

 

네안데르탈인과 크로마뇽인은 모두 실제적인 관점에서 현대의 우리와 동일하다. 

 

만약 인류가 동굴 벽에 그림을 그리며 조형물을 고안하면서 3만년의 긴 세월을 지내왔다면 ,호모 사피엔스 사피엔스가 다른 종류가 되기까지는 시간이 얼마나 걸릴까? 미래의 자손이 우리를 그들의 선조 인류로 간주하게 되는 시기는 과연 언제쯤일까? 

 

척추동물의 종은 약 100만년 정도 살아남는다는 결론에 동의한다. 척추동물의 한 종으로서 인간, 호모 사피엔스 사피엔스는 이제까지 적어도 약 10만년의 역사를 기록했다고 추정된다. 따라서 우리 인간은 앞으로 수십만 년 이상 더 존속할 거라고 기대할 수도 있다. 아니 어쩌면 인류는 영원히 존속할 거라고 믿을 수도 있다. 그러나 인류가 진화 과정을 따르지 않을 것이라는 개념은 마치 산타클로스의 존재를 믿는 것처럼 비이성적인 발상이다. 인류가 앞으로 100만년 또는 그보다 조금 더 긴 시간 안에 멸종하거나, 하나 또는 둘 이상의 후손 종으로 대체될 것이라는 견해는 지극히 타당하다. 313

 

우리 선조들은 문명을 이룰 수 있었던 특별한 재능을 지니고 태고시대부터 시작된 미생물 세계에 안착했다. 미생물우주는 오래전 물속 박테리아의 저층에서 육상으로 확산하여 거대생물우주의 기묘한 구성원으로 변신했다. 최초의 인류는 구세계의 명백한 발원지, 즉 열대아프리카의 에덴동산에서 전 세계로 퍼져나갔다. 인원은 약 50만년 전에 호모 에렉투스와 호모 하빌리스로 진화했으며, 그들의 후손인 호모 사피엔스는 약 5만년 전에 수가 크게 불어나서 중앙아시아로부터 전파되었다. 우리 손조들은 따뜻한 의복과 거주지를 갖췄으며 공동체 속에서 함께 생각하고 일할 수 있는 능력을 지님으로써 수가 급속히 증가했다. 그들은 농사르 지을 줄도, 적을 제압할 줄도 알았고 그런 기술을 가르칠 수도 있었다. 그들은 점진적으로 강건해지고 사회적 동물로 발전했다. 그들은 자손에게 정보를 전달하는 것을 엄숙한 의식으로 신성시했고, 그림 그리기, 대화술, 주술, 글씨 쓰기, 종교, 논리술 등 추상적 상징체계를 동원해서 정보 전달을 더욱 원할히 할 수 있었다. 그리하여 약 2600년 전에 과학이 태동했는데, 그리스의 탈레스 시대가 그 효시이다. 

 

지상에 출현한 인류는 맹렬히 자신의생활 영역을 확장했다. 종족 번식에 성공한 인류가 지구 각처에서 생활하게 된 것이다. 하지만 인류의 상상력, 끈기, 계획성, 언어 등을 제쳐놓는다면 호모 사피엔스 사피엔스로서 특별히 위대하다거나 특출하다는 점은 찾아보기 힘들다. 인류는 스스로 이룬 모든 업적과 특별한 개성에도 불구하고 일종의 허약한 포유동물로서, 과거 수십억 년에 걸친 미생물적 조합의 결과로 만들어진 한 존재에 불과하다. 우리는 미토콘드리아 호흡으로 산소를 사용해서 에너지를 얻으며, 변형된 이동 시스템을 활용해서 외부에서 입력되는 정보를 처리하는 등 근본적으로는 다른 동물들과 지극히 비슷하다. 우리는 나무에서 떨어져서 직립하게 된 한 희귀한 새움ㄹ종이라스코 동굴의 자엄한 벽화를 창조한 것이라고 자만할지도 모른다. 하지만 이런 자만은 영웅 숭배적 또는 인간 중심적 사고에 불과하다. 우리는 그 자만을 이해할 수는 있다. 그러나 똑같은 사실을 다르게 바라보는 것이 더 객관적이리라. 산소를 호흡하는 미토콘드리아와 자신의 세포를 분리할 수 잇는 스피로헤타적 변형물로서의미생물우주는 현란한 동굴벽화를완성하고, 마침내 1969년에는 달 표면에도 안착할 수 있었다고 말이다. 

 

태곳적 미생물 세계의 외계를 향한 진출은 이미 시작되었다. 그러나 이것이 곧 인류가 어떤 특출한 종류의 생물종임을 의미하지는 않는다. 아니 어떤 과학자들은 현대의 놀라운 인구폭발을 '말기적 현상'으로 믿는다. 그들은 우리의 현재 상황을 공연 폐막 진전에 펼쳐지는 절정에 비교해서 '저녁놀 현상'이라고 부른다. 생물학자 A.메레디스는 화석기록에서 생물종의 갑작스러운 출현, 대번성, 급속한 쇠퇴로 이어지는 유형을 얼마든지 찾아볼 수 있다는 점을 들어서 인류의 미래도 그런 선례를 따르지 않을 수 없다고 말한다. 역사적ㅇ으로 볼 때 멸망 직전의 종은 놀랄 만큼 급속하게 번식한다. -> '퇴화devolution'

인공위성에서 찍은 사진을 컴퓨터로 분석하면 도시 확장이 미생물 집단의 대번식과 매우 유사하다는 사실을 알 수 있다. 

 

우리가 다른 생물보다 고등한 존재가 아니라 대등한 존재라는 점을 인정한다면(실제로 우리는 똑같은 테곳적 미생물 조상들에게서 태어난 약간 다른 조합의 한 종족에 불과하다) 우리 자신을 약간 자랑해도 상관없을지도 모른다. 진화는 점점 빨라지고 있다. 태곳적 박테리아의 미생물우주는현재 역사상 가자 ㅇ중대한 변화를 진행시키고 있는 것 처럼 보인다.(비록 그 변화가 현재 인간을 매개로 해서 진행되고 있다고 해서 인간이 앞으로도 계속 그 역할을 주도할 것이라는보장은 전혀없겠지만 말이다) 무엇보다도 제2차 세계대전 이래의 기술적 발전은 엄청난 것이었다. 

 

일반시스템 이론가 존 플래트는 진화의 가속화 현상을 연구하여 그 모델을 제시했다. 

플래트는 현재 지구상의 생물은 지난 40억 년 진화 과정 중에서 가장 중대한 전환점에 놓여 있다고 믿는다. 그는 원시생명 현상과 현대기술을 여러 관점에서 비교했는데, 그 결과 매우 인상적인 보고를 했다. 

- 미생물 우주는 오늘날의 우리와 마찬가지로 변화 속도가 너무 빨라서 극히 짦은 지질학적 시간 동안에조차 어떻게 벼놔할지 예상할 수 없었다. 

1) 진화 : 진화에서는 난잡한 성적 교잡으로 얻었던 임의의 돌연변이 효과를 이제는 분자생물학과 DNA 재조합 기술에 의해 계획적으로 만들어낼 수 있게 되었다. 이는 가축화와 인공교배에 비길 수 없는 대단한 발전으로, 생물공학적 발전이 '수천 수백만 년의 진화'를 일순간에 실현했다고 본다. 

2) 에너지 전환 : 약 20억 년 전에 광합성이 시작되었고 그 후 약 10억년 전에 식물이 나타나고, 약 40만년 전에 불을 사용하기 시작했으며, 약 1000년 전에 농업으로 식량 생산을 했고, 최근에 와서는 현대적인 방법으로 광합성의 부산물인 석탄과 석유에서 에너지를 추출했다. 그런데 현대에 이르러 생물은 상당히 영리해졌다. 광전지로 태양에서 직접 에너지를 끌어낼 수 있게 되었고, 태양이 에너지를 생산하는 방법을 연구해서 핵분열과 핵융합으로 지상에서 에너지를 생산하기도 한다. 

3) 새로운 서식지를 찾아 이동: 그발전 과정은 물속에서 생활하던 원시세포들에서 시작됨. 이들에게서 다세포생물이 출현했는데 그들은 약 6억년 전에 각질, 외피, 나무껍질 등으로 무장하여 육상으로 진출했다. 인간은 옷과 다른 인조물로 자신을 보호하여 여러 기후 지역으로 이주할 수 있었고, 그 결과 지난 수천년 동안 모든 대륙에 걸쳐 도시를 건설했고, 약 600년 전부터는 서쩍으로 향한 탐험에 나설 수 있었다. 점차 복잡해지는 인류의 서식처는 우주, 극지방, 지하세계, 대양을 향한 예비탐사로 절정에 이름. 최근에 이뤄낸 인류 거주지의 가장 극단적인 예는 '제2생물권'으로 불리는 인공 구조물일 것. 이 구조물은 지상의 연구목적 뿐만아니라 미래의 우주선과 우주 정거장을 위한 본보기로 만들었는데, 그 속에서는 인간의 폐기물이 재순환하므로 행성 지구로부터 물질을 얻을 필요가 없도록 고안되었다. 

- 이동방법 : 약 30억 년 전 원시세포의 표류 이동과 스피로헤타적 추진 이동으로부터 약 3억 년 전에 니즈러미, 다리, 날개 등의 그뉵 이동기관이 생겨났다. 인간 이동의 명확한 방식은 약 5만 년 전 배를이용함으로써 시작되었고, 약 5000년 전부터는 말과 바퀴 달린 수례로 발전했다. 이런 수단들은 지난 2세기 동안 기, 자동차, 비행기 등 현대적 수송기관으로 대치되었고 2차 세계대전읭 종식과 더불어 시작된 현대 기술혁명에 힘입어 제트여객기와 우주왕복선으로 불리는 재사용 로켓도 개발됨. 

- 도구와 무기 : 원시 미생물우주의 화학적 형태들로부터 약 10억 년전에는 동물의 이빨과 발톱, 근세에는 기계류, 총, 화학 등으로 현대의 급변기에는 원격조정과 프로그램화가 가능한 원자핵무기로 볂화함.

 

3) 생물학적 정보처리 조직, 예.감지 시스템: 주자극성 박테리아는 체내의 미소핮 자석으 ㄹ니져서 북반구에서 북극을 향해, 남반구에서는 남극을 향해 유영하는데, 수십억 년의 생존 역사를 가졌다. 지금으로부터 약 35억 년전 박테리아는 외부환경을 감지하고 반응하기 위해 화학 시스템을 발전시켰고, 이는 약 10억 년 전에 이르러 원생새움ㄹ에서 세포적 영상 처리 시스템으로 다시 발전했다. 적어도 두 종류의 원생생물은 아마 외부 상황을 감지할 수 잇는 눈이 있었을 것. 어떤 동물은 냄새를 맡고, 듣고, 맛을 보고, 전기를 감지하며, 소리반사를 감지하는 등의 기관을 발전시켰는데 약 1억 년 전에는 이런 기관이 모두 완전히 진화했다. 감지 기능은 약 100만 년 전 원시 인류가 언어를 사용하기 시작하면서 빠르게 발전하기 시작했다. 현대에는 전화, 라디오, 레이더, 텔레비젼 등을 포함한 다양한 전자매체의 발달로 빠른 속도로 변화하고 있음. 

 

4)문제해결과 저장, 변화의 메커니즘: 문제해결은 40억 년전 원핵생물의 돌연변이, 즉 DNA 사슬의 재조합에서 시작되었다. 자연선택은 주위환경에 가장 효과적으로 대응하는 박테이아와 그들의 후손을 보전하믕로써 과도한 열, 가뭄, 자외선 방사 등의 문제에 대한 해결책을 생물계에 축적했다. 약 7억 년전에 이르러 처음으로 신경조직과 두뇌가 진화되었다. 신경계 진화는 외부 환경을 인식하고 사고하는데 요긴한 것으로 단위 생물체의 수준에서 좀 더 신속하게 문제를 해결할 수 있는 수단이 되었다. 새로운 뉴런적 문제 해결 방식은 개체 사멸이라는 다윈신 방법이나 유전자 교환에 의하지 않고 오히려 '행동변화'라는 수단에 의해서 이루어졌다. 세포 집단 또는 신경계가 환경에 직접 반응할 수 있음으로써 좀더 신속하게 문제가 해결되었다. (신경계는 박테리아식 이동 수단에서 기원한다.9장) 최초 인류에서부터 현대인에 이르기까지 두뇌용량은약 3배 증가햇는데, 이느 ㄴ약 100만년마다 100퍼센트 증가한 셈. 문제를 획기적으로 해결할 수 있었던 것은 약 2600년 전 그리스의 헬레니즘 문명에서 시작된 과학 덕분이다. 그러나 세상이 어떻게 운행되고 있는지에 관하여 일반적 원리를 밝히려고 했던 노력은 약 5만년 전 호모 사피엔스 사피엔스가 최초로 출현하면서부터 시작되었을 것. 과학의 실제적 적용은 연구와 개발이니데, 이는 원자폭탄 구성, 인류의 달 정복, 소위 '별들읭 저냉'으로 알려진 미국의 레이저 사용 방위체제의 추진, 지구 궤도 속에 건설되는, 인공하천과 정원을 갖춘 우주정류장 계획 등을 의미한다. 오늘알의 새로운 정보관리는 과학, 기술, 전쟁, 은행업무, 상업, 사회회계 기타 수많ㅇㄴ 분야에서 우리 일상생활에 중추적인 역할을 담당하낟. 이는 우리의수많은 문제를 해결하기 위한 총체적 사회 신경조직에 비유된다. 현대적 정보관리가  장기적으로 우리의 미래에 미칠 수 잇는 중요성은 최초로 신경조직이 진화했던 역사적 사실에 비유할 수 있다. 

 

그러나 플래트에 의해서 관찰된 진화의 가속화 현상이 좀더 위대한 진보를 위한 선행 조건인지, 아니면 메레디스가 지적했듯이 퇴화를 향한 최후의 말기적 현상인지를 결정하기 위해서 조심스럽게 우리의 과거를 돌이켜볼 필요가 있다. 우리는, 인간 존재란 진정한 과정에 불과하지만 미래의 생명 조직에 포함될 게 분명한 막중한 존재임을 스스로 인식하면서, 위의 두 가지 견해 사이에서 중간쯤 되느 ㄴ길을 걸어가게 되지 않을까. 324

 

 

13.The future supercosm 미래의 초우주(1)

현재 현생누대. 기술문명이 미생물우주를 우주 공간으로 확대하다.

 

진화의 역사 속에서 인류이 위치를 이해하기 위해서는 과거를 뒤돌아 볼 필요가 있겠다. 식물과 동물은 유핵세포로 구성된다. 비록 우리 몸속의 유핵세포들은 미새울우주의 공생적 박테리아에서 기원한 것이기느 ㄴ하지만, 어느덧 거대생물우주를 구성하는 생물로 우뚝 섰다. 미래의 지구 새움ㄹ은 다르 ㄴ행성들, 또는 심지어 다른 태양계의 행성들에서도 생존할 수 있도록 진화할 것이다. 만약 우리가 계속 생존할 수 있다면 우리는 분명히 변화하여 미래의 '초우주'(지구로부터 태양계로, 그리고 외계로 확장을 계속하는 가상적 미래 생물군)의 구성원이 될 것이다. 미래에는 생활 공간과 사용 자원이 엄청나게 증가하여 생명체로서의 잠재력에 제한을 받지 않을 것이므로 그때의 초우주는 박테리아에서 진화해 형성된 오늘날의 세계와는 분명 크게 달라질 것이다.

 

인간은 동물계에서 공등기술을 독점하는 유일한 집단이기 때문에 태양계 내의 전역으로 자신의 생존권을 확대할 수 있는 가장 유력한 후보자이다. 그러나 그렇다고 해서 인류가 외계로 미생물우주를 확장하는 데 궁극의 대리인이 될 것이라고 결론짓기에는 아직 이르다.

 

진화학의 '수렴' 경향 : 여러 다른 생물이 가까운 공동 조상을 갖지 않는데도 비슷한 방향으로 진화해가는 경향. 수렴은 여러 종류의 생물이 물속에서 육상으로 퍼지고 또 공기 중으로 생존 공간을 확대했듯이, 외계로 진출할 수 있는 생물종이 오직 한 종에 국한되지 않을 수도 있음을 시사함. 

 

이와 동시에 마치 최초의 페어가 물속에서 나오는데는 성공햇지만 육상동물의 조상으로 진화하는데는 실패했던 것처럼, 외계를 향한 우리 시도가 그곳에서 영속적인 생존이라는 성공을 거둘 거라는 보장은 어디에도 없다. 여러 고등생물에서 신경조직과 집단행동의 출현은, 만약 인류가 외계 진출에 실패한다면 다른 생물종이 원시 미생물우주를 외계로 진출사킬 수 있도록 결국 진화할 수 있을 것임을 뜻한다. 

 

만약 인류가 멸망한다면 생물상은 잠시 동안은 지구에 한정되어 존재할 것이다. 그러나 인류가 진화하기까지 겨우 수백만 년밖에 걸리지 않았음을 기억해야 한다. 심지어 모든 유인원(모든 인류종 원숭이, 유인원 등을 포함하는)이 함께 멸망한다고 해도 미생물우주는 신경조직이라든든지 물건을 잡을 수 있는 팔다리 등을 새롭게 발전시킬 수 있는 기본 자산을 지니고 있으므로 조만간 그런 재능과 기술을 발건시킬게 틀림없다. 언젠가는 생물권이 지구라는 요람에서 벗어나서 외계로 확대될 것 만큼은 분명하다. 329

 

과거의 극심했던 지질학적 사건들이 지상의 모든 생물을 한번도 완전히 멸망시킬 수 없었다는 점은 미생물우주의 기이함을 보여주는좋은 예다. 지구 역사에서의 심각한 재난들은 곧이어서 주요한 진화적 혁명을 낳았다. 

 

지구 중력장 속에서 필요한 수소를 모두 잃어버림 -> 광합성에서 물을 사용함 -> 산소기체의 축적, '산소 대재난' -> 호기성 박테리아 출현 -> 다른 박테리아와 공생으로 진핵세포 형성 -> 다세포생물=> 균류, 식물,  동물 등 대형 생물로 진화함. 

 

2억 4500만년 전 생물 대멸종 -> 날카로운 눈과 감지 능력이 뛰어난 두뇌를 가진 포유동물이 출현, 

약 6600만년전 대멸종 -> 공룡류 멸종과 영장류의 출현 

 

만약 북반구에서 핵전쟁이 발발한다면 수억, 수천만 명의 사람들이 살상될 것이다. 그렇지만 그것이 곧 지상의 모든 생물의 종말을 의미하는 것은 아니다. 인류가 껶는 아마겟돈은 생물권으로 하여금 비교적 덜 자기 중심적인 생물을 탄생시키는 기회를 줄지도 모른다. 그 때 탄생하는 생물은, 마치 우리가 중생대의 공룡과 다르게 진화한 것처럼, 물질, 생명, 사고의 전 영역에 걸쳐 진화함으로써 현재재의 우리와는 매우 다른 구조와 조직을 가지게 될 것이다. 미래의 생물이 우리를 볼 때는 마치 우리가 이구아나를 바라보듯 특이하게 생각할 것이다. 331

 

이와 같이 심각한 상황에도 불구하고 우리는 핵전쟁이 미생물우주의 전반적인 상태와 안정성을 크게 영향으ㄹ 미칠 것라고 생각하지 않아. 방사능 증가에 의해 돌연변이가 많이 나타날 것으로 예상되기는 하지만, 자연에는 진화 과정을 주도할 만큼 방사능에 강한 돌연변이가 풍부히 존재하기 때문에  전체 생물권적 진화에는 직접적인 영향이 없을 것이다. 핵발전소 냉각수 속에서 발견되는 미생물들. 실제로 자외선 증가가 미생물 유전자의 교류를 촉진할 수 있으므로 미생물 우주가 더욱 번성할지도 모름. 

 

우리 인류의 조상, 즉 열애 원숭이기 직면했던 빙하시대의 추위는 결과적으로 인간의 지성을 예리하게 만들었다. 그렇지만 지금도 증가하기만 하는 대량살상무기 개발은 우리 인간의 지성을 결국 '스스로 한계'에 직면하게 할 것이다. 점점 더 가속되는 무기 생산 경쟁을 생물권 역사에서 낯설지 않은, 지금껏 일어났던 일의 한 예라 할 수 있다. 

 

생물권 전역에서의 진화의 가속화, 그리고 특별히 우리 인간에게서의 문화적 진화 가속화는 미래의 진화적 변혁이 어떻게 진행될 것인지를 예상할 수 없게 한다. .. 우리는 우리의 미래에 관해, 과거의 긴 역사 속에서 얻은 사실을 바탕으로 그 가능성을 논의해야 한다. 

 

인류가 단기간에 기술혁명 시대를 넘어서면 생물종의 장기적 경향(멸종, 확대, 공생이라는 일반적 법칙)이 명백하게 적용될 것이다. 인간 즉 호모 사피엔스는 핵전쟁을 경험하든 못하든 결국은 멸망할 것이다. 인류는 어룡, 씨앗고사리, 오스트랄로피네신들처럼 아무런 후손도 남기지 못하고 지구 역사의 한 페이지로 사라지거나, 또는 해면동물의 선조였던 동정편모류나 이리 선조인 호모 에렉투스처럼 특징이 뚜렷한 새로운 종으로 진화할 것이다. 

 

우리 후손의 진화와 상관없이 생물이 지구에서 생존을 계속한다면 언젠가는 시들어버릴 것이다. 천문학학ㅖ의 추정에 의하면 태양의 생존 주기는 약 100억 년 정도라고 한다. 태양이 핵반응에 의해 적색거성 -> 백색왜성 -> 흑색왜성으로 광대한 우주 속에 작은 한점으로 남아.

 

그러면 이런 자연의 핵 재난은 지구 생물의 종말을 초래할 것인가? 아니면 그럼에도 불구하고 신비한 분자인 DNA와 인간종족은 그 형태가 어떻게 변화하든 살아남을 수 있을 것인가?  우리의 특출한 미생물우주는 한평범한 별에서 평범한 대번성을 끝마치고 말 것인가? 

 

시들어가면서 꺼져가는 태양의 최후 불꽃에 의해 지구가 누렿게 마르고 대양이 수증기로 변할 때, 살아남을 수 있는 유일한 생물은 행성 지구를 벗어나서 생활하는 생물종들밖에 없을 것. 

 

원시세포의 박테리아 후손들이 인류의 거주지 속으로 침입하면서 심지어는 (인간을 따라서) 달을 정복하기도 했다. 박테리아는 우주선의 내부, 즉 우주인들의 의복과 몸에 붙어서 분열을 계속할 수 있었는데, 이것은 복잡 미묘한 생물체가 우주 속에서 생존하기 위해서 어떻게 자신의 환경을 변화시켜야 하는지에 대한 어렴풋한 암시이다. 

 

인류는 에덴동산에서 쫓겨남으로써 종으로서의경험을 축적할 수 있었다. 그런데 그런 경험의 축적은 이전에는 단지 유전자 교환으로만 가능했는데 인류는 문명이라는 수단으로그것을 실행했다. 그런데 아이러니하하게도 모든 비유전자적 지성의 최종 성과는 유전자를 정확하게 보전하는 것이다. 지금은 지성을 생존의 갖ㅇ 주된 양식으로 여긴다. 만약 태양이 사라진 뒤에도 지상의 생물이 계속 생명으 ㄹ유지하려면 미생물 집단을 좀더 안전한 지역으로 이주시켜야만 할 것이다. 그러면 생물권은 특출한 자가보전적 물질, 즉 DNA를 지구 궤도에 올려놓는 책임을 통감하여 외계로이 진출을 시도할까?

 

아마 시도할 것이다. 진화 역사에는 환경의제한을 초월했던 예가 얼마든지 있고, 결국 웅리도 똑같은 박테이아적 유희를 반복하는 것에 불과하다. 우리는 지구 생물의 겆 영역을 확대하는 데 일익을 담당할 수 있다. 우리는 아마 우리 손조의 서식처를 미래의 새 주거지로 옮겨놓을 것이다. 

 

행성 지구의 생명을 유지하는 유일한 방법은 외계로의 이주이며, 그것이 곧 생물권의궁극적인 운명이라고 할 수 있다. 

 

공진화의 명백한 예, 현대의 옥수수는 잔디 같은 식물에서 진화한 것이지만 그들과느 ㄴ달리 이제 스스로는 번식할 수 없게 됨. 옥수수 껍질이 너무 두꺼우ㅓ졌기 때문에 반드시 사람이 손으로 그것을 제거해주어야만 다음 세대로로번식할 수 있다.  

 

우리보다 훨씬 앞에 출현햇던 미생물우주의 세포들처럼 우리 인류도 식물, 동물, 미생물와 함께 공진화하면서 발전해야 한다. 궁극적으로 우리는 핵가족이나 대가족 형태ㅡ 심지어 민족국가나 초강대국 연방국가들보다도 훨씬 더 치밀하게 결속되고 과학기술에 의존하는 인류 공동체를 이룩하게 될 것이다. 미래 우주시대에 번창할 초우주의 기반이 될 수 잇는 작은 씨앗들(육상으로 진출한 모든 척추동물의 시조라 할 수 있는 육질의 지느러미르 ㄹ가졌던 어류 또는 우리가 원생생물에게서 전수받았던 감수분열적 성이라는 기상천외한 시스템 등에 비견할 수 잇는)은 이미 지구상에 그 모습을 나타내고 있다. 그런 씨앗들은 아마도 다양한 형태의 정치적, 경제적, 기술적 조직체들을 포함할 것이다. 

 

인간은 지구에서 발전된 생물군을 우주 속으로 전파하는 주 역할을 담당할 수 있는 존재로서는 적격인 듯. 인간의 역할은 미토콘드리아가 동식물의 세포 내부에 자리잡고서 산소를 사용함으로써 숙주세포가 육상으으로 진출하는 것을 도왔던 것에 비유할 수 있다. 그렇지만 인간이 생물을 외계로 진출시키는 데 기여하기 위해서는 미생물 우주의 생물에게 교훈을 얻을 필요가 있다. 인간은 다른 동물과의 적대적 관계를 청산하고 신속하게 협력관계를 수립해야 한다 .인류가 그런 적대적 행위를 모두 청산할 ㄸㅐ에야 비로소 서서히 '초생물'이 형성될 것이다. 

 

인류가 호모 사피엔스로부터 어떤 ㅓ다른 종으로 진화할 것인지에 대해서는 다양한 상상이 가능하다. 인류 진화의 가장 간단한 수단은 돌연변이에 전혀 의지하지 않고 이미 존재하는 유전자들을 성적 재조합으로 달성하는 것. 인류는 비록 단일종이지만 인종 간의 차이는 매우 뚜렷함. 한 종의 생물에서 나타나는 자연적 변이의 규모를 보여줌. 같은 종 안에서도 공생관계, 행동, 미토콘드리아, 염색체, DNA 등에서의 뉴클레오티드 배열에 의해서 외형적인 차이가 뚜렷해지고 어느 정도 시간이 지나면 서로 간에 교잡이 불가능해지는 것. 

 

그런데 이젠 인공수정을 통해서 인위적인 세포융합이 얼마든지 가능하고 또한 간단히 DNA 염기쌍에 수많은 변화를 축적시키는 일도 가능해졋다. 박테리아 유전자의 일부를 이용하는 일은 예사롭게 일어남. 기술발달이 점점 빨라지면 유전자, 단백질, 호르몬, 기타 생명물질의 모든 것이 다 만들어질 수 있으므로 전적으로 다른 새로운 미생물을 창조할 수도 있다. 

 

현대의 기술문명이 인류의 진화 과정에 직접적으로 관여할 수 있을까? 이 문제에 접근하기 이해서는 전통적인 자연선택 분야 외에도 생물공학, 컴퓨터, 로봇공학 등의 역할을 알아봐야 한다. 진화의 가속화 현상을 고려한다면 위의기술이 어느 한 ㄴ곳으로 수렴하는 것이 단지 시간문제에 불과하다. 

 

앞으로 200-300년 안에 호모 사피엔스의 운명은 과연 어떻게 될까? 생물활동의 관점에서 몇 가지를 살펴보자. 생물종은 여러 수단을 사용해서 진화하는데 여기에는 염색체 재배열, DNA 돌연변이의축적, 그리고 공생을 통한 생활양식의 변화 등이 포함된다. 유전가능한 염색체 변이는 뉴클레오티드 염기쌍의 돌연변이보다 진화에 커다란 영향을 미친다. 두 생물종 사이의 공생관계 수립은 전광우 박사의 아메바에서 볼 수 있듯이 불과 수 세대 안에 새로운 종을 탄생시킬 수 있다. 이런 변이 수단들은 인류 집단의 경우에도 틀림없이 적용될 것이다. 결국 우리 후손 중 일부는 염색체 돌연변이로 또는 새로운 공생자들을 획윽하여 나타날 것이다. 

 

1) 염색체 이상에 의한 돌연변이 : 미래에는 정상인의 염색체보다 두 배나 많은 염색체를 가진 인류가 나타날지도 모른다.  어런 염색체 구성을 복배수체라고 하는데 복배수체 사람은 목화, 밀, 카네이션 같은 상업용 식물과 비슷하다. 복배수체 사람은 정상의 이배수체 사람보다 몸집이 더 클것이다. 그들은 중력이 작은 달 표면 같으 ㄴ환경에 정상인들보다 잘 적응할 수 있을 지도. 

 

2) 미래 초우주의 저옥자들이 만약 우리 후손이거나 또는 적어도 우리 중 일부의 후손이라면 우리에게 있는 염색체의 절반을 가진 반수체 종이 될지도 모른다. 

 

3) 미래의 인류종은 공생의 산물로서 어쩌면 초록색을 띠게 될지도 모른다. 호모 포토신테티쿠스, 녹색의 호미니드. 조류와 공생. 자신 안의 자원을 이용해서 생활할 수 있으므로 비록 그들이 다시 마약중독자가 된다고 해도 사회에는 아무런 누도 끼치지 않을 것이다. 호모 포토신테트쿠스에 공생하는 조류도 결국 인간의 생식세포 속으로 들어갈 수 있을 것. 그 들은 먼저 정소에 침입하고 그곳에서 정자가 말들어질 때 그 속을 이동하게 될 것. 정자 속에 침입한 조류는 수정될 때 동반해서, 또는 직접 난자 속으로 침입해서 인체 안의 수분이 풍부하고 따땃한 조직세포들 속에서 자신의 생활을 보전할 것이다.

 

4) 인조인간 공생cybersymbiosis 즉 인간 신체의 한 부분이 미래 사회의 생명체로 진화하는 현상. 만약 인류가 포유동물 멸종이라는운명을 극복하고 살아남을 수 있다면 우리는 완전한 '개체'로서가 아니라 어쩐면 모습이 완전히 바뀐 존재로 보전될 것. 우리는 자신을 스피로헤헤타 흔적물에 비유할 수 있다. 미래의 인간은 사지와 몸통은 다 엇어지고 두뇌의 신경조직이 직접 전기적으로 조절되고 플라스틱 팔에 연결되는 그런존재가 될지도 모르겠다. 모든 작업은 기게에 의해서 이루어지기 때문에 인간이 하는 일이라고는

오직 자가번식할 수 잇는 우주선을 유지보수하는데 필요한 의사결정 정도일 것. 

 

      

지구에서 생물진화의 정점은 자가번식이 가능한 기계장치일 것이라는 생각은 단순한 과학적 환상이 아니라 오늘날 생물권 조직에서 사실로 인정되고 있음. 

 

생물권적 입장에서 본다면 기계는 미생물우주가 자신의 영역을 현재의 규모에서 앞으로 다가올 초우주적 규모로 확대하기 위해 준비한 최신 전략에 불과하다. 기계를 비생물로 구분한다고 해서 그것이 곧 기계가 스스로 번식할 수 있으며 또 생식 과정에서 여느 바이러스들과 마찬가지로 변화할 수 있다는 입장을 완전히 부정하는 것은 아니다. 

 

기계는 사람보다 훨씬 더 "진화적으로 발달했다" 그것들은 어떤 동물종보다 더 빠른 속도로 자신을 변화시켰다. 기계는 핵융합, 연소, 광전기 등과 같은 다양한 방법으로 에너지를 전환할 수 있다. 기계가 자신의 제작과 보수 관리를 절대적으로 인간에게 의존한다는 점을 들어서 그들의 생존 능력을 과소평ㄱㅏ하는 것은 옳지 않다 .우리는 자신의 생존을 세포소기관, 즉 미토콘드리아와 염색체 등에 의존하지만 어느 누구도 인간이 진실로 살아 있는 존재라는 사실을 부정하지 않는다. 그러면 인간은 살아 있는 세포 소기관들을 유지하기 위한 단순한 그릇에 불과하지 않은가? 미래의 인류는 기계가 인간과 무관하게 스스로 계획하고 독자적으로 번식할 수 있도록 그들 속에 프로그램을 짜넣을지도 모른다. 인류생존과 관련해 가장 희망적인 기대는 마치 미토콘드리아가 우리 자신의 번식에 기여하는 것처럼 그렇게 우리도 기계의 번식에 꼭 필요한 존재가 되었다는 사실에서 나온다. 컴퓨터 설계가 폰 노이만은 충분히 정교한 기계라면 인간의 도움 없이도 스스로 번식하도로고 제작될 수 있다고 솔질하게 고백한 적이 있다. 359 

 

기계가 살아 있다는 개념을 부정하는 또 다른 주장은 기계에는  DNA와 RNA가 없고 물속에서 탄소와 질소 화합물로 구성되지 않는다는 점을 지적한다. 그러나 꿀벌의 집이라든지 인산칼슘으로 만들어진 뼈, 곤충의 외골격 등에도 DNA와 RNA는 없다. 살아 있는 몸이라도 해부를 시작하면 죽은 물체에 지나지 않는다. 살아 있다는 것이 무엇이며 또 그렇지 않다는 것은 무엇인가 하는 논의는 폐기물 변환이라든지 또는 생물에 의해서 만들어진 화학물질로 가득찬 대기권을 자세히 연구함으로써 더욱 뜨거워질 것. 그런연구들에 의하면 생물과 그들의 환경은 명백히 선을 그어서 구분하기 어렵고, 또 무엇이 '자연적인 것'이며 무엇이 그렇지 않은 것인지에 대해서도 뚜렷히 구분할 수 없다고 한다. 

 

만약 생물을 환원탄소 화합물을 '기본으로 해서' 형성되는 자가보전적 생식 가능한 실체라고 정의한다면, 얼핏 완벽하게 번식 가능하다고 여겨지는 폰 노이만식의 기계들은 탄소에서 나온 것이 아니므로 살아 있다고 할 수 없을 것. 그렇다면 '기본으로 해서based'라는 단어는 어떤 의미인가? '후분석적 실재성 postanalytical reality'의 관점. 

 

장래의 인류는 기계라는, 막각한 잠재력을 가진 생체조직의형태와 연관된 보조 시스템으로 살아남을 수 있다고 예상할 수 있어. 인류도 기계와 연계했을 때가 그렇지 못하고 떨어져 있을 때보다 선탲적으로 훨씬 우월하다고 할 수 있어. 

 

미래의 초우주 진화는 10억 년저 미생물우주의내부에서 박테리아군이 공진화에 의해 유핵세포로 발전했다는 역사적 사실에 비교할 수 있다. 생물의 삶은 DNA-인간-기계를 기본으로 하는 실체(technobic entity)가 됨으로써 더 연장될 수 있을 것. 

 

존 플래트, 진화의 가속화

분명히 앞으로 수세기 안에 우주는 현재의 우리 사회 속에서 진화되고 있는 것들을 조상으로 하는 지성적 생물(실리콘 철학자와 행성컴퓨터 등으로 불릴 수 있는 그런 존재들)로 가득 찰 것이다. 기계의 화석 잔유물은 이미 지구를 벗어나서 태양계 내부에 존재한다. 태양계 행성들을 돌고 있는 우주선들은 지구 생물권의기계적 연장물이다. 또 그 대부분은 아직 '살아 있다'   

 

생물의 진화 경향을 까가운 미래로 연장해본다면, 우리 자신을 포함한 포유동물군은 소멸과 교체를 계속할 것이다. 기계적이ㄴ 모습을 하거나 유기물 몸체를 가진 새로운 종류의 생물이 나타날 수도 있으리라. 처음에는 전자의 생물이 후자의 생물을 압도할 것이다. 기술은 마치 유핵세포의 집합체(인간을 포함한 거대 생물군)가 기술 출현에 이바지했듯이 그렇게 다음 차롕의 진화혁명에 크게 이바지 할 것이다. 361

 

 

13.The future supercosm 미래의 초우주(2)

 

초우주를 싹크게 하는 일은 과학적 호기심, 개적자 정신, 그리고 미생물 "양육의재주"가 합쳐진 휘긴한 시도에 의해서만 달성할 수 있다. 

 

생물권이 영속하는 문제는 생물권이 지구와 연결된 탯줄을 잘라버리고 태양게의 자궁을 벗어나서 외계로 확장할 수 있는가 하는 가능성에 달려 있지만, 현재까지 생명 그 자체는 불멸로 간주된다. 특징적인 지구적 현상의 하나인 생물체의 자가구성은 열역학 제2법칙에 위반되는 것처럼 보인다. 이 법칙에 의하면 우주 만물은 무질서함이 점차 심해져 활력을 잃어간다고 할 수 있다. 그런데 만약 생명이 우주로부터 진화했다면 어떻게 우주를 지배하는 원리에 초연할 수 있겠는가? 그러면 생명이란 무엇인가? 역설적으로, 우리는 이 문제에 대한 해답을 구하기 위해 지금까지 기다려왔다. 

 

주술적

종교적

과학적 정의. 

 

우리는 생물, 즉 수분을 함유하고 탄소를 근원으로 하여 구성된 거대분자 조직체를 자가보전적 생식체로 생각한다. 생물을 자가보전적 존재로 보는 견해는 순화논리이다. 생물은 생식을 할 뿐 아니라, 훼손되는 것을 막기 위해 스스로 맹렬하게 정보를사용하고 저장하고 물질대사를 수행하는기계라고 할 수 있다. 

 

가이아.지구상의 모든 생물로 구성되는 초생물적 시스템. 이 지구의 놀라운 점은 생물권이 믿기 어려울 정도로 다양하고 톡특한 생화학ㅓㄱ 통일성을 지녀서 생명의특이성을 영속시킬 수 있다는 점. 

 

현재 우리가 사용하고 있는 언어로는 자가보전적 시스템이라는 생물의 정의와 관련된 개념을 제대로 설명하기 쉽지 않아. 생물은 자신의 생존을 지속하는 데 필요한 환경 조건을 감지하고 조절하고 또 창조하기도 한다. 

 

러브록은 지구 대기권에서의 화학은 단순하지 않고 매우 독특하기 때문에 생물계라고 불리는 총체적 생물집단을 고려하지 않는담ㅕㄴ 설명될 수 없다는 사실을 증명함. 화성의 대기권을 연구, 그 결과 그곳의 기체 조성은 일반 물리화학적 법칙을 따른다. 그는 화성에 가이아적 현상이 나타나지 않는다는 점에서 그곳에 생물체가 존재하지 않음을 증명했다. 

 

지구는 어떻게 대기권의 기체 조성을 화학법칙에 따르지 않도록 유지할 수 있는가? 만약 러브록의 관점이 옳다면 어떻게 생물체 내부 세포 속에 존재하는 유전자 집단이 지표면에 위기가 닥치는 것을 예견할 수 있는가? 어떻게 미생물은 대기 속 산소 농도 증가를 극복할 수 있었을까? 어떻게 그들은 잘 조화된 총합체로서 그런 위기 상황에서 일치된 행동을 할 수 있을까? 

 

러브록의 가이아 이론에 대한 비판들.

-> 로브록, 수학적 모델들을 제시함.  '데이지 세계' 검은 데이지아 하얀 데이지

 

다윈의 자연선택 이론은 궁극적으로 태고시대의 가이아 피드백 시스템에 그대로 적용된다. 그리고 더욱 근대적인 새로운 기술적, 행동적 수단들이 모두 이 시스템에 의존한다고 할 수 잇다. 오늘날 만약 여러분이 춥다고 느낀다면 먼저 난방장치를 켜고, 다음에는 스웨터를 껴입고, 그 다음에는 체열을 발생시키기 위해 몸을 움직일 것이다. 그래도 추위를 감당할 수 없다면 가면 상태로 들어가서 물질대사를 느리게 하고 그래도 추위를 물리칠 수 없다면 죽게될 것이다. 그러나 여러분이 죽게 된다면 그것은 더 큰 규모에서 환경시스탬의 안정을 유지하는 방편이 되는 것. 여러분은 죽기 전에 이미 주위온도를 상승시켰다. 또 자손을 남기지 못하고 죽음으로써 다음 세대에는 추위에 더 잘 적응할 수 잇는 종이 번식할 수 있느 ㄴ길을 열어 놓았기 때문에 미래에 한파의 위협이 닥쳐도 생물계가 입는 피해는 그리 크지 앟을 것. 379

 

미래 우리 인류의 역할은 검은색 데이지와 마찬가지로 자신은 급속히 번식하여 결국에는 고온에 말라버리면서도 다른 종들ㅇ에게 유리하도록 환경 조건으 ㄹ제공하는 그런 거서인지도 모른다. 

 

더욱이 태고시대 원핵생물이 가졋던 대안들은 아직 시효가 만료되지 않았다. 종의 존재나 종의 멸망 그 어느 것도 박테리아ㅏ의속성은 아니다. 비록 개개 박테리아의 사멸은 계속되지만 미생물 왕국에 가해지는 압력은 여전히 새로운 발전을 이끌게 될 것이다. 

 

가이아의 조절 메커니즘을 과학적으로 충분히 탐구해야만 우리는 자가유지가 가능한 생물 서식처를 우주 속으로 이식할 수 있다. 우리는 초우주라는 한 커다란 나뭇가지로 옮겨가기 전에 먼저 우리의 뿌리인 미생물우주를 완벽하게 이해해야만 한다. 

 

인류가 태고시대 미생물우주의 환경을 우주 속에 이식할 수 잇을지, 아니면 그런 노력을 하는 중에 사멸하고 말 것인지는 모를 일. 생물은 지금도 여전히 그런 유혹에 저항하지 못하고 있는 것이다. 381