1809년 2월 12일 대서양을 사이에 두고 미국과 영국에서 후세에 이름을 크게 남긴 두 사람이 태어난다. 미국에서 태어난 사람은 에이브러햄 링컨이고 영국에서 태어난 이는 찰스 다윈이다. 한국식으로 말하자면 두 사람은 주민등록번호 앞 여섯 자리가 같다. 2009년은 두 사람의 탄생 200주년이 되는 해였다. 미국에서야 링컨에 대한 많은 기념식이 열렸겠지만 세계적인 행사는 없었다. 그러나 찰스 다윈은 달랐다. 전 세계에서 1년 내내 탄생 200주년을 기리는 학술 행사가 열렸다. 당연히 한국에서도 그랬다. 게다가 2009년은 ‘종의 기원’ 출간 150주년이기도 했다.

다윈은 인류의 세계관을 바꿨다는 평가를 받는다. 요컨대 그는 지구에 존재하는 생물의 다양성에 대해 신의 도움을 전혀 받지 않고도 설명할 수 있었다. 신이 사람을 비롯해 모든 것을 창조한 것이 아니라 ‘자연선택(natural selection)’을 통해 현재의 모습으로 진화했다는 것이다. 종교적으로 봤을 땐 불경한 이론이었다. 그러나 19세기 중반의 영국 빅토리아 시대는 이런 이론을 받아들일 수 있을 만큼 지적으로 성숙한 사회였다. 하지만 그 당시 다윈도 이해할 수 없고 따라서 설명할 수 없는 부분이 있었다. 먼저 캄브리아기다. 이 시기는 고생대를 시작으로 지금부터 약 5억 년 전이라고 이해하면 된다. 이때 지층에서 척추동물을 제외한 현재 지구상에 존재하는 모든 동물의 원형이 되는 화석이 나왔다. 그래서 이 시기 화석을 보고 ‘캄브리아기 대폭발’이라는 용어를 쓴다. 또한 ‘생명의 빅뱅’이라고도 표현한다. 요컨대 이전 시기의 지층에서는 아무것도 없다가 캄브리아기에 갑자기 화석이 쏟아져 나온다는 의미였다. 그렇다면 왜 이전 지층에서는 캄브리아기의 조상 뻘 되는 화석이 나오지 않는 걸까. 다윈은 딜레마에 빠질 수밖에 없었다.

이 책은 바로 이런 다윈의 딜레마를 해결해 준 책이다. 캄브리아기 이전 시대를 선캄브리아기라고 부른다. 선캄브리아기는 지구 전체의 역사에서 80%에 해당하는 긴 시기다. 분명히 이때도 생명의 증거를 나타내는 화석이 나와야만 옳다. 다만 다윈은 그 화석을 볼 수 없었다. 저자인 마틴 브레이저는 영국 옥스퍼드대의 고생물학 교수로 화석을 연구하는 학자다.

저자는 다윈의 그 ‘잃어버린 세계’를 찾아 전 세계를 돌아다니며 화석을 찾고 있다. 화석 사냥꾼이라고 말할 수도 있다. 물론 그는 사냥을 통해 우리 눈에 보이지 않을 정도로 작은 생물의 흔적을 찾아낸다. 그 결과 다윈의 딜레마를 해결해 준다.

다윈은 삼엽충 이전의 화석이 발견되지 않자 초조해지기 시작했다. 1859년《종의 기원》을 쓸 무렵, 선캄브리아기 지층에서는 화석이 발견되지 않았다. 따라서 화석의 증거를 얻을 수 없었던 다윈은 불안하기 조차 했다.

지구 역사에서 캄브리아기 때에는 '캄브리아 대폭발'이라고 할 정도로 생명체가 가히 폭발적으로 늘어났다. 캄브리아기는 5억 4200만 년 전에 시작되었으니, 선캄브리아 시대는 45억 년 지구 역사의 90%를 차지하고 있는 셈이다.

그런데 그 이전의 선캄브리아기 지층에서는 화석이 발견되지 않아 생명의 흔적이 감지되지 않았던 것이다. 이것이 책 제목이기도 한 "다윈의 잃어버린 세계"다.

과연 '잃어버린 세계'는 어떻게 된 것일까? 다윈의 딜레마는 깊어져 갔다. 그 당시 다윈으로서는 해결할 수 없었기에 결국 이 딜레마는 후대 학자들에게 과제로 남겨졌으니.

케임브리지대 고생물학 교수 마틴 브레이저는 이러한 "다윈의 잃어버린 세계"에 대해 집중적으로 다룬다.

5억 4,400만 년 전에서 5억 4,300만 년 전의 100만 년 사이에 지구 역사상 처음으로 동물 하나가 눈을 떴다. 눈 달린 삼엽충이 나타난 것이다. 눈이 모든 것을 바꾸었다다. 빛에 적응해야 했고, 벌레 같았던 동물들은 갑옷을 두르고, 경고 색을 과시하고 위장 형태와 위장 색을 띠거나, 추적하는 적을 따돌릴 수영 실력을 갖추어야 했다.

마틴 브레이저에 따르면 캄브리아기 폭발의 원인은 '눈'이 아니라 '입'이라고 말한다. 좀더 정확히 말하면 "탄산석회로 한층 단단해진" 강력한 이빨의 출현이다. 입의 시대에는 ‘프로토헤르트지나’라는 골격 화석이 등장한다.

저자는 다윈의 잃어버린 화석을 찾기 위해 세 지역을 중점적으로 탐사했다. 그가 이끄는 발굴팀은 시베리아, 중국, 외몽골을 여행하며 알다노트레타나 아나바리스테 같은 패각 화석에 보존된 패턴을 조사했다. 이 패각 화석들은 다윈의 잃어버린 세계를 찾는데 소중한 실마리를 제공해 주었다.

나는 책을 펼쳐 들었을 때 고생물학에 익숙하지 않은 데다 낯선 용어도 많이 나오는 바람에 읽어내기가 여간 녹록지 않았다. 포기하지 않고 계속 읽어 나갔다. 반 쯤 읽었을 무렵일까, 어느새 흐름을 따라 잡을 수 있게 되었다. 너나 할 것 없이 뛰어든 다른 고생물학자들과의 경쟁적인 발굴 장면은 마치 미지의 세계를 탐사하는 모험가들 마냥 흥미로왔다.

게다가 현미경으로만 관찰할 수 있는 아주 작은 화석인 '미(微)화석' 연구라든가 고대 생물의 몸부림 흔적이 표면에 새겨진 '흔적 화석'에 대한 이야기는 재미로움을 넘어서서 경이에 가까웠다. 지구의 역사를 밝혀내는 데 앞장서는 학자들의 뜨거운 열정과 세심한 관찰력을 배울 수 있는 좋은 기회였다!

찰스 다윈은 『종의 기원』을 통해 보편적 원리, 즉 자연선택(natural selection)을 통해 진화를 명쾌하게 설명해냈다. 그는 수십 년간의 사고와 실험, 그리고 수많은 편지 왕래를 통해 자신이 발견한 진화의 원리가 틀림없다고 생각했다. 다만 여러 가지 사정으로 책의 출판을 미뤘고, 또 피치 못할 사정으로 『종의 기원』을 1859년 출판했다.

그가 그렇게 틀림없다고 믿은 진화의 실재와 원리였지만 일말의 불안감이 없었던 것은 아니다. 그 중 하나가 바로 ‘캄브리아기(당시는 실루리아기라 불렸던)의 대폭발’이었다. 이는 캄브리아기에 와서 동물 화석이 갑작스레 등장, 그것도 폭발적으로 발견되는 현상을 일컫는다. 그리고 그 바로 이전 시기, 우리가 선캄브리아기라 부르는 시기에는 캄브리아기에 폭발적으로 등장한 동물들의 조상 화석을 전혀 발견할 수 없었는데, 이게 바로 ‘다윈의 잃어버린 세계’이다.

다윈은 “실루리아기의 맨 아래 지층이 퇴적되기 전에 실루리아기부터 현재까지의 기간만큼 길거나 어쩌면 훨씬 더 긴 시간이 흘렀으며 그 기나긴, 하지만 거의 알려지지 않은 기간 동안 세상이 현생 피조물로 가득했음은 논란의 여지가 없다”고 했으나, 발견되지 않는 화석으로 불안감을 가질 수 밖에 없었다.

그 불안감은 이런 것이었다.

“그[비판자]는 실루리아기의 첫 번째 지층이 퇴적되기 오래 전에 존재했을 것이 틀림없는 무수한 생물의 흔적을 내놓으라고 요구할 것이다. 하지만 내가 내놓을 수 있는 것이라고는 가설이 고작이다.”

즉, ‘증거(화석)의 부재’가 창조론의 증거로 활용될 것이 불안했다.

과학자들은 다윈의 불안감이 그저 당시의 완벽하지 못했던 증거 때문에 비롯된 불안일 뿐, 창조론의 증거가 될 수 없다는 것을 밝히고자 했다. 여러 가설을 주장했고, 전세계의 오래된 지층을 뒤져가며 화석을 찾아 다녔다. 그리고, 드디어는 다윈의 고민을 해결해냈다. 캄브리아기 이전에 껍질이나 단단한 외부 골격이 없는 생물체도 잘 보존되어 있는 것을 찾아냈고, 이는 캄브리아기의 다양한 동물들이 폭발적으로 출현한 것은 느닷없는 것이 아니었음을 증명해냈다.

마틴 블레이저의 『다윈의 잃어버린 세계』는 바로 그 다윈의 불안과 고민을 해결하고자 했던, 생명(정확히는 동물)의 기원을 찾아 나섰던 과학자들을 기록한 책이다. 마틴 블레이저는 지금으로부터 5억 3,4천 년 전부터 드디어는 약 10억 년 전의 지층과 화석을 통해 동물이 어떤 형태로, 어떤 기능으로 출현했으며 진화해왔는지를 추적했다. 비록 읽기도 힘든 고생물의 학명은 끝까지 가서도 익숙해지지 않지만(내가 기록하는 세균들의 학명도 다른 사람에게는 그렇게 들리겠지?), 그것을 굳이 기억하고 이해하려고만 하지 않는다면(그리고, 그럴 필요도 없다), 신나고 박진감 넘치는 추리소설 같은 느낌이다.

가설을 세우고, 그 가설을 입증해내기 위해 그 시기의 생물상을 보여줄 수 있는 전세계의 지층을 조사해나간 과학자들이 주인공이고, 저자는 그들을 뒤쫓아서, 혹은 또 다른 일화를 만들어나갔다. 그런 활동을 통해서 (앞에서도 밝혔듯이) 캄브리아기의 대폭발이 전조 없이 창조된, 그런 것이 아니라, 그야말로 다윈의 원리에 정확히 입각한, 논리적인 등장이었음이 밝혀졌다(“선캄브리아 시대의 마법은 힘을 잃었다. 다윈의 잃어버린 세계는 사정없이 짓밟혀 흔적 없이 사라졌다.” 324쪽).

그런데, 이 책을 읽는 재미는 그런 복잡한 고생물들의 이름과 정체를 찾아나서는 과학자들의 활동을 지켜보는 것만이 아니다. 과학계에서 윗자리를 차지하고자 하는, 명예를 드높이고 많은 연구비를 확보하고자 하는 과학자들의 욕심과 순수한 열정이 모든 장(chapter)에서 등장하고, 냉전 시대에 과학 활동에도 영향을 미쳤던 체제 간의 경쟁도 씁쓸하면서도 재미있다.

마틴 블레이저는 ‘눈(eye)’이 캄브리아기의 동물상의 대폭발과 밀접한 관련이 있다는 과학계의 주류 이론(앤드루 파커의 『눈의 탄생』)과는 달리 ‘입(mouth)’가 주요한 선택압력이었을 것이라는 가설을 내놓고 있다. 먹고 배출하는 활동이 생김으로써 지구의 환경이 변하고, 따라서 동물상이 폭발적으로 증가할 수 있었다는 것이다.

나는 이 분야의 전문가가 아니기 때문에 어느 이론이 옳은 것인지 판단을 내릴 수는 없다. 그저 그들의 진지한 탐구에 경이를 보낼 뿐인데, 어느 쪽이든 신비한 생명의 탄생과 진화 과정이 아닐 수 없다.

(2014. 4)