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어류와 육상 동물의 중간 단계인 탁타알릭 화석을 발견한 고생물학자 닐 슈빈의 'DNA에서 우주를 만나다'는 바위와 행성, 인간의 공통 역사를 조명한 책이다. 슈빈은 자연의 기본 원리인 계층적 건축 구조(상향식이라고 하는)를 궁극적으로 우리가 우주와 태양계, 행성 등과 깊게 연결되어 있음을 드러내는 증거로 본다. 슈빈은 생물종의 유연관계(類緣關係: 생물의 분류에서 발생 계통 가운데 어느 정도 가까운가를 나타내는 관계)라는 개념을 소개한 뒤 그 연관관계를 비생물들에서도 찾는다.
수소를 태우는 태양과, 산소와 탄소를 태우는 다른 별들을 이야기하는 슈빈은 우리의 손과 발, 뇌를 만드는 기본 원자를 산소와 탄소라 설명한다. 우리 몸은 주로 수소로 이루어졌는데 손과 발은 산소와 탄소인 것이다. 여러 차례 훈련된 눈을 강조하는 슈빈은 우리 머리 위의 세계에 출현하는 별들의 색깔, 깊이, 모양을 관찰하는 방식이 우리 발밑의 먼지 가득한 사막에서 화석을 찾는 방식과 흡사하다고 말한다.
슈빈은 헨리에타 리빗과 에드윈 허블의 업적을 소개한다. 별의 밝기가 변하는 주기와 실제 밝기 사이에 일정한 관계가 있음을 밝힌 헨리에타 리빗의 기법이 우주에서 거리를 측정하는 잣대를 제공했다면 우리를 향해 다가오는 빛은 더 파랗게 보이고 멀어지는 빛은 더 붉게 보인다는 사실을 바탕으로 우주가 팽창한다는 사실을 밝혀낸 에드윈 허블의 기법은 빛의 색깔 이동을 밝혀냈다. 슈빈은 우주의 모든 은하들, 지구의 모든 생물들, 지구에 존재하는 모든 원자와 분자와 몸은 깊은 차원에서 서로 연결되어 있다고 설명한다.
이 연결은 137억년 전 한 특이점에서 시작된 것이다. 빅뱅 이후 1조분의 1초에 있었던 입자들은 물질과 반물질이라는 두 종류였다. 우리는 자기 조부모의 후손인 것 못지 않게 반물질보다 10억개 당 하나의 비율로 더 많았던 물질의 직계 후손이다. 슈빈에 의하면 우리는 끊임 없이 전자들이 교환되는 시장에서 살아간다. 태양은 수소를 융합해 헬륨을 만드는 가장 기본적인 별이다. 수소가 소진되면 별은 헬륨을 융합하는 쪽으로 전환된다. 별은 헬륨의 핵을 소비하며 더 무거운 원소를 만든다.
이런 과정을 통해 산소, 탄소, 그리고 더 무거운 원소들이 만들어진다. 우리 몸을 구성하는 무거운 원소들은 대부분 별 내부의 융합 반응을 통해 만들어진 것들이다. 철은 특별한 원소이다. 융합 반응의 종착점이기 때문이다. 별에서 가벼운 원소들이 다 이용되고 점점 더 무거운 원소가 연료로 이용됨에 따라 별의 중심에는 철이 쌓인다. 철은 방출되는 에너지를 고스란히 흡수해 별을 폭발에 이르게 한다.(별은 융합으로 빛을 내 에너지를 내보냄으로써 자체 중력에 의한 수축을 막고 있었던 것이다.)
해석하는 법을 알 때 모든 암석은 타임 캡슐이자 온도계, 더 나아가 우리 행성의 건강을 알려주는 척도가 된다. 슈빈은 인류와 어류의 연관성을 언급한다. 우리의 근육, 신경, 뼈 등은 어류의 아가미뼈가 변형된 것이고 손과 발은 어류의 지느러미가 변형된 것이다. 태아로 자라는 첫 3개월 동안 우리는 어류였던 과거를 경험한다. 물은 생명이 의존하는 다양한 화학반응들이 일어나는 매체이다. 우리는 고체, 액체, 기체로 존재하는 물과 수많은 방식으로 상호작용한다.
우리 몸속의 DNA는 일종의 시계역할을 한다. 오랜 시간에 걸쳐 평균을 내보면 DNA의 특정 부위에서 일어나는 변화가 비교적 일정함을 알 수 있다. 인간, 동물, 세균의 DNA를 비교하면 이 세 생물의 공통 조상이 30억년 전에 살았음을 알 수 있다. 화석이 있는 암석이 최초로 등장한 시기와 거의 일치하는 시간이다, 암석과 DNA의 연대가 들어맞는다는 사실이 놀랍다. 초파리, 햄스터, 사람은 생체 시계, 유전자, 역사의 일부를 공유한다.
생체 시계를 설명하는 부분은 흥미로운데 그것은 인간의 DNA 오류 조정기구가 아침에 가장 활성화된다는 설명으로 인한 것이다. 슈빈은 그럼으로써 사람은 아침에 선탠을 하는 것보다 오후 늦게 선탠을 하는 것이 암에 걸릴 위험이 더 높다는 말을 더한다. 대단히 오래 된 화석을 지닌 암석은 침식되어 사라졌거나 지구 내부의 열로 구워졌거나 다양한 지각 운동으로 변형되었을 가능성이 높다.
최초의 화석은 현재 34억년 전의 것까지 나왔다.(이 문장은 가장 오래 된 화석은 34억 년 전의 것이라 해야 명확할 것이다.) 슈빈은 몸집의 중요성을 논한다. 대화를 하고 도구를 사용하고 기계를 설계하고 불을 통제하는 등 인간이 가진 능력의 상당수는 인간이 지금과 같은 몸집을 가지고 있기 때문에 가능했다. 인간은 분자를 결합시키는 힘보다 중력의 영향을 더 많이 받는다. 개미처럼 몸집이 작은 것들은 중력의 영향을 거의 받지 않아 높은 곳에서 떨어져도 다치거나 죽지 않는다. 반면 개미는 인간처럼 샤워를 할 수 없다. 분자력을 통해 결합되어 있는 물방울이 개미의 몸에 대포알처럼 충돌할 것이기 때문이다.
10억년 전의 고대 생명체들은 분자간 힘이 지배하는 세계(미시세계)를 벗어나 중력이 더 중요한 영향을 미치는 세계(거시세계)로 진입했다. 과거에 일어난 이 장엄한 사건은 세포 안에, 암석 깊숙한 곳에, 생명체의 상당수가 죽는 방식 속에 새겨져 있다. 산소가 한정된 환경에 몸집을 키우기가 생리학적으로 불가능하기 때문에 크기가 작을 수 밖에 없다. 산소 농도가 증가하면 동물들이 자랄 수 있는 크기도 증가한다.
산소는 분자간 힘이 지배하는 세계에 살던 미생물들이 새로운 유형의 몸을 지닌 더 큰 종으로 나아가도록 연료를 제공했다. 물론 산소는 전혀 새로운 위험으로 가득한 세계도 만들어냈다. 산소는 에너지를 생산하지만 억제되지 않으면 세포를 교란하고 DNA를 손상시킬 수 있다. 몸이 커지는 방식을 결정하는 유전자들은 몸을 파괴하는 토대가 된다. 세포가 제때 분열을 멈추거나 죽으라는 단서를 놓치면 치명적인 악성 종양을 형성할 수 있다.
현재의 세계는 암석과 공기, 그리고 물과 생명체가 숱한 변화를 겪으면서 만들어낸 것이다. 지구의 역사는 지구와 그 위에 사는 생물들이 서로 얽혀서 일으킨 변화의 산물이다. 베게너의 대륙이동설이 점진적인 이동을, 해리 헤스의 지질시(geopoetry: 해저가 거대한 컨베이어 벨트처럼 보인다는)가 지구의 구성 부분들 사이의 장엄한 관계를 떠올리게 한다면 이 둘이 융합된 판구조론은 세상을 뒤흔들 정도로 엄청난 개념이다.
1984년 NASA(미항공우주국)는 대륙의 이동을 직접 측정한 자료를 처음으로 공개했다. 확인된 자료에 따르면 북미대륙과 유럽대륙은 매년 1.5cm씩 멀어진다. 오스트레일리아는 매년 약 7cm씩 하와이쪽으로 다가가고 있다. 지각판들의 이동 속도는 머리카락이 자라는 속도와 비슷한데 인간의 수명을 기준으로 할 때 지각판들은 느리게 움직이는 것 같지만 지질학적인 시간으로 보면 그야말로 대격변이다.
슈빈에 의하면 대기 중 산소 농도는 수억년 전 대서양이 생긴 뒤로 급증했는데 이로 인해 우리의 조상들이 새로운 가능성의 신세계를 맞이할 수 있었다. 지금 우리 주변에서 작용하는 주된 힘은 바람, 비, 중력인데 이들은 모두 물리학과 화학의 법칙의 산물이다. 그 힘들이 지금의 세계를 빚어내고 있다면 과거에도 작용했을 것이고 암석에 그 기록을 남겼을 것이 분명하다. 슈빈에 의하면 동물의 초기 역사는 다양성이 급격히 증가한 뒤에 안정된 수준에 이름을 보여준다.
다양성이란 그저 약간 변동하면서 안정된 상태를 유지하는 것을 의미한다. 격변은 지금 세계의 모습을 낳은 원인이다. 슈빈은 지금까지 수집된 모든 화석의 수를 세어보면 수가 가장 많은 종이 과거에 가장 풍부했던 종이라는 단순한 결론이 나올 수 있지만 보존이 잘 되었기에 더 흔히 발견되는 화석들도 있다고 설명한다. 찾기가 더 쉬운 화석도 있을 것이고 채집가들이 유달리 선호했기 때문에 더 많이 발견된 화석도 있을 것이다. 누군가의 언구 과제 때문에 더 많이 발견된 화석도 있을지 모른다.
종의 생존에 가장 도움이 되는 비법은 지구 전체로 널리 퍼지는 것이다. 서로 다른 대륙으로 널리 퍼져나간 개체들은 어느 한 곳에서만 사는 종보다 훨씬 더 잘 살아남는다. 35억년이 넘는 지구 생명의 역사는 가장 오래 살아남으면서 가장 많은 자식을 남기는 생물이 이기는 게임이라 할 수 있다. 칼 세이건은 우리 행성의 기후에 관한 한 가지 역설을 말한 바 있다. 태양은 46억년 전에 비교적 흐릿한 별로 항성 생활을 시작해 점점 더 밝아졌다. 태양은 한결 같은 횃불이 아니다.
지구는 과거에 얼어붙은 황무지였다가 지금은 지각이 녹아 펄펄 끓는 도가니가 되어야 했지만 지구의 모든 온도계는 다른 방향을 가리키고 있다. 온도가 지독히 높아야 할 시대인 오늘날 오히려 빙하가 존재한다. 반면 30억년 된 암석 속에 액체 물의 흔적이 있다. 지구가 얼음공으로 존재했어야 하는 시기에 말이다. 인간은 몸을 구성하는 물질들의 일시적인 보유지이다. 인간의 몸을 구성하는 원소들 가운데 탄소는 생명과 지구의 균형에 중요한 원소이다.
지구의 구성 부분들 사이의 연결은 탄소 가공기, 암석, 물, 몸 사이를 어떻게 이동하느냐에 달려 있다. 연결 사슬을 파악하기 위해서는 생물, 암석, 바다를 독립된 실체가 아닌 지구가 진화할 때 함께 나아가는 탄소의 정거장이라 생각해야 한다. 인류는 혼란스러운 세계에서 패턴을 찾도록 진화한 시각적 동물이다. 슈빈은 앞서 말했듯 훈련된 눈을 거듭 강조한다.(14, 36, 228 페이지) 인간은 주변의 혼돈 속에 숨겨진 패턴을 찾아냄으로써 생존해 왔다. 이런 능력은 인간의 눈과 뇌 사이의 상호 작용에서 나온다.
그리고 그 상호작용은 인간이 보고 생존하고 번성하는 데 기여했다. 살아 있는 생물은 매일 생활하면서 탄소 원자를 호흡하고 먹고 마시므로 몸속 탄소는 대기의 탄소와 늘 평형 상태에 있다. 그런데 생물이 죽으면 대기와의 이 평형 상태가 깨진다. 먹이나 영양분 상태로 새로운 탄소가 몸에 들어올 수 없기 때문이다. 탄소 원자는 어떤 형태로 있었든 다른 형태로 분해되기 시작한다. 빙하기는 궤도, 지축 기울기, 지구 자전축 변화와 대체로 상관이 있다. 빙하기는 추위가 한결같이 나타나는 시기가 아니었다.
빙하기 중간에 따뜻한 간빙기가 나타나곤 했고 간빙기에도 빙하는 남아 있었다. 지구의 기후가 지구의 열평형 즉 지구가 태양에서 받는 열의 양에서 우주로 빠져 나가는 열의 양을 뺀 값과 열이 바다, 육지, 대기, 얼음 사이에 전달되는 방식에 의존한다는 사실도 드러났다. 슈빈은 지질학적 시간에 걸친 기온의 상승과 하강을 반영하는 봉우리와 골짜기를 가진 기후 그래프를 사람의 심전도 그래프에 비유한다.
계속 따뜻해야 할 시기에 찾아온 극심한 추위는 지구의 심장 발작에 해당한다고 슈빈은 말한다. 궤도, 기후, 얼음은 생물들이 지구 전채로 언제 어떻게 퍼질지를 결정한다. 슈빈은 유럽인들의 가계도에는 얼음의 흔적이 남아 있다고 말한다. 슈빈에 의하면 얼음은 우리 인류의 가계도 안에, 다양한 인류 친척 집단들 사이에 공유하는 DNA 안에 들어 있다. 우리의 몸과 유전자에는 수십 억 년에 걸쳐 이루어진 생물학적 발명들이 층층이 쌓여 통합되어 있다.
그 결과 생물학적 세계는 공학적 세계와 마찬가지로 복수(複數: multiple)의 발견으로 가득하다. 예를 들어 공기 호흡을 하는 능력은 어류에서 여러 차례 출현했으며 진흙과 땅 위에서 돌아다니는 능력을 지닌 지느러미도 마찬가지다. 폐나 그에 상응하는 기관도 많은 민물어류에서 볼 수 있다.
주머니처럼 생긴 폐로 호흡하는 어류도 있고 걷는 어류도 흔하다. 나무를 기어오르는 어류도 있다. 스티글러의 법칙(복수의 발견 또는 공동 발견의 사례를 말하는...)은 공리와 장치 뿐 아니라 신체 기관에도 적용된다. 인간에게 대단히 중요했던 직립보행은 어류, 벌레, 기타 동물들에게 변화가 일어났기 때문에 가능했다. 무엇인가를 발명하는 데에 수많은 선배들을 거쳤듯. 인간은 식물에게도 빚을 지고 있다. 무엇보다 광합성을 빼놓을 수 없다.
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