우리가 살고 있는 이 행성에서 생물들이 등장하고, 다양한 종으로 분화했다가 멸종하는 역사는 무엇 때문에 일어나는가?

이 질문에 대한 답은 여러 측면에서 할 수 있다.

그 메카니즘에 대해서는 다윈이 찾아냈다. 바로 ‘자연선택(natural selection)'.

진화를 사실로 받아들이는 한에 있어서 (사실 받아들인다는 것은 잘못된 표현이다. 그냥 있는 그대로 사실이니) 진화의 메카니즘으로서 자연선택을 부정할 수는 없다. 다른 메카니즘을 얘기하더라도 사실은 자연선택을 보조하거나 그 하위 개념일 뿐이라는 것이 거의 모든 진화학자의 견해이다.

그런데 앞의 질문을 달리 받아들이면 그 답은 다양해질 수 있다.

즉, 그런 자연선택이 일어나도록 하는 적응에 가장 중요한 요인은 무엇인가?라는 질문으로 변형한다면 말이다.

바로 그 질문에 대한 답으로 산소 농도의 변화로 들고 있는 것이 바로 피터 워드의 ＜진화의 키, 산소 농도＞이다. 제목 자체가 주제인 셈이다.

어쩌면 내용은 단순할 수 있다. 우선 전제는 지구상의 산소의 농도가 지금과 같이 23%정도에서 안정되었던 것이 아니라 최저 10%내외에서 최대 30%정도까지 변화를 해왔다는 것이다. 그 산소의 농도 변화에 따라서 지구상의 생물상이 출렁거렸다는 것인데, 산소의 농도가 높을 때는 생물상이 단순해지고(특정 생물군이 번성), 개체의 크기가 커지는 경향이 있다. 그리고 산소의 농도가 낮을 때는 산소를 최대한 이용하기 위한 적응이 생기고, 생물상이 다양해진다는 것이다.

그런데, 이런 가장 기본적인 가설을 증명하기 위해서 저자가 꺼내든 카드는 그냥 논리만이 아니다. 무수한 예. 캄브리아기 이전의 (눈에 보일 수 있는) 생물의 등장에서, 캄브리아기의 생물 대폭발, 그리고 그 이후 대멸종 시기, 또다시 트라이아스기의 대폭발, 그리고 주요하게는 공룡에 대한 논의 등등. 등장하는 생물들이 무수할 뿐 아니라 그 생물들의 화석과 현재 그 생물들의 후손들의 기관 비교 등을 통해서 생물들이 어떻게 산소 농도에 적응을 해서 살아갔는지, 그리고 어떻게 진화했는지를 밝히고 있다.

당연히 이것이 모든 것을 설명할 수는 없다고 생각한다. 말하자면 정답이라고 하기에는 지나치게 한 가지에 기대어 설명하고 있는 것 같다. 저자도 그것은 인정한다. 다만, 산소의 농도 변화와 그에 대한 적응이 지구상에 출현한, 지금도 살아가고 있는 생물들에게 가장 중요한 요인이라는 것은 분명 사실일 가능성이 높다. 수많은 생물들의 이름은 낯설고, 기관들의 이름도 낯설지만 지구 환경의 변화에 따른 지구상의 생물 진화의 역사를 파노라마처럼 살펴보는 내내 즐거웠다.

아쉬움 하나만 지적한다면 뒷부분, 즉 최근으로 올수록 내용이 대충 지나간다는 것이다. 쥐라기까지 공룡과 조류를 아주 자세하게 살펴보고는 그 이후의 역사는 별로 중요하지 않다는 듯 아주 간략하게 넘어가고 책을 끝내버렸다. 쥐라기 이후 산소의 농도가 별로 변하지 않았고, 그래서 저자가 주목할 만한 생물상의 변화가 없었다고 보는 것인지 모르겠다. 이것은 백악기-제3기 대멸종, 페름기-트라이아스기 대멸종 등이 전공이 저자의 관심사에 충실한 결과일 수 있는데, 분명 한계라고 본다. 어쩌면 많은 사람들(나를 포함한) 현재와 가까운 시기의 생물상의 변화도 궁금할 것이기 때문에. - (내가 평가할 수 있을 만큼의 위치에 있지는 않지만) 그런 면에서 ＜미토콘드리아＞나 ＜생명의 도약＞의 닉 레인보다는 조금 덜 대중적이다.

(2012. 7)  

1억년 넘게 지구를 지배하던 공룡은 산소 적응력을 통하여 지구를 지배할수 있었다 한다. 현재 대기는 질소 78%, 산소 21%, 이산화탄소 등을 포함한 미량의 기체 1%로 이뤄져있지만 공룡이 막 출현했던 2억여년 전 만해도 지구의 대기구성은 그렇지 않았다. 당시 대기 중 산소의 비율은 15%였고 공룡들은 저산소 시대에 적응하기 위해 자신의 뼈 속을 비웠다 한다. 워드 교수는 이 공룡이 조류의 조상이기도 하다는 점에 착안, 뼈 속 구멍이 조류의 기낭(氣囊)과 비슷한 역할을 했다고 설명한다. 기낭은 조류의 폐에 딸린 공기주머니다. 새는 기낭 덕에 산소가 희박한 수천m 상공에서도 자유롭게 활동할 수 있다. 초기 공룡이 가졌던 이러한 이점은 공룡이 지구를 지배하는 원동력이 됐다.

  반면 엇비슷한 시기에 살았던 포유류는 공룡이 지구의 주인이 되는 것을 바라봐야만 했다. 이들은 저산소 시대에 적합한 폐를 갖고 있지 못했다. 포유류가 활발히 시작한 건 운석 충돌로 공룡이 전멸한 뒤 대기의 산소 농도가 서서히 증가하면서부터다.  이 오르도비스기는 캄브리아기를 뒤따라 저산소위기 구간속의 동물들을 구제해줬다.  산소의 변화에 따른 적응을 완료한 동물과 도태된 동물들로 나누어 시대는 흘러갔고 미래의 산소량을 예측함으로서 현재의 유전체에서 미래로서의 방향성을 알수 있을것 같다.  현재까지 나는 온도에 따라, 특수한 환경에 따라 유전자가 진화하고 발전한다고만 생각했었지 산소에 따른 진화 방향성을 생각해본적은 없었다. 하지만 이책을 읽으면서 산소가 지구상의 모든 생물들에게 끼치는 영향이 어떠한 환경보다 더욱 지대한 영향을 끼침을 느낄수있었다.

진화, 산소 두가지 단어가 무슨 연관이 있을까?

수많은 변이가 생기고 그런것중에 자연에 적합한 것이 선택이 되어 번성하고 다시 변이생기고

그런 지속되는 과정이 진화이고 그런 진화를 하게 하는 자연이란? 무엇일까...하는 의문에

약간의 힌트를 주고 있다.

산소농도가 그런 자연의 일부로 과거의 화석이나 분자시계에 보이는 흐름들에 대한 변화의

원인으로서 답을 주고 있다고 설명하면서 증거를 대고 있는 책이다.

첫장 차례에 나온 산소농도와 이산화탄소 농도의 시간에 따른 변화의 도표가 이 책의 모든

것을 보여주며 지금 고생물 변화에 논란이 되고 있는 많은 문제에 대해서 이 도표로 설명하려는

시도를 한다.

기본적 이야기는 산소농도가 낮을때 살기위한 많은 변이가 생기고 산소농도가 높을땐 종의 분화는 낮아지고 그런것으로 대멸종 이후에 수많은 다른 종 들의 탄생을 설명하고 있다.

과거의 대멸종과 지금 우리가 가지고 있는 심폐의 모습을 갖추는것이 단순한 흥미가 아니라

과학적 증거를 가지고 산소농도에 맞추어서 인과관계를 가지고 설명하기에 과거의 모습에

대해서 합리적으로 설명할 만한 한가지 무기를 가지게 된거 같다