다른 종의 신체부속끼리 비교할 때는 처음에 같은 부위였지만 시간에 따라 다르게 변화한 것들인지, 아니면 일대일 연관관계가 분명치 않은 연속 부위들이 엇갈려 있는 것인지 정확히 파악해야 한다. 예를 들어보자. 도롱뇽, 초식공룡, 쥐의 앞다리와 사람의 팔은 상동기관(homolog)들이다. 동일한 구조가 각 종에 맞게 다른 식으로 변형되었다는 뜻이다. 모두 공통 선조의 앞발로부터 진화한 것이다.
뒷발, 즉 사람의 다리나 네발 척추동물의 뒷다리 역시 상동기관들이다. 그런데 앞다리와 뒷다리는 서로 연속 상동기관(serial homolog)이다. 한 구조가 반복해서 나타났다는 뜻이며, 변형 정도는 동물마다 다르다. 척추와 연관 구조들(갈비뼈), 사지동물의 앞다리와 뒷다리, 손발가락들, 이빨들, 절지동물의 구기와 더듬이와 걷는다리, 곤충의 앞날개와 뒷날개가 서로 연속 상동기관들이다. - P56

반복 구조의 수와 종류가 변하는 과정에는 틀림없이 모종의 경향이 있다. 그래서 고생물학자 새뮤얼 윌리스턴은 1914년에 이렇게 단언했다. "유기체 신체부속들의 수가 줄어드는 방향으로, 줄어든 부위들이 기능 면에서는 훨씬 전문화되는 방향으로 진화한다는 것이[또 하나의] 법칙이다." 윌리스턴은 고대 해양 파충류를 연구하는 중이었다. 초기 동물군에는 비슷한 부속들이 다수 반복되는 반면,
후대 동물군에는 부속의 수가 줄고 구조마다 한결 전문화된 형태라는 사실을 알아차린 것이다. 게다가 전문화된 패턴이 일반적인 형태로 되돌아가는 일은 좀처럼 없었다. 흥미로운 사례를 한 가지 들면, 처음에 사지동물에게 발가락이 등장했을 때는 한 발에 여덟 개까지 발가락이 있었다. 하지만 여덟 개라 해도 종류로 나누면 다섯 가지에 불과했으므로 결국에는 다섯 개의 발가락만 남게 되었다. 후대종들의 발가락은 더욱 전문화되었으며 더 수가 준 경우도 생겼다. - P60

모듈들이 반복된다는 것 외에도 동물 신체와 부속에 일반적으로적용된다 할 특징이 두 가지 더 있다. 대칭성과 극성이다. 우리가 친숙한 대부분의 동물은 좌우대칭형이다. 몸의 중앙을 가르는 기다란 중심축을 기준으로 왼편과 오른편이 대칭한다. 이런 설계를 채택한 동물은 앞/뒤 방위도 갖게 되는데, 덕분에 여러 효과적인 이동 방식들이 진화했다. 좌우가 아닌 대칭형을 갖는 동물도 있다. 가령 구멍연잎성게 같은 성게류 등 신기하고 다양한 종들이 속해 있는 극피동물은 5방사대칭형이다(그림1-12]. 대칭축을 찾아보는 것은 동물이 형성된 방식을 알 수 있는 단서가 된다.
동물 신체와 부속의 극성, Polarity)도 마찬가지다. 대부분의 동물은 극성을 나타내는 축이 세 개가 있다. 머리에서 꼬리까지, 몸 위에서 아래까지(직립한 사람의 경우에는 등에서 몸 앞까지가 된다). 몸에 가까운 쪽에서 먼 쪽까지 (몸통에 수직으로 붙어 있는 팔다리처럼 몸체에서 튀어나온 구조들에 적용된다)이다. 부속 구조들 각각도 극성이 있다. 손을 보자. 엄지에서 새끼손가락까지, 손등에서 손바닥까지, 손목에서 손가락 끝 방향으로 세 축이 있다. - P63

슈페만 형성체의 극적인 효과를 보고 알 수 있는 사실은, 배아의한 부분이 다른 부분들과 상호작용함으로써 발생에 질서가 부여된다는 점이다. 이후 마찬가지로 극적인 다른 형성체들도 여럿 발견되어 이 원칙이 발생의 여러 차원에 적용되는 것임이 증명되었다. 배아 전체에 적용되는 것도, 개별 신체부속에 적용되는 것도 아주 세세한 패턴에 곧장 적용되는 것도 있다. 극적인 활약을 보이는 행성체를 두 가지만 더 소개하겠다.
사지의 형성은 예전부터 발생학자들을 매료시켰다. 발생 초기에배아 옆구리에 툭 튀어나온 작은 싹 모양 아체 (體, bud)였던 것이여러 단계를 거치며 꼴을 갖춰간다. 삼일 된 닭 배아의 아체는 길이와 폭이 1밀리미터에 불과하지만 병아리가 부화할 즈음이면 천배 가까이 자란다. 그 사이에 자그만 조직 뭉치는 바깥으로 자라며 길어지고, 뼈, 연골, 근육, 힘줄, 손발가락, 깃털을 발달시킨다. 질서 있고 아름답게 발생 과정을 펼쳐간다. 이 과정에서 가장 놀라운 현상은 연골 요소들이 가지런히 형성되는 일이다(이 자리에 나중에 뼈가 들어선다). 연골은 세포들이 응집된 부분에 형성되는데 어깨에서 시작하여 손발목을 따라 마지막으로 손발가락까지. 반드시 순서대로 놓인 다. 특별한 염료를 쓰면 전 과정을 시각적으로 볼 수 있다(그림2-3). 사지 발생에 순서가 있는 것, 손발가락에 극성이 있는 것을 보면 배아전체와 마찬가지로 부속 차원에도 체계적인 신호가 존재해서 세포들의 운명을 지시함을 알 수 있다. - P72

형성체들은 조직이나 세포에 영향을 미쳐 어떠한 패턴을 형성시킨다는 특징이 있다. 다시 말해 형태발생 (morphogenesis)을 유도한다. 형성체의 활동을 단순하게 해석하면 그들이 모종의 물질을 생성함으로써 주변 세포들의 발생에 영향을 미친다고 설명할 수 있다. 그런 물질을 형태발생인자(morphogen)라 한다. 형성체의 영향은 대상 세포들과의 거리에 따라 다르다. 영원 배아나 병아리 날개 아체, 나비 날개에서 형성체 세포들에 가까이 있는 세포들일수록 가장 크게 영향을 받고 멀리 있을수록 덜 받는다(또는 받지 않는다). 특정위치에 생성된 형태발생인자는 멀어질수록 농도가 떨어지는 농도기울기(concentration gradients)를 만든다. 인자를 둘러싼 주변 세포들은 자기에게 와 닿는 인자의 농도에 따라 영향을 받는다.  - P74

베이트슨은 기형들을 두 가지 기초적인 분류로 나누었다. 반복 부속의 수가 달라진 것, 그리고 부속 중 하나가 다른 부속과 비슷한 모양으로 변형된 것이다. 베이트슨은 후자의 변이에 호메오(homeotic, 그리스어로 같거나 비슷하다는 뜻인 ‘homeos‘에서 땄다) 변이라는 이름을 붙였는데, 이 용어는 매우 중요하니 기억해두는 게 좋다. 베이트이 기이한 생물들을 수집한 까닭은 자연에서도 형태의 도약이 얼마든지 일어날 수 있으며, 그것이 진화적 변화의 기초가 될 수 있음을 보여주기 위해서였다. 하지만 베이트슨의 추론이 언뜻 직관적이며 설득력 있게 보일지 몰라도, 실은 그렇지 않다는 사실을 밝혀둬야겠다. 생물학자들은 여러 증거를 보았을 때 진화에서 단번에 그런 엄청난 도약이 이루어지기란 불가능에 가까울 정도로 드물다고 생각한다. 변이형이 생겨난다 해서 곧 새로운 종류나 종의 창시자가 되는 것도 아니다. 현재의 지식으로 미루어보면 오히려 반대다. 괴물들은 형질을 전파하지 못한 채 자연선택의 힘에 휩쓸려 사라질 부적합한 형태일 가능성이 매우 높다. 그런데도 단번에 새로운 형태를 만들어내는 ‘바람직한 괴물‘이라는 개념은 사람들 머릿속에서 좀처럼 사라지지 않는다.  - P77

호메오 돌연변이를 보노라면 하나의 구조가 다른 구조로 어쩌면 그렇게 완벽하게 바뀔 수 있는지 놀라울 따름이다. 발달이 뒤처지거나 실패한 것이 아니고 구조 전체의 운명이 바뀐 것이다. 그래서 신체부속이 엉뚱한 장소에 생기거나 엉뚱한 수만큼 생긴 것이다. 주지해야 할 점은, 변화가 연속 상동기관들 사이에서 일어난다는 사실이다(더듬이가 다리로, 뒷날개가 앞날개로), 변형의 원인이 단 하나의 유전자에 일어난 돌연변이 때문이라는 점도 흥미롭다. 초파리의 경우 ‘호메오‘ 유전자, 즉 돌연변이를 일으킬 경우 호메오 형태를 일으키는 유전자들의 수가 아주 적다. 그러니까 몇 개 안 되는 ‘마스터‘ 유전자들이 파리 연속 상동기관들의 분화를 모두 담당한다는 뜻이다. - P82


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추천 서문

이보디보:
미래 생물학의 메가트렌드

장대익(미국 터프츠 대학 인지연구소 방문연구원)

지난 2백여 년 동안의 과학사에서 가장 극적인 드라마가 펼쳐진분야는 어디일까? 틀림없이 많은 이들이 아인슈타인을 떠올리며 상대성 이론과 양자역학이 출현한 물리학 분야를 지목할 것이다. 하지만 생물학도 만만치 않다. 다윈의 진화론, 멘델의 유전학, 왓슨과 크릭의 분자생물학처럼 생물학에도 아인슈타인 못지않은 영웅들이 있었고 혁명이랄 만한 큰 변화들이 일어났기 때문이다. 오히려 지난십여 년 동안의 성과들을 보면 물리학이 생물학에 과학의 대표선수자리를 물려주고 있는 느낌이 들 정도이다. 생물학의 놀라운 연구성과들이 각종 배제를 통해 흘러나오는 주기는 시간이 갈수록 점점 더 짧아지고 있다. 가히 ‘생물학의 시대‘이다. 왜 이런 폭발적인 성장이 생물학계에서 유독 두드러지게 나타나는 것일까?
현대 생물학의 역사를 살펴보면 왜 최근 들어 생물학의 꽃봉오리가 활짝 펼쳐지고 있는지 짐작할 수 있다. 한마디로 말하면 생물학분야에서 ‘새로운 종합(new synthesis)‘이 일어나고 있기 때문이다. 어떤 이들은 이것을 ‘통섭(統攝, consilience)‘으로, 다른 이들은 ‘통합(unification)‘, ‘융합(融合)‘, ‘수렴(convergence)‘, 심지어 ‘잡종(hybrid)‘으로 부르기도 하지만, 어떤 용어든 상관은 없다. 중요한것은 서로 다른 전통 속에서 진화해온 생물학의 세부 분야들이 무엇 때문인지 최근 십여 년 전부터 서로에게 적극적으로 손을 내밀고있다는 사실이다.
‘이보디보(Evo Devo)‘는 이런 통섭 흐름을 주도하는 새로운 브랜드이다. 진화발생생물학(evolutionary developmental biology)의 애칭인 ‘이보디보‘는 표면적으로는 발생생물학과 진화생물학이 만나서 생긴 하나의 잡종 정도로 여겨질 수 있지만, 사실상은 현대의 거의 모든 생물학 분야를 진화와 발생의 두 용매로 녹인 ‘통합생물학적 성격을 강하게 띠고 있다.  - P9

하지만 이른바 대칭동물에서 발견된 호메오 유전자인 혹스 유전자는 우리를 또 한 번 놀라게 한다. 초파리의 혹스 유전자를 생쥐의배아에 이식하게 되면 과연 어떤 일이 벌어질까? 항상 그런 것은 아니지만 어떤 혹스 유전자들은 생쥐에 들어가서도 생쥐의 정상적인혹스 유전자들이 담당해야 할 몫을 잘 수행한다.
이런 점에서 Pax-6 유전자는 더욱 흥미롭다. 눈 발생을 조절하는유전자는 척추동물에서는 Pax-6이고 초파리의 경우에는 아이리스(Eyeless)이다. 물론 곤충의 눈은 겹눈으로서 척추동물의 눈과는 구조, 구성 재료, 그리고 작동 방식에서 엄청난 차이를 갖고 있다. 그런데 만일 초파리의 아이리스 유전자를 생쥐의 배아에 이식시키거나 반대로 생쥐의 Pax-6를 초파리의 배아에 이식시키면 어떤 현상이발생할까? 놀랍게도 두 경우 모두 정상적인 눈이 발생한다. 즉 생쥐의 배아에서는 생쥐의 눈이, 초파리의 배아에서는 초파리의 눈이 정상적으로 발생한다. 심지어 사람의 Pax-6 유전자를 거미의 배아에 삽입하면 그 배아는 거미의 정상적인 눈을 발생시킬 것이다.
도대체 어떻게 이런 일이 가능할까? Pax-6와 아이리스 유전자가배아 발생의 꼭대기에서 미분화된 세포의 운명을 조절하는 스위치역할을 하기 때문이다. Pax-6 유전자를 발견하는 데 큰 공헌을 한 스위스의 발생학자 게링(W. J. Gehring)은 이런 유형의 유전자를 ‘마스터 조절 유전자(master control genes)‘ 라고 명명했다. 곤충과 척추동물의 심장 발생을 동일한 방식으로 관장하고 있는 틴먼 유전자도 그런 마스터 조절 유전자들 중 하나이다.
물론 하나의 수정란에서부터 어떻게 복잡한 성체가 발생할 수 있는지는 생물학의 오랜 수수께끼이며 아직도 완전히 풀린 것은 아니다. 하지만 20여 년 전부터 발전하기 시작한 발생유전학의 도움으로혹스 유전자와 같은 조절 유전자(regulatory gene)들이 하나둘씩 밝혀지게 되면서 발생의 문제는 전통적인 발생학의 영역을 훌쩍 넘어버렸다. 우선 유전자 발현 메커니즘에 대한 분자생물학 · 세포생물학·발생유전학적 지식들이 필수적으로 들어오고, 염기서열을 확인하기 위한 유전체학(genomics)과 그 발현 과정을 연구하는 단백질학(proteomics)도 필요하며, 상이한 문들(phyla) 간의 상동성(homology)를 따져보기 위한 계통학(phylogenetics)도 개입될 수밖에 없다. 물론 이런 상동성은 진화생물학에 의해서 설명된다.
게다가 고생물학은 생명이 진화의 역사를 거치면서 어떻게 새로운 몸형성 계획(bauplan)과 참신한 형질들(novelties)을 획득하게되었는지에 초점을 맞춤으로써 발생의 수수께끼를 다른 각도에서 바라보게 되었다. 예컨대 고생물학자들은 화석 연구를 통해 초기의사지동물의 발가락이 5개가 아니라 8개라는 사실을 발견했는데, 이런 발견들은 조상의 사지가 과연 어떻게 생겨났으며 사지의 발생이 어떻게 진화했는지에 대한 새로운 실마리를 제공한다. 이보디보는이 모든 분야들을 진화와 발생이라는 키워드로 묶어 생명체의 모든변화에 대한 통합적 설명을 시도한다 - P14

이 책에서 그가 ‘이보디보‘라는 새로운 과학에 대해 말하고자 하는 바는 다음의 세 가지로 요약될 수 있다. 첫째는, 생명체의 중요한 발생 과정을 조절하는 ‘툴킷 유전자(tool kit gene)‘-이 유전자는 위에서처럼 ‘마스터 조절 유전자‘로 불리기도 하며 혹스 유전자가 대표적인 사레이다-들이 전혀 다른 동물들 사이 (가령 개미와 인간)에서도 보존되어 있다는 사실이고, 둘째는, 그 유전자들은 단백질 합성에 관여하는 통상적인 ‘구조 유전자(structural genes)‘ 와는 달리 발생 과정을 조절하는 일종의 스위치 역할을 한다는 것이며, 셋째는, 그 스위치 체계가 변하는 것이 바로 진화라는 주장이다. - P16

그토록 다양한 동물 몸체의 크기, 형태, 조직, 색깔을 보고 있는라면 동물 형태의 기원에 대한 심오한 질문들이 자연스레 떠오른다. 각각의 형태는 어떻게 생겨났을까? 어떻게 그토록 다양한 형태들이 진화했을까? 다윈, 윌리스, 베이츠의 시대나 심지어 그 이전까지 거슬러 올라가는 아주 오래된 생물학의 질문들이지만 그에 대한 깊이있는 대답은 최근에야 등장하기 시작했다. 매우 놀랍고 심오한 그 대답들은 동물계의 형성과 그 속에서 인간의 자리에 대한 우리의 시각을 혁명적으로 뒤집는다. 이야기의 처음에 우리는 우리 모두가 동물형태에 매력을 느낀다는 사실에서 출발했다. 하지만 이 책의 목표는어떻게 형태가 창조되는가 하는 문제에까지 놀라움과 매혹을 확장하는 것이다. 즉 동물 설계의 다양한 형태들을 만들어내는 생물학적 과정을 새롭게 이해하는 데까지 나아가는 것이다. 눈에 보이는 동물 형태의 여러 요소들 이면에는 경이로운 형성 과정이 숨겨져 있다. 자그만 하나의 세포가 크고 복잡하고 조직적이고 패턴화된 생명체로 바뀌어가는 과정, 오랜 시간을 거쳐 수백만 가지 서로 다른 설계들로 동물계를 채워온 과정, 그 과정들은 그 자체로 너무나 아름답다. - P28

이런 질문들에 답하려면 먼저 모든 동물 형태는 두 가지 과정의 결과로 생겼음을 깨달아야 한다. 수정란으로부터 발생하는 과정, 그리고 선조로부터 진화하는 과정이다. 수많은 동물 형태들의 기원을이해하기 위해서는 두 가지 과정 각각을 이해해야 함은 물론이고 서로의 관계가 어떤지도 알아야 한다. 간단히 말하면 이렇다. 발생은 수정란을 배아로 성장시키고 결국 성체 형태로 자라게 하는 과정이다. 그런데 그 형태의 진화는 발생 과정의 변화를 통해 이루어진다.
숨 막힐 정도로 놀라운 과정들이다. 하나의 세포, 수정란으로부터 복잡한 전체 생명체가 발생하는 것을 상상해보라. 하루(파리 구더기), 몇 주(생쥐), 몇 달(사람) 만에 하나의 수정란이 수백만 개, 수십억 개, 아니 사람의 경우에는 대략 십조 개의 세포로 자라 몸체와 각종 기관, 조직들을 이룬다고 생각해보라. 수정란이 배아를 거쳐완전한 동물로 변하는 과정만큼 경이로운 자연현상은 거의 없다.  - P29

현대적 종합의 창시자 중 한명인 에른스트 마이어는 ‘매우 가까운 친족관계가 아니고서야 상동유전자를 찾아봤자 소용없을 것‘이라고 했다. 하지만 어떤 생물학자도 예측하지 못했던 결과가 나왔다. 초파리 몸 조직 과정의 중요 부분을 관장하는 것으로 밝혀진 유전자들 대부분과 흡사한 유전자가사람을 포함한 다른 동물들에도 존재하며, 기능도 같았던 것이다. 뒤이어 또 다른 사실이 발견되었다. 눈, 사지, 심장처럼 동물마다 구조가 달라 완전히 다른 방식으로 진화했으리라 보았던 여러 기관들의 발생이 동물에 상관없이 동일한 유전자들로 통제된다는 것이다. 여러 종의 발생유전자들을 비교하는 작업은 발생학과 진화생물학의 접점에서 수행할 수 있는 새로운 학제가 되었다. 그것이 진화발생생물학, 줄여서 ‘이보디보‘이다.
이보디보 혁명의 첫 개가는 외형이나 생리의 큰 차이에도 불구하고 모든 복잡한 동물이 공통의 ‘마스터(master)‘ 유전자들로 된 ‘툴킷(tool kit, 도구상자)‘을 갖고 있음을 밝힌 것이다. 마스터 유전자는 몸 전체나 일부를 형성하고 무늬를 결정하는 유전자인데, 파리든 딱새든, 공룡이든 삼엽충이든, 나비든 얼룩말이든 혹은 사람이든 간에모두 같은 것을 지닌 것이다. 툴킷의 발견과 이 유전자들의 놀라운속성에 대해서는 3장에서 설명하겠다. 여기서 알아두어야 할 점은그 발견 때문에 동물의 친족관계에 대한 기존의 개념, 동물 간의 차이에 대한 기존의 생각이 산산이 부서졌으며, 진화를 완전히 새롭게 바라보는 길이 열렸다는 사실이다. - P35

 왜 그렇게 어려울까? 여기서 동물 설계의 첫번째 원칙을 깨달을 수 있다. 서로 연관관계에 있는 동물들(가령 척추동물군)의 몸은 엇비슷한 부속들로 구성되어 있다.
전문가의 도움을 받아서 뼛조각이 듀공(바다소의 일종인 멸종동물)의 것임을 알아냈다고 하자. 좋다. 듀공의 갈비뼈인 건 알겠는데, 그렇다면 어느 갈비뼈인가? 멸종한 말의 발굽 뼈를 발견했다고 하면대체 어느 발굽인가? 개개의 뼛조각만 놓고는 정말 판별하기 힘들다. 왜 그런가 생각하다보면 동물 설계의 두번째 원칙을 깨닫게 된다. 동물은 같은 종류의 부속들이 여러 개 반복된 몸 구조를 지니고 있다. 몇 가지의 기본적인 레고 블록들로 장난감 집을 짓듯이 말이다.
기본 부속은 발가락 뼈 하나하나처럼 작은 것일 수도, 몇몇 척추동물의 등뼈(척추)처럼 거대한 것일 수도 있다. 기본 요소들 자체는 아주 오래된 것이고 몸 규모에 대한 크기 비율은 동물마다 다르다. 커다란 초식공룡이든 작디작은 쥐라기 시대(1억 5천만 년 전) 도롱뇽이든 척추동물 특유의 반복적 모듈 구조를 드러낸다는 점은 마찬가지다.
모듈 식 설계는 척추동물에만 한정된 이야기가 아니다. 유명한 버제스 셰일에 담긴 화석들 중에서 5억 년 전 캄브리아기 바다에 번성했던 복잡하고 큰 동물들의 경우, 현생 동물들처럼 다양한 모듈식 신체 설계를 드러낸다(그림1-3].
화석에 마음이 끌리는 이유는 여러 가지다. 사라진 세상을 살았던 멸종 야수들을 보고 만질 수 있다는 건 틀림없이 가슴 떨리고 감동적인 일이다. 그렇지만 우리는 그들의 형태에도 마음이 끌린다. 화석을 보면 진화가 부속들을 반복 사용하는 모듈 구조를 폭넓게 채택함으로써 설계를 발전시켜왔음을 알게 된다. - P48


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추천 서문 
이보디보:
미래 생물학의 메가트렌드

장대익(미국 터프츠 대학 인지연구소 방문연구원)

지난 2백여 년 동안의 과학사에서 가장 극적인 드라마가 펼쳐진 분야는 어디일까? 틀림없이 많은 이들이 아인슈타인을 떠올리며 상대성 이론과 양자역학이 출현한 물리학 분야를 지목할 것이다. 하지만 생물학도 만만치 않다. 다윈의 진화론, 멘델의 유전학, 왓슨과 크릭의 분자생물학처럼 생물학에도 아인슈타인 못지않은 영웅들이 있었고 혁명이랄 만한 큰 변화들이 일어났기 때문이다. 오히려 지난 십여 년 동안의 성과들을 보면 물리학이 생물학에 과학의 대표선수자리를 물려주고 있는 느낌이 들 정도이다. 생물학의 놀라운 연구성과들이 각종 매체를 통해 흘러나오는 주기는 시간이 갈수록 점점 더 짧아지고 있다. 가히 ‘생물학의 시대‘이다. 왜 이런 폭발적인 성장이 생물학계에서 유독 두드러지게 나타나는 것일까?
현대 생물학의 역사를 살펴보면 왜 최근 들어 생물학의 꽃봉오리가 활짝 펼쳐지고 있는지 짐작할 수 있다. 한마디로 말하면 생물학분야에서 ‘새로운 종합(new synthesis)‘이 일어나고 있기 때문이다.
어떤 이들은 이것을 ‘통섭(統攝, consilience)‘으로, 다른 이들은 ‘통합(unification)‘, ‘융합(融合)‘, ‘수렴(convergence)‘, 심지어 ‘잡종(hybrid)‘으로 부르기도 하지만, 어떤 용어든 상관은 없다. 중요한것은, 서로 다른 전통 속에서 진화해온 생물학의 세부 분야들이 무엇 때문인지 최근 십여 년 전부터 서로에게 적극적으로 손을 내밀고있다는 사실이다.
‘이보디보(Evo Devo)‘는 이런 통섭 흐름을 주도하는 새로운 브랜드이다. 진화발생생물학(evolutionary developmental biology)의애칭인 ‘이보디보‘는 표면적으로는 발생생물학과 진화생물학이 만나서 생긴 하나의 잡종 정도로 여겨질 수 있지만, 사실상은 현대의 거의 모든 생물학 분야를 진화와 발생의 두 용매로 녹인 ‘통합생물학적 성격을 강하게 띠고 있다.  - P9

하지만 이른바 대칭동물에서 발견된 호메오 유전자인 혹스 유전자는 우리를 또 한 번 놀라게 한다. 초파리의 혹스 유전자를 생쥐의 배아에 이식하게 되면 과연 어떤 일이 벌어질까? 항상 그런 것은 아니지만 어떤 혹스 유전자들은 생쥐에 들어가서도 생쥐의 정상적인혹스 유전자들이 담당해야 할 몫을 잘 수행한다.
이런 점에서 Pax-6 유전자는 더욱 흥미롭다. 눈 발생을 조절하는유전자는 척추동물에서는 Pax-6이고 초파리의 경우에는 아이리스(Eyeless)이다. 물론 곤충의 눈은 겹눈으로서 척추동물의 눈과는 구조, 구성 재료, 그리고 작동 방식에서 엄청난 차이를 갖고 있다. 그런데 만일 초파리의 아이리스 유전자를 생쥐의 배아에 이식시키거나 반대로 생쥐의 Pax-6를 초파리의 배아에 이식시키면 어떤 현상이발생할까? 놀랍게도 두 경우 모두 정상적인 눈이 발생한다. 즉 생쥐의 배아에서는 생쥐의 눈이. 초파리의 배아에서는 초파리의 눈이 정상적으로 발생한다. 심지어 사람의 Pax-6 유전자를 거미의 배아에 삽입하면 그 배아는 거미의 정상적인 눈을 발생시킬 것이다.
도대체 어떻게 이런 일이 가능할까? Pax-6와 아이리스 유전자가 배아 발생의 꼭대기에서 미분화된 세포의 운명을 조절하는 스위치역할을 하기 때문이다. Pax-6 유전자를 발견하는 데 큰 공헌을 한 스위스의 발생학자 게링(W. J. Gehring)은 이런 유형의 유전자를 ‘마스터 조절 유전자(master control genes)‘라고 명명했다. 곤충과 척추동물의 심장 발생을 동일한 방식으로 관장하고 있는 틴먼 유전자도 그런 마스터 조절 유전자들 중 하나이다.
물론 하나의 수정란에서부터 어떻게 복잡한 성체가 발생할 수 있는지는 생물학의 오랜 수수께끼이며 아직도 완전히 풀린 것은 아니다. 하지만 20여 년 전부터 발전하기 시작한 발생유전학의 도움으로 혹스 유전자와 같은 조절 유전자(regulatory gene)들이 하나둘씩 밝혀지게 되면서 발생의 문제는 전통적인 발생학의 영역을 훌쩍 넘어버렸다. 우선 유전자 발현 메커니즘에 대한 분자생물학 · 세포생물학·발생유전학적 지식들이 필수적으로 들어오고, 염기서열을 확인하기 위한 유전체학(genomics)과 그 발현 과정을 연구하는 단백질학(proteomics)도 필요하며, 상이한 문들(phyla) 간의 상동성(homology)를 따져보기 위한 계통학(phylogenetics)도 개입될 수밖에 없다. 물론 이런 상동성은 진화생물학에 의해서 설명된다.
게다가 고생물학은 생명이 진화의 역사를 거치면서 어떻게 새로운 몸형성 계획(bauplan)과 참신한 형질들 (novelties)을 획득하게되었는지에 초점을 맞춤으로써 발생의 수수께끼를 다른 각도에서 바라보게 되었다. 예컨대 고생물학자들은 화석 연구를 통해 초기의 사지동물의 발가락이 5개가 아니라 8개라는 사실을 발견했는데, 이런 발견들은 조상의 사지가 과연 어떻게 생겨났으며 사지의 발생이 어떻게 진화했는지에 대한 새로운 실마리를 제공한다. 이보디보는이 모든 분야들을 진화와 발생이라는 키워드로 묶어 생명체의 모든 변화에 대한 통합적 설명을 시도한다. - P14


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편의에 안주하는 사람은 큰 고비를 만나면 어찌할 줄 모른다. 자신이 해오던 대로만 하는 사람은 큰 기회가 와도 붙들지 못한다. 임시방편으로 그때그때를 넘기는 사람은 큰 근심거리를 만나게 마련이다. 남에게 이기는 것을 좋아하는 사람은 큰 적수를 만나게 된다. 일의 형세가 그렇다.
便宜者迷大節 因循者失大業 姑息者遭大憂 好勝者値敵 其勢然也 - P145

다산 정약용(丁若鏞)은 자신의 당호(堂號)인 여유당(與猶堂)에 붙인 기문(記文)에서 이렇게 말했다. "하고 싶지않지만 어쩔 수 없이 해야 하는 일은 그만둘 수 없다. 하고싶지만 다른 사람이 알까 두려워서 하지 않는 일은 그만둘수 있다. 그만둘 수 없는 일이란 항상 그 일을 하고 있으면서도 스스로 내켜 하지 않기 때문에 때때로 중단된다. 반면 하고 싶은 일이란 언제든지 할 수 있지만 다른 사람이 알까 두려워하기 때문에 또한 때때로 그만둔다. 이렇다면 참으로 세상천지에서 자신이 할 수 있는 일이란 없을 것이다." 거리낌도 없고 막힘도 없이 마음이 가는 대로, 생각이 움직이는 대로 산다는 것은 이토록 어려운 일인가? - P155


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일반적으로 감각기관을 찾는 것은 어렵지 않다. 감각기관의 임무는 주변의 자극을 수집하는 것인데, 대부분의 자극은 동물의 신체조직에의해 왜곡되기 때문에, 감각기관은 거의 항상 환경에 직접 노출되거나 동공이나 콧구멍 같은 개구부를 통해 환경과 연결된다. 이러한 개구부들은 큰 단서를 제공할 수 있다. 방울뱀의 구멍, 상어의 로렌치니 팽대부, 물고기의 측선이 무엇을 감지하는지 알아내기 훨씬 전에, 과학자들은 그것들이 감각기관임을 인식했다. 그러나 자기수용을 연구하는 사람들은 그러한 단서를 가지고 있지 않다. 자기장은 아무런 방해도 받지않고 생체 물질을 통과할 수 있어서, 자기장을 감지하는 세포-자기수용체 magnetoreceptor는 어디에나 있을 수 있기 때문이다. 게다가 자기수용체는 동공과 구멍 같은 개구부나 렌즈와 귓바퀴 같은 초점 조절 구조가 필요하지 않다. 따라서 그것은 머리, 발가락, 또는 머리부터 발끝까지 어느 부위든 존재할 수 있다. 그것은 살 속 깊숙이 파묻혀 있을 수있으며, 심지어 감각기관에 집중되지 않고 다양한 신체부위에 흩어져있을 수도 있다. 그것은 주변 조직과 구분되지 않을 수도 있다. 손케 욘센의 말을 빌리면, 그것을 찾으려고 노력하는 것은 "바늘 더미 속에서 바늘"을 찾는 것과 같을 수 있다.
내가 이 글을 쓰는 시점에서, 자기수용은 알려진 센서가 없는 유일한감각으로 남아 있다. - P464

2000년, 슐텐과 그의 제자 토르스텐 리츠Thorsten Ritz는 ‘명금류의 나침반이 크립토크롬에 의존한다‘는 주장이 담긴 논문을 발표했다. 그것은 판도를 뒤집은 획기적인 사건이었다. 리츠 덕분에, 마침내 생물학자들이 슐텐의 주장을 이해할 수 있게 되었다. 그는 또한 생물학자들에게 구체적인 연구 대상-그들이 연구할 수 있는 실제 분자을 제공했다.
실험에 실험을 거듭한 끝에, 연구자들은 슐텐의 예측을 다수 확인했다. 예컨대 빌치코는 명금류의 나침반이 실제로 빛 특히 청색광 또는녹색광에 의존한다는 것을 발견했다.
탐조가에서 생물학자로 전향했고, 현재 자기수용 분야의 최고 권위자 중 하나인 덴마크의 헨리크 모리첸Henrik Mouritsen‘도 ‘자기수용에 있어서 빛의 중요성‘을 확인했다. 그는 달빛이 비치는 방에 유럽울새와 정원솔새를 넣고 적외선 카메라로 촬영했다. 새들이 추군루에를 보이기시작했을 때, 모리첸은 특별히 활성화된 영역이 있는지 확인하기 위해그들의 뇌를 살펴보았다. 그는 하나의 영역을 발견했는데, ‘클러스터 N‘으로 알려진 그것은 뇌의 맨 앞에 위치하며, 이주성 명금류(비이주성 명금류는 아님)가 여행하는 야간(여행하지 않는 주간에는 아님)에 나침반으로 방향을 잡을 때만 활성화되는 것으로 나타났다. 클러스터 N은 새 뇌의 자기 처리 중추인 것 같다. 그리고 분명히 그것은 뇌의 시각중추의 일부이기도 하다. 클러스터 N은 망막에서 정보를 얻으며, 눈가리개가 제거되고 주변에 약간의 빛이 있는 경우에만 활성화되어 윙윙거린다." "이것은 광의존성 light-dependent 라디칼 쌍의 개념을 뒷받침하며, 현존하는 가장 강력한 증거 중 하나예요"라고 모리첸이 나에게 말한다. - P469

이러한 일련의 증거들은 놀라운 결론을 암시한다. 명금류는 지구의자기장을 볼 수 있을지도 모르는데, 자기장은 아마도 통상적인 시야에 부가되는 미묘한 시각신호라는 것이다. 이것은 광의존성 라디칼 쌍 아이디어를 지지하는 가장 가능성 높은 시나리오이지만, 새에게 물어볼수 없으니 확인할 길이 없어요"라고 모리첸이 말한다. 아마도 날아다니는 유럽울새는 언제나 북쪽 방향에서 하나의 밝은 점을 볼 것이다. 어쩌면 그들은 풍경 위에 칠해진 음영의 그러데이션을 볼지도 모른다. "우리는 세 장의 그림을 가지고 있어요. 설사 세 장이 모두 틀리더라도, 그것들은 ‘새들이 무엇을 볼 수 있는지‘를 상상하는 데 도움이 돼요." 라디칼쌍 아이디어가 가장 그럴듯해 보이지만." 세 가지 가설-자철석, 전자기 유도, 라디칼 쌍- 모두 타당성이 있다. "하나 이상의 메커니즘이 존재할 가능성이 높다고 생각해요"라고 키스는 말한다.  - P470

여러 가지 이유가 있겠지만, 라디칼 쌍 설명이 그토록 많은 관심을 끌게된 이유 중 하나는 이것 때문인지도 모른다. 비록 복잡하지만, 라디칼 쌍 설명은 자기수용을 (우리가 쉽게 이해할 수 있는 감각인) 시각의 영역으로 가져왔기 때문이다. 이와 마찬가지로 우리는 나침반을 자주 언급하는데, 그 이유는 추상적인 자기 세계로 들어가는 친숙한 관문을 제공하기 때문이다. 그러나 나침반의 메타포는 오해의 소지가 있다. 나침반은늘 북쪽을 가리키며 흔들리지 않기 때문에 정확하고 신뢰할 수 있다. 그러나 손케 욘센, 켄 로만, 에릭 워런트에 따르면, 생물학적 나침반은 본질적으로 소란스럽다." 즉 지구의 자기장이 너무 약하기 때문에, 지자기장에 대한 정확하고 즉각적인 판독 값을 얻는 것은 불가능할 수 있다. 동물은 장기간에 걸쳐 자기수용체에서 나오는 신호의 평균을 유지해야할 수도 있다. 이러한 한계로 인해 자기수용은 느리고 번거롭고 매우 역설적이다. 그것은 지구상에서 가장 만연하고 신뢰할 수 있는 자극 중 하나-지자기장-를 탐지하지만, 본질적으로 신뢰할 수 없는 방식으로그렇게 한다. 이쯤 되면 그렇게 많은 자기수용 연구 결과가 재현되기 어려운 이유를 짐작할 수 있을 것 같다. "동일한 최우수 연구를 두 번 이상 반복해도 일관된 결과를 얻기가 정말 어려울 수 있어요"라고 워런트는 나에게 말한다.
불규칙하게 흔들리는 자신의 나침반에서, 한 동물이 올바른 방향을결정하기에 충분한 정보를 수집하는 데 5분이 걸린다고 가정해보자. 실험자가 그 동물을 자기장에 노출시키고 1분 후 반응을 기록한다면, 그결과는 중구난방이 될 것이다. 나는 이 시간적 창을 임의로 선택했지만,
내 말의 요점은 ‘우리가 올바른 창을 모른다‘는 것이다. 우리는 거의 즉각적인 정보를 제공하는 시각이나 청각 같은 감각에 익숙하다. 아마도자기수용은 그렇게 작동하지 않을 텐데, 우리는 그것이 작동하는 시간범위 timescale를 알지 못한다. 그것을 모르거나, 알아내야 한다는 사실조차 깨닫지 못한다면 좋은 실험을 설계하기가 어렵다. 내가 서론에 적었듯이, 과학자의 데이터는 ‘그가 던진 질문‘의 영향을 받고, 그의 질문은 ‘그의 상상력‘에 의해 조종되고, 그의 상상력은 ‘그의 감각‘에 의해 제한된다. 우리 자신의 환경세계의 경계는 다른 동물의 환경세계를 이해하는 우리의 능력을 불투명하게 만든다.
자기수용의 소란스럽고 불규칙한 특성은, 어떤 동물도 자기수용에만 의존하지 않는 이유를 설명할 수도 있다. 즉 그들은 시각과 같이 ‘보다 신뢰할 수 있는 감각‘이 실패할 경우에 대비해 자기수용을 ‘예비 감각‘으로 사용하는 것 같다." "만약 당신이 이주하는 동물이라면, 완전히 길을 잃지 않는 한, 자기수용은 아마도 가장 덜 중요한 감각일 거예요"라고 키스는 말한다. 자기신호가 없을 때, 보공나방은 밤하늘의 별 패턴을보며 비행할 수 있다. 난생처음 바다에 들어갈 때, 새끼 거북은 자기장을 무시하고 파도의 방향에 의존한다. - P475

하나의 전략으로 모기를 유인하는 것은 불가능하다. 그들은 한 가지감각에 전적으로 의존하지 않기 때문이다. 그 대신 그들은 복잡한 방식으로 상호작용하는 수많은 단서를 사용한다. 모기와 관련된 주요 단서인 열만 해도 그렇다. 그들은 온혈 숙주의 체온에 끌리지만, 이산화탄소 냄새를 맡았을 때만 그렇다. 보셜의 제자인 몰리 리우 Molly Liu가 모기를 방에 넣고 네 개의 벽 중 하나를 천천히 가열했더니, 대부분의 모기들은 벽의 온도가 사람의 체온에 도달했는데도 감감무소식이었다. 하지만 리우가 이산화탄소 스프레이를 한번 뿌렸더니, 모기들은 뜨거운벽에 몰려들어 계속 머물렀다. 요컨대 이산화탄소가 없을 때 열은 ‘역겹고 위험하다‘는 신호다. 그에 반해 이산화탄소가 있을 때, 열은 ‘매력적이고 먹을 만하다‘는 신호다. 보셜은 여전히 ‘인간을 모기로부터 보호하는 방법을 찾을 수 있다‘고 믿지만, 그러려면 후각, 시각, 열 감각, 미각등 여러 가지 감각을 동시에 고려해야 한다. - P482

서로 보완하는 것을 넘어, 몇 가지 감각이 결합될 수도 있다. 어떤 사람들은 상이한 감각들이 경계를 넘어서는 것을 경험하는데, 이를 공감각 synesthesia이라고 한다. 어떤 공감각자에게는 소리에 질감이나 색깔이 있을 수 있고, 어떤 공감각자에게는 단어에 맛이 있을 수 있다. 이 지각적번짐 perceptual blurring은 인간에게는 특별하지만 어떤 생물들에게는 표준이다. 예컨대 오리너구리의 ‘오리 같은 주둥이‘에는 ‘전기장을 탐지하는 수용체‘와 ‘접촉에 민감한 수용체‘가 각각 존재한다." 그러나 뇌에서는 전자의 신호를 받는 뉴런이 후자의 신호도 받는다. 그렇다면 오리너구리는 전기촉각adecrotouch이라는 단일감각을 보유하고 있어서, 먹이를찾아 잠수할 때 가재가 일으키는 수류를 감지하기 전에 전기장을 탐지할 수 있을지도 모른다. 일부 연구자들은 "오리너구리가 두 가지 신호의시간차를 이용해 ‘가재가 얼마나 멀리 떨어져 있는지‘ 판단한다"고 제안했다. 우리가 번개와 천둥 사이의 간격을 이용해 폭풍우까지의 거리를 측정하는 것처럼 말이다.
한편 모기는 온도와 화학물질 모두에 반응하는 것처럼 보이는 뉴런을 가지고 있다. 나는 레슬리 보셜에게 묻는다. "그렇다면 모기가 체온을 맛볼 수 있다는 뜻인가요?" 그녀는 어깨를 으쓱하며 "세상을 감지하는 가장 간단한 방법은, 촉각과 후각과 시각을 분리하는 거예요"라고 말한다. "그러면 모든 것이 매우 깔끔하겠죠. 하지만 동물계를 더 많이 살펴볼수록, 하나의 세포가 몇 가지 과제를 동시에 수행하는 사례가 더 많이 발견돼요." 예컨대 개미를 비롯한 곤충들의 더듬이는 후각기관인 동시에 촉각기관이다. 1910년, 곤충학자인 윌리엄 모턴 휠러 William MortonWheeler는 "개미의 뇌에서 후각과 촉각이 융합되어 하나의 감각을 생성하는 것 같다"라고 썼다. 그는 ‘우리의 손끝에 섬세한 코가 있다고 상상해보라‘고 제안하며 다음과 같이 말했다. "만약 우리가 길의 좌우에있는 물체를 만지며 이동한다면, 우리의 환경은 형상화된 냄새로 구성된 것처럼 보일 것이며, 우리는 ‘구형 냄새‘, ‘삼각형 냄새‘, ‘뾰족한 냄새‘라는 말을 사용하게 될 것이다. 현재 우리의 정신 과정은 ‘시각적(즉색깔) 형태의 세계‘에 의해 결정되지만, 그렇게 되면 주로 ‘화학적 구성chemical configuration의 세계‘에 의해 결정될 것이다." - P486

동물이 움직일 때 그들의 감각기관은 두 종류의 정보를 제공한다. 하나는 세상에서 일어난 일이 생성한 외부 구심성exafference 신호이고, 다른 하나는 동물 자신의 행동이 생성한 재구심성reafference 신호다. 나는 아직도 이 둘의 차이점을 기억하느라 애를 먹고 있는데, 만약 당신도 그렇다면, 타자의 생성물과 자아의 생성물로 생각할 수 있다. 나는 내 책상에서 바람에 바스락거리는 나뭇가지를 볼 수 있는데, 그것은 외부 구심성신호이고 타자의 생성물이다. 그러나 나는 그 나뭇가지를 보기 위해 왼쪽을 쳐다봐야 한다. 그 순간 갑자기 거스르는 움직임으로 인한 빛의 패턴이 내 망막을 스쳐 지나가는데, 그것은 재구심성 신호이고 자아의 생성물이다. 모든 동물은 각각의 감각에 대해 이 두 가지 신호를 구별해야 한다. 그러나 여기에 애로사항이 있다. 감각기관의 관점에서 볼 때 두가지 신호는 동일하기 때문이다. - P488

이건 너무나 근본적인 문제여서, 매우 다른 생물들이 동일한 방식으로 해결해왔다. 동물이 움직이기로 결정하면, 동물의 신경계는 운동명령-근육에게 뭘 해야 하는지 알려주는 일련의 신경 신호을 내린다. 그러나 이 명령은 근육으로 가는 도중에 복제되며, 그 사본은 감각계로전달되어 ‘의도된 움직임의 결과‘를 시뮬레이션하는 데 사용된다. 움직임이 실제로 일어날 때, 감각은 이미 ‘동물이 경험하게 될 자아의 생성물(재구심성 신호)‘을 예측하고 있다. 그리고 그 예측을 현실과 비교함으로써, ‘어떤 신호가 실제로 외부 세계에서 오는지‘를 알아내고 그것에적절하게 반응할 수 있다. 이 모든 일은 무의식적으로 일어나며, 직관적이지는 않지만 우리가 세상을 경험하는 데 있어서 핵심적인 요소다. 감각에 의해 탐지된 정보는 항상 자아의 생성물(재구심성)과 타자의 생성물(외부 구심성)의 혼합물인데, 동물들은 자신의 신경계가 끊임없이 전자를 시뮬레이션하기 때문에 둘을 구별할 수 있다.  - P489

과학자들은 (동반방출을 이용해 전기감각을 조정하는 것으로 알려진) 코끼리고기를 연구함으로써 동반방출에 대해 많은 것을 배웠다. 10장에서 보았듯이, 코끼리고기는 세 종류의 전기수용체를 가지고 있다. 첫 번째 수용체는 코끼리고기 자신의 전기 펄스를 탐지하고, 두 번째 수용체는 다른 코끼리고기의 의사소통 신호를 탐지한다. 그리고 세 번째 수용체는 잠재적인 먹이가 생성하는 약한 전기장을 탐지한다. 두 번째와 세 번째수용체는 물고기 자신의 전기 펄스를 무시하는 경우에만 작동하는데, 그들은 동반방출을 통해 그렇게 한다. 동반방출은 전기기관이 작동할때마다 생성되며, 물고기 자신의 펄스를 무시하기 위해 두 번째와 세 번째 수용체로부터 신호를 받는 뇌 영역을 준비시킨다. 이런 식으로 코끼리고기는 ‘잠재적인 먹이가 수동적으로 생성하는 신호‘와 ‘다른 전기어가 능동적으로 생성하는 신호‘와 ‘자신이 능동적으로 생성하는 신호‘를구별할 수 있다. "전기어는 예외적인 생물이지만, 거의 모든 동물은 이와 다소 비슷한 메커니즘을 가지고 있어요"라고 브루스 칼슨은 나에게말한다. 동반방출은 우리가 우리 자신을 간질일 수 없는 이유를 설명한다. 당신은 꿈틀거리는 손가락이 생성하게 될 감각을 자동으로 예측해,
실제로 느끼는 감각을 상쇄한다. 당신의 안구가 끊임없이 왔다 갔다 하지만 시야가 안정적인 것도 동반방출 때문이다. - P491

일부 과학자들은 조현병이 근본적으로 동반방출 장애라고 제안했다. 이 질환을 가진 사람들은
‘자기 내면의 말‘과 ‘주변의 목소리‘를 구분할 수 없기 때문에 환각과 망상을 경험할 수 있다. 타인과 자신을 구분하지 못하는 것은, 조현병의 이상한 증상 중 일부(예: 자신을 간질이는 능력)를 설명할 수도있다. 조현병을 앓는 코끼리고기가 자신의 분비물을 다른 물고기들의 분비물과 구분하지 못할 수도있지 않을까? "확실히 가능해요"라고 칼슨이 나에게 말한다. "극적으로 혼란스러운 행동이 예상돼요." - P492

문어의 중추신경계에는 약 5억 개의 뉴런이 포함되어 있는데, 이는 다른 모든 무척추동물들을 압도하며 작은 포유동물과 비슷한 수준이다. 그러나 이 뉴런들 중에서 3분의 1만이 문어의 머릿속, 즉 중앙 뇌와 (눈에서 입력된 정보를 받는) 인접한 시신경엽 안에 위치한다. 그리고 나머지 3억 2000만 개의 뉴런은 여덟 개의 팔 안에 있다. 각각의 팔은 크고비교적 완전한 신경계를 보유하고 있으며, 팔 상호 간의 소통이 거의 없는 것처럼 보인다." 로빈 크룩은 언젠가 이렇게 썼다. "그렇다면 문어는 사실상 아홉 개의 뇌를 가지고 있으며, 각각의 뇌가 독자적인 의제를가지고 있는 셈이다." 심지어 각 팔에 있는 300개의 빨판도 어느 정도 독립적이다. 일단 뭔가와 접촉하면, 빨판은 흡착기 같은 모양으로 바뀐 다음 흡인력을 발휘해 달라붙는다. 한편 빨판은 가장자리에 있는 1만 개의 기계수용체와 화학수용체를 동원해, 물체에 달라붙음과 동시에 만지고 맛을 본다."
우리의 혀는 풍미 flavor와 입맛mouthfeel (음식물을 섭취할 때 입안에서 느껴지는 질감이나 촉감 등을 의미한다-옮긴이)을 별개의 특성으로 인식하지만, 빨판의배선을 감안할 때 문어는 그렇지 않을 가능성이 높다. "문어의 미각과 촉각은 아마도 ‘불가분의 관계‘로 융합되어 있을 거예요. 마치 공감각처럼 말이에요"라고 그라소는 말한다. 느껴지는 맛이나 질감에 따라, 빨판은 물체에 계속 달라붙어 있을 수도 있고 물체에서 떨어져 나갈 수도 있다. 그리고 300개의 빨판은 제각기 독립적으로 결정을 내릴 수 있다. 모든 빨판이 자체적인 미니 뇌-빨판신경절sucker ganglion- 이라고 불리는 전용 뉴런 군집 dedicated cluster of neuron- 를 하나씩 보유하고 있기 때문이다. 어부들은 종종 ‘문어의 몸에서 분리된 팔‘들을 목격하는데, 이 팔들이 물고기의 옆구리에 달라붙지만 (동일한 문어의) 다른 팔에는 절대 달라붙지 않는 점으로 미루어 볼 때 빨판의 독립성은 명백해 보인다.  - P495

‘문어의 뇌가 하는 일‘을 설명할때 선택지를 들먹이는 것은 난센스다. 여덟 개의 팔이 각자 알아서 하도록 내버려두는 게 대부분이고, 어쩌다 한 번씩 거중조정 차원에서 넛지nudge (넛지는 원래 ‘팔꿈치로 슬쩍 찌르다‘, ‘주의를 환기시키다‘라는 뜻이다. 미국의 행동경제학자 리처드 탈러와 법학자 캐스 선스타인은 <넛지>에서 ‘사람들의 선택을 유도하는 부드러운 개입‘이라고 넛지를 새롭게 정의했다. 옮긴이)를 행사할 뿐이기 때문이다.
그렇다면 문어는 두 개의 독특한 환경세계 ‘팔의 세계‘와 ‘머리의 세계‘를 가지고 있음이 틀림없다. 팔은 미각과 촉각에 의존하고, 머리는 시각에 의해 지배된다. 의심할 여지없이 두 세계 사이에 약간의 혼선이 있겠지만, 그라소는 ‘머리와 팔 사이에서 교환되는 정보‘가 단순할거라고 생각한다. 동물의 몸을 ‘감각 창이 있는 집‘에 비유한 웍스의 은유를 확장하면, 문어의 몸은 두 부분으로 구성된다고 볼 수 있다. 즉 건축양식이 완전히 다른 ‘두 채의 연립주택‘과, 그 사이에 자리 잡은 ‘작은 쪽문‘으로 이루어져 있다. - P498

수 세기에 걸친 노력을 통해 사람들은 다른 종의 감각 세계에 대해 많은 것을 배웠다. 하지만 아주 짧은 기간 동안 우리는 그 세계를 뒤엎었다. 우리는 지금 인류세 Anthropocene 인류의 행위에 의해 정의되고 지배되는 지질시대에 살고 있다. 우리는 엄청난 양의 온실가스를 배출함으로써 기후 변화를 야기하고 바다를 산성화했으며, 대륙을 넘나들며 야생동물을 뒤섞고 토착종을 침입종으로 대체했다. 우리는 일부 과학자들이 생물학적 절멸"의 시대라고 부르는 것을 촉발했는데, 이는 선사시대의 5대 대멸종 사건에 필적한다.‘ 그에 더해, 뜻있는 사람들을 낙담하게 만드는 생태적 죄악의 치부책을 들여다보면, 쉽게 평가할 수 있음에도 종종 간과되는 죄명이 눈길을 끈다. 그것은 바로 감각 오염이다. 다른 동물의 환경세계에 발을 들여놓으며 그것을 이해하는 대신, 우리는 인위적인 자극으로 동물들을 괴롭히며 우리의 환경세계 안에 살도록 강요했다. 우리는 밤을 빛으로, 고요함을 소음으로, 토양과 물을 낮선 분자로 가득 채웠다. 우리는 동물들의 주의를 ‘실제로 감지해야 하는대상‘으로부터 분산시키고, 그들이 의존하는 신호를 익사시키고, 나방을 불길 속으로 유인하듯 그들을 감각덫으로 유인했다. - P506

심지어 바다에도 그 나름의 소리가 있다. 자크 쿠스토 Jacques Cousteau는 한때 바다를 ‘고요한 세계‘로 묘사했지만 결코 그렇지 않다. 그것은 자연적으로 부서지는 파도 소리, 부는 바람 소리, 부글부글 끓는 열수분출구 소리, 갈라지는 빙산 소리로 가득 차 있는데, 이 모든 소리는 공기 중에서보다 수중에서 더 멀리 운반되고 더 빠르게 이동한다. 해양동물도 이에 가세한다. 고래는 노래하고, 두꺼비는 웅웅거리고, 대구는 으르렁거리고, 턱수염바다물범bearded scal은 떨리는 소리를 낸다. 커다란 집게발이 만들어내는 충격파로 지나가는 물고기를 기절시키는) 수천 마리의 딱총새우snapping shrimp들이 산호초를 ‘지글거리는 베이컨‘ 소리나 ‘우유를 튀기는라이스 크리스피‘ 소리로 가득 채운다. 이러한 음향풍경 중 일부는 인간이 바다의 거주자들을 그물로 잡고, 갈고리로 낚아채고, 작살로 찌름에따라 소거되었다. 다른 자연적 소음들은 우리가 추가한 소음에 파묻혔다. 해저를 훑는 그물이 만든 긁힌 자국, 석유와 가스를 탐사하는 시추기의 스타카토 진동, 군사용 수중 음파 탐지기의 초음파, 그리고 이 모든 소동에 대한 보편적 반주 backing track로서 선박 소리. - P519

우리의 영향력이 본질적으로 파괴적인 건 아니지만 종종 주변 환경을 균일화 homogenizing 하는 경향이 있다. 우리의 감각 공습을 견디지 못하는 ‘민감한 종‘을 몰아냄으로써, 우리는 ‘더 작고‘ ‘덜 다양한 개체군만을 남겨둔다. 우리는 경이로울 만큼 다양한 동물의 환경세계를 탄생시킨 굴곡진감각풍경을 평평하게 만든다. 동아프리카의 빅토리아 호수를 생각해보자. 한때 이곳은 500종이 넘는 시클리드cichlid 물고기의 고향이었고, 거의 모두가 다른 곳에서는 발견되지 않는 종이었다. 그 비범한 다양성은 부분적으로 빛 때문에 생겨났다. 호수의 깊은 곳에는 황색광이나 주황색광이 풍부한 반면, 얕은 곳에는 청색광이 풍부했다. 이러한 차이는 토종 시클리드의 눈에 영향을 미쳤고, 결과적으로 짝 선택을 좌우했다. 진화생물학자 올레 시하우젠Ole Schansen 은 ‘깊은 물에 사는 암컷 시클리드는 더 붉은 수컷을 선호하는 반면, 얕은 물에 사는 암컷은 더 푸른 수컷에 시선을 고정한다‘는 사실을 발견했다.
이러한 발산된 기호 diverging penchant가 물리적 장벽처럼 작용해, 시클리드를 다양한 색깔과 형태의 스펙트럼으로 나눴다. 빛의 다양성이 시각, 색상, 그리고 종의 다양성을 이끌어낸 것이다. 그러나 지난 세기 동안농장, 광산, 하수에서 흘러나온 유거수流去水(지표면을 따라 흐르는 물-옮긴이)가 호수를 가득 채워, 부영양화된 호수에서는 물을 흐리고 숨 막히게 하는 조류의 성장이 급증했다. 이전의 빛 기울기 light gradient가 일부지역에서 소실되자, 시클리드의 색상과 시각적 성향은 더 이상 중요하지 않게 되어 종의 수가 감소했다. 인간이 ‘호수의 등불‘을 끄자 다양성을 추동하는 ‘감각의 엔진‘도 꺼져, 시하우젠이 "지금껏 관찰된 것 중 가장 빠른 대규모 멸종"이라고 부른 사건이 일어난 것이다. - P522

다른 환경세계를 탐험하는 능력은 우리의 가장 위대한 감각 기술이다. 이 책의 도입부에서 상상했던 코끼리, 방울뱀 등의 동물들이 있는 가상의 방을 다시 생각해보라. 그 상상 속의 방에서, 인간-리베카-은 자외선 시각, 자기수용, 반향정위, 적외선 감각이 결여되어 있었다. 그러나 그녀는 다른 동물들이 무엇을 감지하는지 알 수 있는 유일한 생물이었고, 아마도 관심을 가질 수 있는 유일한 존재일 것이다.
보공나방은 금화조가 자신의 노래에서 무엇을 듣는지 결코 알지 못하고, 금화조는 검은유령칼고기의 전기적 윙윙거림을 결코 느끼지 못하고, 칼고기는 갯가재의 눈을 통해 볼 수 없고, 갯가재는 개와 같은 방식으로 냄새 맡지 못하고, 개는 박쥐가 된다는 게 어떤 기분인지 결코 이해하지 못할 것이다. 우리는 이런 일 중 어느 것도 제대로 할 수 없지만, 나름 근접할 수 있는 유일한 동물이다. 우리는 문어가 된다는 게 어떤 기분인지 결코 모를 수 있지만 적어도 문어가 존재하고 그들의 경험이 우리와 다르다는 것은 알고 있다.
참을성 있는 관찰을 통해, 우리가 사용할 수 있는 기술을 통해, 과학적 방법을 통해, 그리고 무엇보다도 호기심과 상상력을 통해, 우리는 그들의 세계에 발을 들여놓으려고 노력할 수 있다. 우리는 그렇게 하기로 결정해야 하며, 그런 결정을 내리는 것은 선물이다. 그 선물은 우리가
‘얻어낸‘ 게 아니라 자연이 ‘거저 준 ‘것으로, 우리가 소중히 간직해야 할 축복이다. - P532


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