진화론은 종교를 부정하는 것일까?
우리는 진화론을 무신론, 기독교와 배치되는 것으로 해석하는 경우를 볼 때가 많다(개인적으로 정말 안타깝다고 생각한다!). The bare bones의 저자는 이번에도 자동차 예시를 들면서 '과학자들에게 영혼이나 초자연적인것을 묻는것은 카센터 주인에게 영혼이나 초자연적인 것을 묻는 것과 같다.'고 이야기하였다. 그만큼 진화, 진화론은 종교와는 상상 이상으로 연관이 없다는 것이다. 그런데도 왜 진화를 무신론과 연관 짓는 경향이 있는 것일까?
가장 큰 원인으로 저자는 우리가 진화론에 대해서 오해를 하기 때문이라고 이야기한다. 저자는 진화론을 설명하면서 한가지 비유를 드는데, 집안 가계도를 이용하여 비유한다. 우리의 부모님, 조부모님, 증조부모님, 고조부모님이 과거에 존재하였기에 우리가 존재할 수 있게 되었다는 것은 누구나 알 것이다. 그런데 이를 '고조부모님이 증조부모님이 되고, 증조부모님이 조부모님이 되고 조부모님이 부모님이 되고 부모님이 우리가 되었다.'라고 이해하는 사람은 아무도 없다. 조상님들은 조상님들이고 우리는 우리이다. 조상님들이 있어서 우리가 있을 수 있지만 그렇다고 조상님이 우리 그 자체는 아니다. 저자는 이를 통해서 진화를 설명하였다. 즉, 과거의 공통 조상에서(고조부모님) 후계가 갈라 져나오고(여러 명의 자녀를 두고) 그중 하나의 후계가 후손을 남기고(여러 명의 자녀중 한 명이 증조부모님이 되고)그 후손이 또 번식하면서 여러 자손을 낳게 되고(증조부모님과 형제들이 또 자손을 낳고) 그 여러 자손이 또 자손을 남기고(중조부모님의 자녀가 또 자손을 낳고) 그렇게 계속 자손이 많아지고 그중 하나가 우리인 것이다(증조부모님의 자녀중에 우리의 조부모님이, 그리고 우리의 부모님이 있고 마지막으로 우리가 존재하게 된 것이다). 즉, 공통 조상에서 생물이 계속 퍼지고 퍼지면서 환경에 적응하면서 각자의 방식으로 자손을 남기게 되고 그중의 하나가 바로 우리 인류이다. 여기에는 초자연적인 것 또는 영적인 존재라는 개념이 없다. 우리가 관측해온 것들을 토대로 하여 나온 결론이다.
유전자
그러면 어떻게 자손이 생길 수 있는 것일까? 답은 우리의 신체를 이루는 몸속에 있는 유전물질에 있다. 우리의 신체는 세포로 이루어져 있으며, 세포 안에 핵이 있고, 핵 안에 유전자가 들어있다. 유전자에는 우리의 몸에 대한 정보-생김새, 머리카락의 색깔, 키 등등-가 담겨 있다. 이 유전자가 담겨있는 것을 우리는 DNA라고 부른다. DNA는 일종의 도서관, 유전자는 도서관에 배치된 책과 같다. 그러면 누가 책을 읽는가? 바로 RNA이다. RNA에서 유전자를 읽고 이를 통해서 2가지 일을 한다. 발달과 유지가 그것이다. 유지는 생물의 몸을 유지하는 것으로 생물의 몸을 이루는 세포는 영원히 살아있지 않고 짧은 시일이 지나면 죽게 된다. 따라서 RNA에서 우리의 몸을 유지시키는 유전자를 읽고 이에 맞추어서 우리가 몸에 저장한 단백질을 재구성하여 새로운 세포를 만들어낸다. 우리의몸은 그렇게 유지되고 있다.
발달(development)은 무엇일까? 바로 감수분열을 통해서 만들어진 생식세포를 이야기하다. 우리의 자손이 우리의 신체와 닮은 이유가 바로 여기에 있다. RNA를 통해 해독된 우리의 유전자가 담긴 생식세포가 만들어지고, 이를 통해서 생물이 번식한다. 즉, 유전자는 책, DNA는 도서관, RNA는 책을 읽고 작품을 만드는 사람인 것이다.
자연선택
그런데 이 유전자는 항상 100% 자손에게 전해지지 않는다. 생식세포가 만들어지는 과정에서 이상이 생기거나 혹은 다른 생식세포와 결합(수정)이 된 후에 기존에 유전자를 물려준 존재와 전혀 다른 존재가 나올수 있다. 가령 몸 색깔이 완전히 다르다거나, 또는 신체의 비율에서 차이가 생기거나 등등...진화는 바로 여기서 일어난다. 자연선택을 통해서 말이다.
자연 선택이란 무엇인가. 자연 선택은 뜻을 그대로 직역해보면 자연이 선택한다는 뜻이다. 즉, 여러 개체가 있으면 이 중에서 자연의 선택을 받은 개체는 살아남아 자손을 남긴다는 것이고 그렇지 않으면 멸종한다는 것이다. 언뜻 보면 잔인하게 들릴 수도 있으나 사실 그 실체는 아주 간단하면서도 당연한 것이다.
저자는 다리 긴 생물과 짧은 생물의 예시를 들면서 자연 선택을 설명하였다. 어떤 생물 무리가 있는데, 이들은 다리가 짧고 달리기가 느린 특징이 있었다. 그런데 이 생물 무리에서 다리 긴 개체가 조금씩 태어나면서(돌연변이든 종이 같은 다리가 긴 생물이 유입되었든)어느순간 다리가 짧은 생물과 다리 긴 생물이 공존하게 되었다. 그러던 어느날 이 생물이 사는곳에 포식자가 나타났다. 별다른 방어수단이 없던 이 생물들은 그저 달아나는 것으로 살아남을 수밖에 없었다. 그러면 시간이 지날수록 다리가 짧아 느린 개체일수록 더 쉽게 잡아먹히게 되고, 다리 긴 개체가 더 쉽게 살아남았다. 그 결과 그 생물 무리에는 다리 긴 개체만이 자손을 남길수 있게 되었다. 이게 자연 선택이다. 이 예시에서 다리 긴 개체가 선택되어서 자손을 남기게 되었고 그렇게 다리 깖은 개체->다리 긴 개체로 진화하게 된 것이다. 이렇게 자연 선택이란 여러 개체 가운데에서 환경에 가장 잘 적응한 개체만이 살아남아 자손을 남긴다는 것이다. 진짜 당연한 것이다.
화석, 화석 게임
그렇다면 그 증거는 무엇일까? 아마 많은 사람이 이것을 떠올릴 것이다. '화석'. 과연 화석은 무엇일까?
현대 지질학에는 몇 가지 법칙이 존재한다. 지층이 쌓여 있을 때 아래에 쌓인것일수록 오래되었다는 지층 누증의 법칙, 지층이 쌓이고 시간이 흐른 후에 다른 지층이 쌓이면 그 사이에는 시간차가 존재한다는 부정합, 지층을 마그마나 용암이 뚫고 솟은 흔적이 있다면 그 흔적은 지층보다 더 나중에 생성되었다는 관입의 법칙, 과거에 있었던 일은 오늘날에도 동일하게 일어난다는 동일 과정의 법칙, 그리고 지층의 연대마다 특정 생물만이 발견된다는 동물군 천이의 법칙이 있다. 저자는 이 법칙들을 이야기 하면서 지층의 높낮이가 차이가 나거나 지층 간의 거리가 매우 차이가 나도 어느 지층에서 어떤 화석이 나오는가를 통해 지층의 연대가 동일한가 차이가 나는가(같은 생물의 화석이 나온다면 그것은 곧 그 두 지층이 같은 시기에 쌓인 것을 의미한다), 등등 지층의 연대, 화석의 연대 등등을 알 수 있다. 앞으로 계속 다루어지겠지만, 과거의 생물의 흔적인 화석은 곧 진화의 증거가 되기도 한다.
그러면 화석은 어떻게 생기는 것일까? 저자는 게임을 통해 독자들에게 화석이 생기는 과정을 전달한다. 독자 자신이 화석이 되는 게임이다. 우선 첫 번째 게임은 어디에서 죽는가이다. 만일 독자가(뭔가 좀 이상하게 들리지만) 숲속이나 초원처럼 뭔가에 쌓일 수 없는 곳에서 죽는다면? 유감! 화석 게임에서 패배하였다. 왜냐하면 화석이 되기 위해서는 묻혀야 하기 때문이다. 그런데 숲속이나 초원에는 시신이 묻힐 일이 거의 없다. 대신 지나가던 포식자들이 시신을 마구잡이로 뜯어먹어 결국 시신이 사라지게 할 것이다. 그러면 어디가 좋을까?
가장 최적의 장소는 바로 호수나 강가이다. 왜냐하면 시신이 묻힐수 있기 때문이다. 호수에서 비가 불어서 물이 범람하거나, 아니면 강가에서 죽은 후에 시신이 떠내려가면서 흙 속에 묻히게 된다면 첫 번째 게임에서 승리하게 된다.
이제 두번째 게임이다. 묻히는 것에는 성공하였으나 두 번째로는 두 가지 목적이 있는데, 하나는 화석이 되는 것이고 다른 하나는 파괴되지 않는 것이다. 시신이 묻히고 난후부터 시신은 주변 환경(주로 흙이나 모래)에서 압력을 받게 된다. 그리고 이 압력을 받으면서 시신의 성분이 변하게 된다. 본래 생물의 몸은 탄소 기반의 유기물로 이루어져 있는데, 화석이 되는 과정에서 압력을 받으면서 주변 광물이 시신에 스며들어 가게 된다. 최종적으로 성분이 변하게 되는 것이다. 돌이 아닌 것에서 돌로 변한다는 뜻이다(화석의 뜻이 돌이되다라는 뜻이다!). 여기서 간혹 퇴적 환경에 따라 시신이 그대로 본을 뜨게 되는 경우가 있는데, 본이 떠진 것을 몰드, 몰드가 만들어지면서 본래 시신의 주변을 따라 퇴적물이 완전이 덮여서 형태를 뜨게 된 것(서양의 석고 마스크 같은 것)을 캐스트라고 한다.
화석이 되는 첫 번째 목적은 바로 이것이고, 두 번째 목적은 파괴되어선 안 된다는 것이다. 여기서 파괴라 인간의 활동과 자연에서의 파괴를 모두 포함한다. 공사를 한다거나 아니면 지질작용으로(지층이 열을 받아서 암석이 다른 암석으로 변화하거나 용암이 분출하여 지층을 녹이거나 등등) 기껏 묻혀서 화석이 되었는데 파괴될 수도 있다. 따라서 두 번째 게임의 관건은 묻히고 난 후에 그 환경이 아주 심한 변화를 겪지 않는 것이다. 이 과정을 넘겼다면 두 번째 게임에서도 승리하게 된다.
이제 마지막 세 번째 게임이다. 마지막 게임은 첫 번째랑 다른데, 바로 드러나는 것이 목적이다. 아무리 화석이 잘 되었어도 지표면에 노출되지 않으면 쓸모가 없다. 화석을 찾는 사람들이 지층을 투시할 수는 없기 때문이다. 따라서 지층에서 화석의 일부가 드러나서 또는 발굴 중에 들러나게 된다면 마지막 게임에서도 승리하게 된다. 주의할 점은 만일 자연적으로 드러났는데 오랜 시간 동안 방치된다면 결국 풍화되어서 사라지게 된다는 것이다.
판구조론
판구조론이란 지구의 형태를 이야기하는 이론으로 지구가 여러 개의 판으로 이루어져 있고, 그 판을 맨틀이 대류 하면서 그 작용으로 판이 이동하면서 지질학적 작용을 일으킨다는 것이 핵심인 이론이다. 이 판구조론이 있어서 지진이 일어나고 화산이 분출하고 심지어 바다가 만들어지는 것이다. 그런데 판구조론이 진화와 무슨 관계가 있는 것일까? 판구조론을 통해서 대륙이 이동하게 되고 생물이 따로 떨어지는 동소적 종 분화가 일어나게 된다. 동소적 종 분화란 같은 생물 무리가 대륙이 갈라지거나 하는 이유로 따로 떨어지게 되어서 각자 다른 방식으로 진화하게 된다는 것이다. 즉, A라는 생물 무리가 갈라지면서 다른 환경이 조성되었고(기후나 지질환경이 바뀌면서 일어나는 일이다) 그 결과 A라는 생물이 따로따로 갈라지게 된다는 것이다. 즉, 대륙의 이동이 없으면 생물이 다양하게 진화하게 되는 원리 중 하나인 동소적 종 분화가 일어날 수 없다는 것이다. 이렇게 판구조론을 통한 대륙의 이동은 생물의 진화를 일으키는 또 다른 요인이 된다.
다른 기원을 가진 비슷하게 생긴 기관
돌고래와 어룡 이크티오사우루스. 이들은 모두 다른 생물이다. 돌고래는 포유류, 이크티오사우루스는 파충류에 속한다. 그런데 얼핏 보면 이들은 모두 비슷하게 생겼다. 둘 다 꼬리가 위, 아래로 갈라져 있고, 등에 삼각형 모양의 지느러미가 있으며, 지느러미가 노와 비슷하게 생겼다. 현생 생물을 비교해보자면, 돌고래와 상어 역시 비슷하게 생겼다. 사실, 너무 비슷하게 생겨서, 돌고래를 어류로 착각하는 사람도 있다! 왜 이들은 전혀 다른 생물인데도 비슷하게 생긴 것일까? 바로 진화 때문이다. 더 정확히 말하자면, 이들이 사는 환경은 모두 바다이다. 그것도 연안~깊은 물 속에서 서식한다. 따라서 이들은 서로 다른 기원의 생물이기는 하나, 비슷한 신체구조를 가지게 되었다. 이를 수렴진화(convergence evolution)라고 한다. 수렴진화를 통해서 우리는 생물이 기원이 다르더라도 비슷하게 진화할 수 있다는 것을 알게 되었다.
뼈 만보고 기능을 알 수 있다고?
육식동물과 초식동물. 이들은 분명 다른 식성을 가지고 있다. 따라서 이들의 머리뼈, 그중에서 턱뼈를 살펴보면 이들이 어떻게 차이가 나는지, 어떤 것이 육식동물이고 어떤 것이 초식동물인지를 알 수 있다. 먼저, 너무도 당연한 이야기겠지만 이빨의 차이점이 있다. 육식동물은 이빨로 가죽을 자르고 살코기를 발라 먹기 때문에 이빨의 구조가 주로 칼날과 비슷하게 생겼으며, 몇몇 종의 경우에는 거기에 더해서 이빨에 톱처럼 톱날(serration)이 나 있기도 하다. 심지어 어금니도 삼각형에 가까운 형태로 나 있다. 위, 아래턱이 교차하면서 이빨이 지나면서 이빨이 핑킹가위와 같은 작용을 하는 것이다.
초식동물의 경우에는 주로 먹이가 되는 식물을 소화시하기 위해서 넓적한 이빨을 가지고 있다. 식물은 섬유질 성분으로 이루어져 있기에 매우 질기고 단단하다. 따라서 식물을 소화시키기 위해서 가장 먼저 이빨로 식물을 잘 다지고 으깨는 것이 중요하다. 그래서 초식동물의 이빨은 주로 넓적하고 평평하거나 가운데가 움푹 파인 형태를 하고 있다.
여기에 더해서 턱의 구조, 정확히는 아래 턱이 닫히는 작용을 하는 지점의 높이에도 차이가 있다. 대부분의 턱을 가진 생물들은 턱에 난 이빨을 아래턱으로 움직여서 먹이를 소화한다. 따라서 아래턱이 어떻게 작용하느냐에 따라 이빨이 가위와 비슷하게, 또는 망치나 호두깎기 도구와 비슷하게 생겼다.
가위를 살펴보자. 가위는 무게중심이 정중앙에 있으며, 무게중심을 기준으로 가까운 곳이 먼저 움직이고 먼 곳이 나중에 움직이는, 이른바 곡률을 그리면서 움직인다. 이렇게 움직이는 이유는 처음 가위질을 할 때 자르고자 하는 것(종이, 천 등등)을 먼저 작게 뚫거나 자르고 그다음에 자르는 비율을 늘려나가는 식이다. 무언가를 자르기에 적합한 움직임이다. 따라서 육식동물들의 아랫턱이 움직이는 작용점 또한 아랫턱보다 조금 위에 위치한다. 가위와 비슷한 것이다.
초식동물은 어떨까? 초식동물의 턱은 호두 깎기 도구와 비슷하다. 호두를 까기 위해서는 모든 힘이 동일하게 작용하여야 한다. 즉, 망치로 내려치거나 할 때처럼 물리적 작용을 하는 면적이 넓고 가위와 달리 한 번에 내려찍어야 호두를 까기 용이하다. 초식동물의 턱도 이와 비슷하다. 초식동물의 턱은 말 그대로 호두깍기 도구이다. 가위처럼 잘라가는 식이 아닌 한 번에 에너지를 가해서 분해하는 작용을 하기 때문이다. 따라서 초식동물의 턱의 작용점은 아랫니와 같은 높이에 위치한다. 턱이 한 번에 올라가서 위턱(에 달린 이빨)과 아래턱을 부딪혀서 식물을 으깨기 때문이다.
