리처드 도킨스 - 당신이 몰랐던 진화론, 4강 불완전한 설계

 

 

4강, 불완전한 설계

 

Q. 지구상에 많은 종류의 동물들이 존재하는 이유는 뭘까요?

A. 생명의 경이롭고 우아한 특성은 모두 자연선택에 기인*합니다. 생명체의 모든 부분은 설계한 듯 목적이 있어 보입니다. 마치 장인이 무엇이 필요한지를 내다보고 공들여 설계한 것 같습니다. 하지만 이들은 다윈의 자연선택에 의해 만들어졌습니다.

 * 기인 = 일이 일어나게 된 까닭.

 

 돌연변이는 유전자의 무작위적인 변화를 말합니다. 유전자의 무작위적인 변화는 대부분 해롭습니다. 이로운 것이 아니라 불리합니다. 즉. 생존과 번식에 방해가 됩니다. 그들 중 아주 일부만 이롭습니다. 극소수의 돌연변이는 생존과 번식에 도움이 되고 살아남습니다. 이는 명백한 사실입니다. 이것이 바로 자연선택입니다. 다윈은 인위적인 품종개량을 예로 들어 자연선택설을 설명했습니다. 이는 우리 모두 알고 있는 명백한 사실입니다. 우리는 동물들의 자손들 가운데 무엇을 길러낼지 인위적으로 선택할 수 있습니다. 개나 양배추, 장미, 고양이, 소, 돼지의 품종을 우리가 원하는 대로 개량할 수 있습니다. 수천 년 전부터 이 사실은 아주 강력한 기술입니다. 

 

 페키니즈, 푸들, 요크셔테리어 개를 떠올려 볼 수 있습니다. 이들은 수백 년에 걸쳐 인간에게 의해 사육된 늑대입니다. 단 몇 세기만의 이런 큰 변화가 가능하다면 수백만 년이라는 시간 동안에는 어떤 일이 벌어질지 상상해 보세요. 다윈이 깨달은 이러한 사실은 이 후손 대신 저 후손을 택해 기르는 사육자는 필요 없다는 뜻입니다. 어떤 개체는 다른 개체로부터 더 잘 살아남기만 하면 되거나 혹은 짝짓기 상대를 잘 얻으면 됩니다. 이런 개체들이 자손을 낳고 유전자를 다음 세대에 남기게 됩니다. 그래서 수천 년이 흐르고 수백만 년이 흐를수록 동물들은 생존과 번식에 더욱더 능숙해집니다.

 

 그러니까 변이의 원인은 무작위적인 유전자의 돌연변이입니다. DNA 복제 과정에서 실수로 유전정보가 무작위적으로 변하는 것입니다. 하지만 어떤 유전자가 살아남을지는 무작위적으로 정해지지 않습니다. 어떤 기준에 따라 유전자가 선택되는 과정이 번식을 더 잘하도록 만듭니다.

 

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Q. 어떤 돌연변이가 진화에 유리한가요?

A. 유전학자는 큰 돌연변이를 연구합니다. 그런데 진화에서 큰 돌연변이는 중요하지 않습니다. 큰 변화를 일으키는 돌연변이는 해로울 가능성이 크기 때문입니다. 진화의 역사에서 살아남은 부모가 자식을 가졌다고 생각해 봅시다. 이때 큰 돌연변이가 일어나서 자식은 부모와 크게 달라진다는 말이 됩니다. 이미 부모가 성공적으로 살아남았기 때문에 부모의 현 상태로부터 크게 벗어난 자식은 생존이 어렵습니다.

 

 그래서 작은 돌연변이가 진화에 있어서 중요합니다. '로널드 피셔'는 다윈주의 선구자 중 한 명이었습니다. 그는 진화 이론을 정립하는데 큰 기여를 했습니다. 피셔는 현미경을 비유로 들었습니다. 현미경의 초점을 맞추는 상황이라고 가정해 봅시다. 초점을 맞추기 위해서는 대물렌즈를 위아래로 조정해야 합니다. 초점이 거의 맞춰진 상태라면 경통의 높이를 약간만 조정하면 초점이 맞게 됩니다. 위로 올리던, 아래로 내리던 상관없습니다. 광범위한 병화는 상황을 악화시킵니다. 현미경의 초점이 한참 멀어지거나 경통을 너무 내려서 슬라이드가 깨질 수 있습니다. 현미경의 비유에서 처럼 아주 작은 변화만이 유익한 가능성이 큽니다. 피셔는 변화가 작으면 작을수록 생물체는 더 완벽에 가까워진다고 말했습니다. 

 

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Q. 그렇다면 불완전한 설계는 어떻게 봐야 할까요?

A. 진화가 완벽하다고 기대할 순 없습니다. 자연선택은 과거로부터 존재해 온 것들에게 적용되어야 하기 때문입니다. 공학자는 기존의 설계도를 뒤엎고 새로 시작할 순 있지만, 진화는 그렇지 않습니다. Z 엔진을 처음 발명했을 때 일입니다. Z 엔진 발명가는 기존의 프로펠러 엔진을 단계적으로 고칠 필요가 없었습니다. 만약 기존의 프로펠러의 엔진을 조금씩 고치고 나사를 조여서 Z 엔진으로 바꾸었다고 생각해 보세요. 결국 이전 설계는 다 버리고 새로 시작할 수밖에 없습니다. 진화는 Z 엔진처럼 처음부터 완전히 새로 시작할 수 없습니다. 이미 존재하는 것을 조금씩 변화시키는 것이 적응을 만듭니다.

 

 인간의 폐를 예로들 수 있습니다. 우리는 모두 폐로 숨을 쉽니다. 인간에게 폐가 있다면 물고기에게는 부레가 있습니다. 부력을 조절해 주는 담당입니다. 폐는 부레로부터 진화했습니다. 깨끗한 도면에서 나온 것이 아니기 때문에 불완전할 수밖에 없습니다. 이런 불완전한 적응을 보여주는 예가 많습니다. 그중 하나가 바로 가자미류 물고기입니다. 몸통을 옆으로 눕히는 서대나 넙치처럼 가자미류의 물고기는 옆으로 눕습니다. 두 눈 가운데 하나는 모래 바닥에 눌려 쓸모가 없어졌습니다. 그래서 자연선택에 의해 한쪽눈이 반대편으로 돌아가서 위치하게 되었습니다. 피카소의 그림처럼 양쪽 눈이 한쪽으로 몰린 물고기가 탄생한 것입니다. 가자미류 물고기는 진화의 불완전함을 명확하게 보여줍니다.

 

 또 다른 예로는 인간은 후두신경*이 있습니다. 후두 신경은 포유류, 파충류, 조류에서도 찾아볼 수 있습니다. 후두 신경은 뇌신경의 일종으로, 뇌에서 뻗어 나와 목에 있는 목소리 성대인 후두에 이어져있습니다. 후두 신경 중 일부는 후두를 지나쳐 가슴까지 내려와 심장에 붙어있는 동맥을 휘감은 다음 다시 후두로 돌아갑니다. 이는 말도 안 되게 우회하는 것입니다.

 * 후두신경 = 목소리를 만들어내는 신체기관인 성대의 움직임을 담당하는 신경

 

 

 저는 되돌이 후두 신경을 관찰하기 위해 기린 목 해부를 도운 적이 있습니다. 기린 목 밑으로 뻗어내려 간 되돌이 후두 신경을 추적했습니다. 후두에서 몇 센티미터밖에 안 되는 길이를 살짝 훑고는 후두를 지나쳐 가슴으로 바로 내려갑니다. 가슴에서 몇 미터쯤 내려간 다음에야 다시 후두로 올라옵니다. 이게 뭐 하는 것인가 싶습니다. 어떠한 설계자도 이렇게 만들지 않을 것입니다. 만약 제품을 이렇게 만들었다면 관리자는 이런 제품의 품질 관리 시험을 통과하도록 나 두지 않을 것입니다.

 

 이후 두 신경은 후두를 잽싸게 지나쳐 내려갔다가 다시 올라옵니다. 형편없는 설계입니다. 이러한 이유는 진화사에 있습니다. 우리 조상은 물고기라서 목이 없기 때문입니다. 따라서 후두 또한 없었습니다. 대신 후두 신경과 비슷한 신경이 물고기 뇌에서 동맥 뒤쪽을 지나 아가미와 연결되어 있습니다. 시간이 지나면서 물고기 조상들이 점차 땅으로 올라왔고, 물고기에 없던 목이 우리에게 생겼습니다. 목이 진화하면서 후두 신경도 동맥 주위를 우회하게 되었습니다. 처음에는 우회 길이가 길지 않았지만 이후 점점 목이 길어지고 또 길어지면서 후두 신경이 동맥을 건너뛰기에는 한계 비용이 너무 커지게 되었습니다. 발생 과정에서도 큰 변화가 요구되었을 것입니다. 반면에 목이 길어짐에 따라 후두 신경이 몇 센티미터 더 길어지는 데에 드는 비용은 아주 미비했습니다. 결국 형편없는 설계의 이유는 진화의 역사에서 이루어져 있습니다.

 

 우리 눈의 망막도 좋은 예시입니다. 망막은 뒤집혀서 장착되어 있습니다. 우리 눈은 광전지가 모여있는 스크린이라고 할 수 있습니다. 시세포는 세상을 향해있는 것이 아니라 세상을 등지고 있습니다. 광전지를 뇌에 연결해 주는 신경세포들은 망막을 돌아서 뇌로 향하게 됩니다. 망막의 표면을 지나가면서 망막 한가운데 뚫린 구멍 즉 '맹점'이라는 부분을 빠져나가 뒤 쪽의 뇌로 연결되는 것입니다. 정말 터무니없는 설계입니다. 독일의 생리학자 '헬름홀츠'는 "누가 척추동물의 눈을 이렇게 설계해 놓았다면 나는 퇴짜를 놓았을 것이다."라고 했습니다.

 

 

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Q. 진화에서 완전함과 불완전함이 공존이 왜 중요할까요?

A. 진화에는 반드시 비용이 따르므로, 불완전함은 피할 수 없는 것이라고 볼 수 있습니다. 앞서 불완전함을 잘 보여주는 대표적인 예들을 말씀드렸습니다. 거꾸로 뒤집힌 망막, 되돌이 후두신경, 옆으로 뒤틀린 가마류의 눈 말입니다. 자연선택에 의한 진화는 각기 다른 방향으로 밀어내는 압력들 간의 타협입니다.

 

 예를 들어 수컷 새가 암컷 새를 유혹하려면 화려한 색을 띠어야 합니다. 그래서 짝짓기라는 과제는 수컷이 화려한 색을 띠도록 부추깁니다. 하지만 동시에 화려한 색깔은 포식자의 눈에 수컷이 잘 띄게 만듭니다. 성적 관점에서 보면 수컷에게는 화려한 색이 이상적입니다. 하지만 포식자 회피의 관점에서 화려한 색은 좋지 않습니다. 절충해야 합니다. 결국 불완전함은 적응에 불가피한 특성인 것입니다. 진화의 세계에서는 공짜는 얻습니다. 그 어떤 것이던 얻으려면 비용을 치러야 합니다. 그래서 진화론에 있어서 경제학은 매우 중요합니다.