통계와 다양한 학문

통계학, 빅데이터를 잡다 ㅣ 융합과 통섭의 지식 콘서트 6
조재근 지음 / 한국문학사 / 2017년 7월

 엄청나게 쏟아지는 데이터를 처리할 수 있는 기술이 생기면서 빅데이터가 주목받고 있다. 데이터를 다루는 전통적 학문이 통계학이다보니 자연스레 빅데이터 시대엔 통계학도 새롭게 변모하고 더욱 중요해질 가능성이 높다. 이 책에 기대한 건 그런 것이었지만 사실 책에는 빅데이터시대의 통계학 보다는 통계학이 사용되는 다양한 학문분야에 대해서 더 많은 걸 다루고 있다.

 책은 총 1-7장인데 1-2장이 빅데이터와 인공지능등 미래 산업 관련이고 나머지 3-7장은 다른 학문분야에 통계학이 어떻게 자리잡고 활약하는지에 대해서다. 의학, 경제학, 사회, 경제학, 생물학이다. 나름 재밌고, 짧게 토막형식으로 정보를 계속 제공해 소소하게 알아가는 재미가 있었다. 양적연구를 해본 적이 없는지라 통계이론을 좀 다룬 부분은 어렵기도 했는데 회귀분석이나 p값이나 하는 부분은 알쏭달쏭했다. 하여튼 쉽고 재미난 부분만 정리해봤다.

1. 노인의 나이

지금 노인의 나이는 만 65세다. 하지만 노인의 기준은 시대마다 변했다. 16세기에 몽테뉴는 고작 30세 이상을 노인으로 규정했으며 17세기는 40세 이상이었다. 1950년대에는 60세 이상이 노인이었고 2000년대 들어 65세 이상이 되었다. 우리가 고령화 사회니 ,초고령사회니 하는 노인의 기준은 이 때 확립된 것이다. 

 우리는 가까운 시일내에 초고령사회로의 진입을 앞두고 있는데 저자는 노인의 나이 자체가 변할 가능성이 높다고 한다. 지금도 평균수명의 증가와 건강수명의 증가 및 사회진출이 늦어지는 관계로 우리의 관념상의 나이와 실제나이는 좀 차이가 난다. 대충 자기 나이에 0.8정도를 곱하면 우리가 통념상으로 생각하는 나이와 비슷해진다고 할정도니 말이다. (지금 40세라면 과거 통념상으로 32세정도의 위치와 역할을 하고 있다는 것이다)

 그래서 저자는 노인의 기준도 70세 정도로 옮겨질 가능성이 있다고 본다. 실제로 정년을 연장하는 나라도 있으며 이러면 연금이나 부양등 여려면에서 많은 문제가 해결된다. 물론 젊은이의 일자린 더욱 줄수도 있지만 하여튼 과거나 지금이나 노인의 비율은 기준이 어떻든 16%정도를 크게 벗어나지 않았다고 한다.

2. 실업

실업률은 항상 우리의 생각보다 낮다. 그 이유는 실업률을 계산하는 공식에 있는데 취업자와 실업자를 모두 합한 경제활동인구로 실업자 수를 나눈 후 100을 곱한 것이기 때문이다. 별 문제가 없어보이는데 문제인 이유는 국제기준으로 꼴랑 1주일에 1시간만 일해도 취업자로 분류되기 때문이다. 실업자는 1주일에 1시간도 일을 못해야 하니 역시 어처구니 없다.

 거기에 구직희망자나 구직포기자는 사실상 실업자임에도 아예 비경제활동인구로 분류하여 실업률 계산에 포함되지 않는다. 이러니 낮을 수 밖에......

 비정규직에 대한 정의도 들쭉날쭉하다. 놀랍게도 비정규직은 영어단어가 3개나 될 만큼 불분명하며 국제적 정의도 없다. 한국의 노사정위원회는 비정규직의 고용형태로 3개를 들었는데 한시적 노동자이거나 기간제 노동자, 단시간 노동자, 파견 용역 호출등의 형태로 종사하는 노동자들이다.

 통계는 기준이나 산정방법에 따라 매우 달라지는데 이래서 학자들은 통계를 객관적인 것이 아닌 정치, 사회적인 갈등과 타협의 산물로 만들어지는 것으로 본다. 그래서 항상 특정 사위의 경찰추선과 시위대 추산은 그리도 다른 것이다. 유럽의 한국가에선 이걸로 경찰에 소송을 걸었다고 한다.

3.나라의 부

나라의 부를 측정하는 방법으론 GDP가 있다. 1930년대 미국에서 생긴 것으로 오늘 날까지 사용할 정도로 막강하다. 반대 진영인 소련에선 이에 대항해 사회총생산이란 개념을 썼는데 GDP완 달리 서비스가 빠지고 물질생산만이 포함된다. 계획경제에선 물건가격이란게 존재하지 않으므로 현실경제와는 다르게 정부계획만으로 사회총생산이 빠르게 증가하는 문제가 있었다.

 최근 GDP는 많은 문제를 드러내고 있는데 경제체제가 변하면서 성장은 있되 고용이 나빠지거나 없는 형태가 장기간 지속되기 때문이다. 그래서 최근 GDP가 빠뜰니 가사노동이나 돌봄노동을 포함하고 경제성장에 대한 환경비용과 사회적 비용을 고려한 경제복지지수나 참진보지수가 등장하기도 했다. 또한 의식주 같은 기본적인 필요와 기초지식이나 정보에 접근할 수 있는 권리나 보건등 같은 웰빙의 토대, 개인적 권리나 자유, 관용, 높은 수준의 교육을 받을 수 있는 권리를 보장하는 기회등 3가지를 중시하는 사회적 진보지수도 생겨났다.

 더구나 GDP는 기준시점이나 자료에 따라 제각각인 문제도 있다. 실례로 아프리카의 가나는 실제 수준에 비해 매우 가난한 나라로 분류하는데 그들의 GDP기준이 90년대에 맞춰져있었기 때문이다. GDP가 낮아야 국제적 지원국가로 분류되는 만큼 상당수 가난한 나라들이 GDP기준과 자료를 조작하기도 한다. 이래저래 믿기 어려운 수치다.

재밌게 만화로 설명한 곤충

[eBook] 만화로 배우는 곤충의 진화 : 한빛비즈 교양툰 - 한빛비즈 교양툰 ㅣ 한빛비즈 교양툰 1
김도윤 지음 / 한빛비즈 / 2018년 10월

 곤충 혐오는 전세계적으로 드러나는 부분도 있지만 사실 주요 선진국에서 나타난다. 아무래도 먹는게 고급화하면서 곤충이 먹거리에서 멀어졌기 때문일 것이다. 과거 우리가 번데기나 메뚜기 등을 아무렇지 않게 먹었을땐 오늘 정도로 곤충을 혐오하진 않았던 것 같다. 여기에 과거 못살적 곤충이 우리의 식량을 축낸 것 그리고 오늘날의 과도한 위생관념이 이에 일조했을 것이다. 하지만 우리가 사는 지구는 과히 곤충의 행성이라 칭해도 모자람이 없다. 동물종 10마리중 7마리가 곤충이며 그 중 무려 3마리가 딱정벌레이기 때문이다. 그래서 지구는 딱정벌레의 행성이다. 다른 녀석들의 수도 엄청나다. 가령 지구상의 개미의 동물량은 인간전체의 동물량과 맞먹을 정도다.

 이런 곤충에 관해 이 책은 만화로 정말 쉽고 재미나게 풀어냈다. 아이들 추천해주고 싶기도 한데 재밌는 비유가 좀 성인수준인 면도 있어 망설여지는 면이 있긴 하지만 큰 무리는 없을 듯 하다.

 곤충은 고생대에 발생했는데 과거 절지동물이 시작이었다. 이중 전갈류와 다지류가 바다의 과다한 경쟁을 피해 무려 식물도 육상하기 전에 먼저 땅에 올라섰다. 당시 식물이 없어 오존도 없고 강한 자외선이 문제였으나 전갈은 강한 외골격으로 다지류는 땅으로 피해 이를 해결했다. 전갈과 다지류 중 곤충의 조상이 되는 것은 다지류다. 이들의 많은 다리는 체절이 많아서였는데 탈피의 어려움으로 점차 체절이 줄어드는 쪽으로 진화해 오늘날의 곤충처럼 적은 체절에 6개의 다리를갖는 곤충이 등장한다.

 지하에서 살던 몇몇 곤충들은 육지로 올라왔고 식물의 줄기를 타고 올라갔다. 식물의 줄기는 적에게서 보호되고 먹을거리가 많은 곳이었다. 식물은 서로 인접해있어 곤충은 이 식물에서 저식물로 도약하는 형태로 이동했는데 이 과정에서 날개가 생긴걸로 추정된다. 날개는 아가미 발생설과 가슴 변형설이 있는데 초기엔 아가미 발생설이 유력했으나 배 부분에 아가미가 있는 곤충이 있어 폐기되어 가슴변형설이 유력해졌다. 하지만 최근 아가미와 날개의 발생유전자가 동일한 것으로 나타나 다시금 아가미 발생설에 무게가 실리는 분위기다.

 날개는 곤충에게 엄청난 이점을 준다. 날수 있다는 최고 장점을 제외하더라도 날개는 적에 대한 위협, 체온 조절, 소리 발생, 이성에 대한 과시, 방패역할, 확산을 통한 호흡, 이슬을 모아 수분섭취등 매우 다기능적이다. 곤충의 날개는 앞다리가 변형한 다른 동물에 비해 등에서 발생했다는 점이 특이하며 초기 세쌍이었으나 비행시의 충돌로 현재는 대부분 두쌍으로 남아있다.

  곤충의 또 다른 이점은 외골격이다. 초기 외골격은 체내 노폐물을 체외에 보관하며 생겨난다. 외골격은 적으로부터 자신을 보호하는 이점이 있으며 내골격보다 체내 근육량을 증가시켜 체구대비 강한 힘을 가능케한다. (물론, 이는 덩치가 커지면 오히려 마이너스로 전환한다. 곤충이 커질수 없는 이유다.) 또한 외골격은 자외성으로 부터 피부를 보호하고 수분손실을 최소화하는 장점이 있다. 하지만 단점도 있다. 감각을 느낄수 없어 센서로 많은 털을 외부로 자라나게 해야 하며 외골격 파괴시 감염으로부터 매우 몸이 취액해진다. 거기에 성장을 위해선 탈피를 해야하는데 이 탈피과정이 매우 위험하고 몸에 부담이 되어 탈피과정에서 사망률이 크게 증가한다.

 곤충은 번식방법도 재밌다. 지구상의 동물중 90%의 수컷은 암컷에게 접근조차 하지 못하고 죽어나간다. 그래서 곤충 수컷들은 다양한 선물로 암컷을 유인한다. 방식은 세가지로 하나는 먹이를 잡아 선물하는 것이다. 다른 것은 정포를 만드는 것으로 정포엔 수컷의 정자와 영양분이 가득하다. 암컷은 좋은 정포에 대해선 서로 경쟁하기도 하며 수컷이 놓고 간 정포를 자신의 몸안에 넣는 방식으로 수정한다. 마지막 방식은 살신성인으로 자기 자신을 먹이로 암컷에 바치는 것이다.

 재밌는 번식 방법은 더 있다. 톡토기는 칼날같이 생긴 생식기로 암컷을 마구잡이로 찌르는데 정액을 혈액에도 방출해도 순환하여 수정이 가능하기 때문이다. 심지어 머리에 찔러도 가능하단다. 녀석들은 수컷이나 다른 벌레들에게도 그런 짓을 하는데 물론 이 경우는 수정이 불가능하다. 그리고 암컷이 생식기 같은 걸 가진 경우도 있다. 이 녀석들은 암컷이 생식기 같은 것을 수컷의 몸속에 삽입해 정자를 몸에 묻혀가는 형태로 수정한다.

 책에는 이외에도 곤충에 대한 여러가지 재미난 사실과 진화론에 대한 생각들을 많이 품고 있다. 청소년 뿐만 아니라 어른도 많이 배울 수 있는 책이다.

코스모스의 계승작

뉴 코스모스 - 우주를 향한 새로운 질문
데이비드 아이허 지음, 최가영 옮김 / 예문아카이브 / 2017년 5월

  책의 서문에는 저자가 왜 이 책을 만들었는지가 나온다. 저자는 어려서 천문학을 접하고 곧 매료되었으며 그 과정에서 칼세이건과 서신을 주고 받았다. 대학자의 정성이 담긴 서신은 큰 힘이되었고 저자는 어린나이에 천문학 잡지를 만들었으며 커서도 그 일을 계속한다. 그 과정중에 세이건의 코스모스가 나왔고 안타깝게도 그는 그리 오래살지 못했다. 세이건 이후 천문학은 과학기술의 발전으로 엄청나게 발전했다. 코스모스와 지금 천문학의 간극을 메꾸자 한 책이 '뉴 코스모스'다.

 코스모스가 주로 태양계에 대해서만 다루고 과거의 사실이 많으며 세이건의 감상적인 멘트가 많았다면 뉴코스모스는 빅뱅과 블랙홀, 암흑물질과 암흑에너지, 우주의 미래등 보다 태양계 너머의 내용이 등장한다. 보다 건조해진 문체는 약간의 아쉬움이랄까.

1. 태양계

 그래도 책은 우리 태양계 먼저 다룬다. 우리는 항상 태양계 너머를 생각하지만 현재 인간의 과학기술로는 지구자체도 온전히 다루고 있지 못하며 태양계 역시 마찬가지다. 사람이 다녀올수 있는 유일한 곳은 달이 유일할 정도이니 말이다. 우린 1979년에 보이저를 발사했고, 이 녀석은 초속 15km의 속도로 40년째 항행중이지만 아직 태양계 조차 벗어나지도 못했다. 태양계의 범위는 오르트 구름대인데 구름대의 안쪽 경계가 무려 1만AU이기 때문이다. (AU는 지구와 태양간거의 거리) 바깥 경계는 더 놀라운데 무려 10만AU에 달한다. 보이저의 속도를 계산한다면 인간이 쏘아올린 발사체가 태양계를 벗어니기 위해선 앞으로도 3만년정도가 더 걸린다. 과연 그때까지 인류가 존속할지 아닐지도 모를 만한 시간이다.

 몰랐던 사실인데 과거 태양은 지금보다 복사에너지가 약했다고 한다. 3-40억년 정도 전에는 지금의 70-80%수준이었다는데 다행히 지구는 자전축이 기울어져있어 에너지가 집중되는 영역이 있고, 지각활동이 활발해 얼음행성이 되느걸 모면할수 있었다. 문제는 태양빛이 점점 강해진다는 것이다. 지구의 최후로 많은 사람들이 태양이 적색거성이 되어 지구를 삼키는 50억년 후쯤을 생각하지만 빛의 강화로 종말은 생각보다 많이 빠르다. 대충 10억년 후면 태양복사에너지가 우리의 대양을 모두 끓여 증발시킬 수준에 도달한다. 아마도 그때가 종말일 것이다.

 화성은 골디락스영역에 속하는걸로 보이지만 지구에 비해 크기가 작아 중력이 약하다. 화성엔 과거 물이 많았던 걸로 추정되는데 후기 운석 대충돌시기에 소행성 충돌로 인해 물과 대기를 상당히 상실한걸로 보인다. 하지만 극관에 여전히 얼음층이 있고 지하에 얼어붙은 대수층이 보존되어 있는 걸로 보여 화성의 생명체 존재가능성은 남아있는 편이다.

 금성은 지구와 비슷한 질량과 크기를 갖는다. 적당한 중력으로 대기를 보존하고 있으나 너무 두꺼우며 그로 인해 기압이 지구의 100배수준이다. 금성의 표면은 다른 행성보다 젊은데 이는 화산활동이 꾸준히 자주 있기 때문이다. 이로 인해 금성의 표면 나이는 3-10억년에 불과하다. 하지만 금성의 화산활동은 다소 이상한 편인데 한쪽 면에서만 70%가 집중되기 때문이다. 또한 높은 대기압으로 화산역시 역동적으로 터질수 없어 화산의 높이와 분출 역시 약하다.

 달은 지구의 위성 치곤 상당히 큰 편이다. 달의 형성엔 여러 가설이 있었지만 화성정도 크기였던 테이아와의 충돌로 발생했다는 가설이 가장 폭넓은 지지를 얻고 있다. 테이아가 지구와 충돌하면서 상당 질량이 지구 맨틀부분으로 빨려 들어갔고 지구 외곽 부분을 형성했다. 즉, 우리는 테이아 위에 살고 있는 셈이다. 그리고 나머지 부분이 뭉쳐서 형성된 것이 달인 셈이다.

 명왕성은 2005년 회의 결과 행성의 위치를 상실했다. 당시 행성의 기준으로 3가지가 제시되었는데 태양의 주위를 공전할 것과 정역학 평형, 즉 구체형태를 유지할만큼 질량이 높을 것과, 행성의 공전궤도상의 다른 천체를 제거해야하는 것들이다. 마치 지구가 테이아를 해치운 것처럼 말이다. 명왕성이 부족했던 건 세번째다. 명왕성은 공전궤도도 좀 이상한 편인데 그로 인해 주변에 다른 천체들이 명왕성의 공전궤도에 침범한다.

2. 어두운 녀석들(암흑에너지, 암흑물질, 블랙홀)

아인슈타인은 정적인 우주를 위해 자신의 계산에 억지로 우주상수를 끼워넣었다. 이 고집은 오래도록 잊혀졌는데 관측한 은하의 질량과 에너지가 실제 내뿜는 가시광선에 1000분의 1수준에 불과하다는 점, 그리고 물질의 양이 지금의 은하를 구성할 만한 정도가 돼지 못한다는 점에서 다시 주목받았다. 이는 있는 것은 확실하나 관측이 아직 되지 않은 암흑 물질과 암흑 에너지의 존재를 불러왔다.

 우주에서 우리를 비롯한 별을 구성하는 바리온 물질의 양은 전체의 4.9%에 불과하다. 나머지 26.8%를 암흑물질이 그리고 무려 68.3%를 암흑에너지가 차지한다. 이 녀석들은 우리 은하 중심과 주변에도 많이 존재하는 걸로 추정된다. 암흑물질로 인해 우리 은하는 별들이 크게 부족한 외곽부분에서도 그 회전속도가 충분히 빠를 수 있으며 은하 구성이 가능한 충분한 중력이 가질 수 있었다.

 암흑 에너지는 척력으로 작용하는데 이 에너지로 인해 우주는 빅뱅이후로 꾸준히 확장하고 있다. 우주가 커지는 속도는 현재 다소 느려지다가 향후 더욱 빨라 질 것으로 예측되며 언젠가는 광속수준에 도달할지도  모른다.

 블랙홀은 우리 은하에서만 무려 19개 정도가 있는 것으로 추정된다. 대부분 은하면에 밀집해 있다. 블랙홀의 밀도는 지구 전체를 포도알 한 개정도로 압축한 정도로 극히 높으며 고밀도로 압축하는 과정에서 입자가 방출되어 서서히 증발한다. 결국 강한 인력을 가진 블랙홀도 아주 장기적으로는 토해내는게 더 많아져 사라지게 되는 것이다. 물론 이는 아주 먼 훗날이다.

3. 우주의 미래

 저자는 지금이 별들의 시기라고 말한다. 아직은 우주의 팽창속도가 물질량에 비해 그리 빠르진 않아 별들이 주위에서 쉽게 관찰되고 에너지가 많은 시기이다. 하지만 지금도 과거에 비하면 별의 생성양이 크게 줄었다. 우주가 점점 팽창하면서 물질들이 서로 멀어지고 있기 때문이다.   

 지금부터 40억년 뒤면 우리 은하는 이웃 안드로메다 은하와 결합하기 시작해 이른바 밀코메다라는 거대은하를 형성하게 된다. 1000억년 뒤에는 우리가 속한 국부은하군이 하나의 초거대 은하군에 뭉뚱그려지게 되며 1500억년뒤에는 우주의 팽창속도가 빨라져 이웃 은하들이 모두 관측이 불가능한 우주지평선 너머로 사라지게 된다. 이 때의 우주는 삭막하기 그지 없다. 자신의 행성 밤하늘에서 자신의 은하를 제외하면 어떠한 것들도 보이지 않기 때문이다. 다른 은하들은 거의 광속의 속도몰 멀어져 사실상 관측이 불가능한 우주지평선 너머로 가버렸기에 존재자체도 알수 가 없으며 사실상 다른 우주가 되어버린다.

 100조년 뒤에는 멀어지는 힘이 너무 강해 별의 구성자체가 불가능해져 별의 시대가 마감되고 축퇴의 시대가 열린다. 소수의 백색왜성이 외롭게 자리를 지키게 되며 이보다 더 많은 시간이 지나면 원자와 중성자도 붕괴하는 시점이 도래할 수도 있다. 우주엔 아원자 입자만 남게되 뭉쳐있고 멀리 떨어져 있음이 다르지만 마치 빅뱅초반부와 비슷해진다. 이처럼 현재 가장 인정받고 있는 우주의 미래는 차디찬 우주다.

인간이 일부일처를 택한 이유

매일 매일의 진화생물학 - 진화는 어떻게 인간과 인간의 문화를 만들었는가
롭 브룩스 지음, 최재천.한창석 옮김 / 바다출판사 / 2015년 11월

 긴 여름 폭염속에 소설을 주로 읽다 오랜만에 관심 분야로 돌아왔다. 책의 저자는 호주인으로 70년생으로 비교적 젊은 과학자다. 그래서인지 책은 약간 유머도 느껴지고 쏠쏠히 재미를 느끼며 볼 수 있는 편이다. 일전에 행동경제학 책을 보면서 진화심리학과 관련이 많아 보인다고 생각했는데 저자도 그러한 생각을 강하게 하고 있었다. 언젠가 두 학문이 멋지게 결합되어 인간 본성을 더욱 깊게 들여볼 수 있는 렌즈가 되 줄 날을 기대해본다. 그런데 진화생물학이나 진화심리학, 교육학과도 관련 있지는 않을까? 개인적 생각이다.

1. 비만

 책은 주로 성과 결혼형태에 집중하지만 앞 부분은 비만을 이야기 한다. 인간은 살이 비교적 쉽게 찌는 편인데 저자는 이것을 인간의 수명과 관련지어 설명한다. 인간은 수명이 긴 것에 대한 적합도가 높고 이에 따라 과잉섭취를 했을 경우 영양을 저장하는게 유리해진다. 반면 쥐 같은 경우는 워낙 잡아 먹히는 빈도가 많아 수명이 길기 어렵다. 굳이 저장할 필요가 없단 이야기. 거기에 영양의 저장은 쥐를 비만하게 해 포식당할 확률을 더욱 높이기 까지 한다. 때문에 쥐는 열량을 많이 섭취해도 지방을 축척하지 않으며 잉여 열량의 90%를 열로 발산하거나 그래도 안되면 움직임을 많이 하여 털어낸다. 하지만 인간은 잉여의 저장이 중요하므로 겨우 25%의 잉여열량만 이런 식으로 소모한다.

 저자는 오늘날 비만은 단백질과 관련하여 설명한다. 과거 수렵채집 경제 시절 인간은 주요 에너지원은 단백질이었다. 하지만 농업경제가 시작되며 주요곡물을 재배하여 주요 에너지원은 탄수화물로 바뀌게 된다. 단백질에 대한 접근은 극도로 어려워졌으며 농경시대 1만여년 동안 인간은 이에 적응했다. 하지만 이에 적응하지 못한 이들도 있는데 농경경제로의 전환이 어려웠던 태평양 섬지역 사람들이 그들이다. 이 지역의 비만율은 그들이 먹는 것을 감안하더라도 다른 지역에 비해 극도로 높은 편인데, 저자는 이들이 농업경제로 전환하지 못하여 고탄수화물에 적응하지 못한 것을 이유로 든다. 매우 그럴듯 하다.

2. 부유할 수록 아이를 덜 낳는 이유

 자연계의 모든 생물에게 주요 목적은 번식이다. 그래서 생물들은 주변 환경이 파괴되어 절멸적인 환경이 구성되는 한이 있더라도 영양이 허락하는한 최대한 자식을 많이 낳는다. 이 법칙은 인간에게도 오랫동안 적용되왔지만 최근에 문제가 생겨났다. 주요 선진국을 위주로 부가 향상됨에도 출산률이 감소하는 경향이 생겨난 것이다. 이는 중요한 역설인데 저자는 이를 인간의 경제구조 변화와 관련하여 설명한다.

 농경사회에서 인간은 자녀가 많은 수록 농업을 통한 생산량이 많아지므로 자녀를 많이 낳는 경향이 있었다. 하지만 좁은 땅을 여러 자녀에게 쪼개서 상속하면 그 후손들의 적합도가 크게 떨어지는 문제가 있었으므로 각 문화권은 장자를 위주로 한명에게만 땅을 상속하는 문화를 발달시켰다. 이러던 것이 산업사회가 들어서며 점차 바뀌어 간다. 초기엔 아이들도 공장노동이 허용되면서 아이를 많이 낳았지만 아동에 대한 보호가 확대되고, 교육을 많이 받은 사람이 부의 확보에 유리해지면서 점차 아이를 많이 낳기보다는 적게 낳아 많은 투자를 하는 쪽이 적합도가 높아지게 된 것. 거기에 여성의 교육수준과 지위가 향상하면서 선진국을 위주로 오히려 부자일수록 적게 낳고 양질의 교육으로 전환하는 경향이나타나게 된 것이다.

3. 인간이 일부일처를 택한 이유

 자연계에서 수컷은 매우 괴롭다. 생존의 주요 이유가 자손을 낳는 것인데 대부분의 경우 수컷은 모 아니면 도의 처지이기 때문이다. 암컷을 향한 치열한 경쟁에서 최강자 수컷이 암컷을 독차지 하는 경우가 많으며 나머지 수컷은 실패자가 되어 자손을 남기지 못하게 된다. 수컷들에게 이것은 매우 치명적인데 자연계의 다른 생물과의 경쟁뿐만 아니라 같은 종끼리의 경쟁을 위해 덩치를 키우거나 화려한 외양에 집중하는등 적합도에 크게 도움이 되지 않은 엄청난 군비경쟁을 해야함을 의미하기 때문이다.  

 교미를 향한 수컷들의 치열한 경쟁이 수컷에게만 치명적인 것은 아니다. 치열한 경쟁을 거진 수컷들은 상당히 공격적인 경우가 많아 교미할때 암컷에게상처를 남기는 경우가 많으며 강간이나 수컷의 괴롭힘이 끊임없이 지속된다. 이에 대한 암컷의 대처방안은 발정기의 발명이었다. 발정기로 인해 수컷이 암컷의 가임기를 알게 되면서, 암컷은 끊임없이 지속되는 수컷의 구애와 교미시도에 시달리지 않게 되기 때문이다. 이는 당연히 수컷에게도 이득인데 자신들간의 치열한 경쟁이 발정기간으로 한정되기 때문이다.

 하지만 인간은 역설적이게도 이러한 발정기를 버렸다. 이는 또 다른 전략인데 지금과 다르게 과거 인간사회는 일부일처가 아닌 매우 문란한 성관계를 하는 사회였다.(물론 지금도 이런 사회가 남아있다.) 모든 동물 암컷은 항상 다른 수컷들이 자신의 아이를 살해하거나 학대하는 것이 고민거리인데 이는 인간에게도 마찬가지였다. 이에 인간 여성은 가임기를 숨기고 문란한 성관계를 여러 남성과 가짐으로써 자신의 아이가 여러 남성의 아이일 가능성을 열어두었다. 이로 인해 사회내의 영유아 학대 및 살해를 방지가 가능해진 것이다. 이런 사회인 경우 아동의 생존율은 그렇지 않은 사회에 비해 비약적으로 높아진다.

 그러나 여기엔 하나 전제 조건이 있다. 바로 사회의 영양이 풍부해야 한다는 것이다. 식량이 비교적 풍부한 사회인 열대지역에서는 이런 형태의 일처다부제적인 형태가 아동의 생존에 도움이 되나 식량이 부족해지면 자신의 자식임을 확신치 못하는 남성의 지원이 끊겨 아동의 생존율은 오히려 낮아지게 된다. 때문에 일부일처는 이런 단점을 보완하기 위한 전략으로 시작되었다. 그리고 당연히 식량이 풍족하지 못한 온대나 고위도 극지방, 건조기후 지역이 시발점이었다. 이 지역은 식량이 부족해 부부가 서로 경제적으로 크게 의존하게 되어 일부일처가 자리잡을수 있었다.

 일부일처의 혜택은 이뿐만이 아니다. 일처다부제의 경우 인간 사회도 다른 동물과 비슷해져 남성간의 무한 경쟁이 시작된다. 지위와 권력을 가진 남성에게 여성이 집중될 경우 탈락한 남성은 사회의 낙오자가 되고 불만을 가져 여러가지 폭력이나 살인등의 범죄를 저지를 가능성이 높아지게 된다. 또한 부족차원에서도 일처다부제로 인해 여성이 부족한 남성집단은 주변집단이나 부족에 대한 약탈이나 전쟁을 일으킬 가능성이 높아지기 때문이다. 이처럼 일부일처제는 사회를 안정시키고 이를 통해 적합도를 높이는 혜택을 가져오며 이로 인해 인간사회에서 주된 결혼형태로 자리잡을 수 있었던 것으로 보인다.

4. 남아선호

 인간의 자연성비는 105대 100정도로 남성이 많다. 유전자 입장에서는 한 개체가 고작 10명정도의 후손을 남길 수 있는 여성에 비해 수백명에서 수천명까지도 가능한 남성이 적합도가 낫다. 소위 대박을 터뜨릴수 있는 것이다. 하지만 앞서 언급한 것처럼 남성의 경우 치열한 경쟁으로 모아니면 도 식의 효과가 나타날 수 있으며 음의 빈도 의존성에 의해 남성이 많아지면 자연히 여성의 희소성으로 그들의 적합도가 높아지므로 실제 자연성비는 위처럼 어느정도 균형을 이루게 된다.

 하지만 그럼에도 불구하고 자연상태에서 수컷을 선호하는 현상은 어느정도 나타난다. 포유류의 경우 어미는 번식기에 충분한 영양을 섭취할 수 있는 경우 딸보다 아들을 낳는 경향이 있으며 반대의 경우는 오히려 딸을 낳는 경향이 있다. 이는 수컷의 대박효과 때문인데 어미가 영양이 풍부해 수컷자식에게 많은 영양으로 인한 생육을 해줄 경우, 자식 수컷이 우두머리의 자리를 차지해 적합도를 매우 크게 높일 가능성이 있기 때문이다. 반면 영양조건이 좋지 못해서 새끼에게 충분한 지원이 가능하지 못한 경우, 적지만 어떻게든 확실히 자손이 남는 편인 암컷새끼를 택하는 것이 적합도가 높아진다.

 이는 생물학적으로 작용해 영양상태가 좋아 어미의 체내 혈당이 높아진 경우 수컷배아의 착상 및 성장이 보다 잘 유도되는 것으로 나타난다. 이 법칙은 인간사회에도 적용되는 것처럼 보인다. 포브스잡지에 실린 억만장자 866명의 자녀 성비를 조사했더니 놀랍게도 6:4정도로 상당히 불균형적으로 나타났다. 넘치도록 많은 부를 확보한 그들 같은 경우 체내 환경이 이를 인식하고 후손으로 보다 남성이 많이 나타나도록 작용한 것으로 여겨진다.

 반대로 살림이 궁핍하다면 아들보다 딸이 선호된다. 인간사회의 경우 딸은 대개 적합도를 높이기 위해 자신보다 지위가 높은 남자를 선호하는데 이런 이유로 가난한 집안의 남자인 경우 결혼가능성이 매우 낮아지기 때문이다. 반면 딸은 집이 가난해도 지위와 부를 가진 남성이 여러명을 거둘 수 있으므로 결혼이 비교적 쉬운 편이다. 인도에서는 바로 이런 점 때문에 이상한 현상이 일어나는데 다른 나라의 경우와는 다르게 딸이 결혼할 때 거액의 지참금을 내야하는 것이다. 인도는 일반적으로 더 높은 신분의 남성과 결혼하며 절대로 더 낮은 신분의 남성과는 결혼하지 않는 풍습이 있는데 이로 인해 높은 신분의 남성에 대한 경쟁이 치열해진다. 때문에 인도에서는 딸이 시집가는 경우 거액의 지참금으로 높은 신분의 남성을 유치하는 일이 벌어진다. 이로 인해 인도의 성비는 전세계에서 가장 극단적으로 불균하게 나타난다.

 하지만 이 같은 남아선호 사상은 앞서 말한 음의 빈도 효과로 인해 결국은 상쇄된다. 지나치게 성비가 불균형적으로 나타나면 결국 반대 성에 대한 적합도가 자연스레 높아지기 때문이다. 인간사회의 결혼이 성비의 영향을 받는다는 점도 재밌다. 성비가 남성이 많은 경우, 남성간의 경쟁이 치열해지므로 그 사회의 결혼은 상당히 안정적이며 이혼율이 낮아지고 남성들이 가정과 여성에 헌신적인 경향을 보인다. 반대로 여성의 성비가 많을 경우, 이혼율이 증가하고 편모가정이 증가한다. 또한 10대소녀가 성적으로 조숙한 경향을 보이며 어린 나이부터 섹스하는 경향이 증가하여 미혼모 역시 많아진다.  

재미있는 최신 과학이야기

컴패니언 사이언스 ㅣ 강석기의 과학카페 7
강석기 지음 / Mid(엠아이디) / 2018년 4월

 이 책은 최신 과학잡지를 가볍게 교양수준으로 풀어놓은 느낌이다. 저자 강석기는 워낙 유명하고 이 분의 책을 다 접하진 못했지만 일전에 생명과학의 기원을 보고 배운바가 많았다. 책 표지에 강석기의 과학카페 시즌 7이라 쓴 것을 보면 이 책은 강석기의 7번째 책인 듯 하다. 책에는 과학분야를 중심으로 다른 분야의 이야기들을 최신 연구성과를 곁들여 소개하였다. 재밌었던 부분 위주로 소개한다.

1. 반려동물의 과학

 개가 늑대에서 유래했음을 주지의 사실이다. 저자도 책에서 말하지만 나 역시 비교적 늑대같은 세퍼드나 진도를 보면 과연 늑대에서 유래했구나 싶지만 정말 작은 종류를 보면 저게 정말 늑대인가 싶다. 하여튼 러시아의 한 과학자는 늑대에서 개가 유래한 것에 착안해 보다 작은 여우라면 빠른 시일에 개로 가축화 할수 있지 않을까란 생각을 한다.

 그래서 선정한 것이 여우였는데 당시 러시아에는 모피 수요의 급증으로 여우농장이 매우 많았다. 은빛여우는 매우 사나워 농장관계자들이 키우는데 어려움이 많았는데 순한 개체들만 골라 교배를 시작했다. 특히 여우는 개처럼 1년이면 생식이 가능해 비교적 빠른 세대교체도 가능했다. 실험을 시작한지 몇세대 지나지 않아 여우는 여우개로 둔갑하기 시작했다. 두개골이 작아지고 낯선 사람에게는 짖으며 주둥이와 다리가 짧아지는등 개의 특징을 보이기 시작한 것이다. 이 교배는 지금도 유지되어 2017년에 이르러 58세대까지 이어졌으며 책에 등장하는 여우개들은 정말 개와 전혀 다르지 않아보인다.

2. 동물의 수명

포유류는 덩치가 클수록 수명이 긴 경향이 있다. 이를 두고 심장의 박동 비율과 관련짓기도 하지만 보다 관련이 있는 것은 유전적 관점이다. 덩치가 클수록 포식될 확률이 적고, 그렇다보니 유전자입장에선 개체를 오래 가져가는 것이 가능하고 보다 유리하기 때문이다. 생쥐처럼 작아서 먹힐 확률이 높다면 개체의 생리적 작용을 힘들게 조절하는 것 보다는 수명을 짧게 하고 새끼를 많이 낳는 것이 유리하다. 그래서 대형동물과 인간, 새는 수명이 길다. 특히 박쥐는 역시 날개가 있어 쥐에 비해 수명이 10배가량이나 길다.

 이런 노화를 지연시키는 방법이 몇가지 있다. 하나는 알려진 것처럼 적당한 운동이고 다른 하나는 소식이다. 이들은 분명한 수명연장효과가 있다. 최근엔 먹는 약들도 수명연장효과가 있는 것으로 나타났는데 아스피린, 아카보스, 라파마이신이 그것들이다. 이들 중 라파마이신이 가장 강력한데 이 녀석은 대사경롤에 개입하여 단백질과 지질 합성을 줄이고, 자식작용을 늘리며 ,염증을 억제해 수명을 늘리는 작용을 한다고 한다. 이젠 수명을 늘리는 약을 특별히 아픈 곳이 없어도 먹어야 할 판이다.

3. 미세먼지

어느 덧 미세먼지가 세계의 주목을 받고 있다. 우리는 우리만 미세먼지가 심한 줄 아는데 사실 호주나 뉴질랜드, 북미지역과 서유럽을 제외한 나머지 지역들은 우리만큼이나 심각한 미세먼지에 시달리고 있다. 그래서인지 WHO에서는 초미세먼지를 고혈압, 흡연, 당뇨, 비만에 이은 다섯번째 위험인자로 규정한다. 그리고 세계적으로 미세먼지에 의한 조기사망자는 무려 연간 420만이다. 인구가 많아서인지 이들의 절반인 220만이 중국과 인도인이며 서로 110만 정도씩 나누어 갖는다. 중국은 산업화와 사막화로 인해 초미세먼지가 심하고, 인도 역시 같은 이유에 히말라야가 바람을 막아 초미세먼지가 심하다.

 미세먼지는 3가지 경로로 인체에 침투한다. 후각망울로 침투하며, 비강상피로 오염물질이 투과되며, 마지막 하나는 익히 알려진 폐로의 침투다. 미세먼지는 세포에 침투한 후 다른 세포로 확산하며 사이토카인을 분비하여 염증을 일으킨다.

 미세먼지는 치매의 주원인으로도 여겨진다. 치매의 전조증상이 후각의 쇠퇴와 밀접한 관련이 있는데 미세먼지의 주 침투경로도 후각이다보니 이들은 밀접한 관련이 있어보인다.

 미세먼지가 비교적 청정한 지역에서도 부분별로 미세먼지 농도는 큰 차이가 난다. 가장 심각한 곳을 도로변으로 주도로에서 50미터 미만 거리에 거주하는 경우 200미터 이상인 경우에 비해 치매가 12%높게 발생한다고 한다. 지하철도 연구해볼 일이다.

4.살충제의 발전

살충제는 가장 전통적인 것이 화학살충제 방식이다. 하지만 내성이 점차 강화되고 몇몇 해충들은 자신의 체중의 1%가량이 화학살충제의 내성에 관련한 효소로 구성될 정도로 이것에 적응했다. 그래서 나온 것이 유전자 조작 방식의 살충제다. 농작물에 해충에 치명적인 성분이 나오도록 유전자 조작을 하는 방식이다. 하지만 인체에 대한 유해성 논란, 환경 교란등의 단점이 있다.

 내성과 환경 교란 및 인체 위해성의 문제점을 모두 극복하는 가장최근의 살충 방식은 놀랍게도 RNA방식이다. 절지동물은 RNA를 장에서 쉽게 흡수하는 특징을 갖는데 이를 이용하여 RNA물을 뿌려 식물이 이를 흡수하고 절지동물이 이를 먹어 제거하는 방식이다. RNA가 절지동물의 몸에 침투하여 유전자를 파괴하여 제거하는 방식으로 해충이 돌연변이를 갖어도 RNA역시 이에 맞추어 변화가 가능하며 특정염기서열만 공격한다는 점에서도 다른 환경에 무해한 방식이다.

5.구조생물학 도구의 발전

생물체의 구조를 살펴 생물학을 발전시키는 도구를 꾸준히 발전했다.

첫번째 방식은 x선 결정학이다. 고분자 물질의 3차원 구조를 원자단의 해상도로 규명하는 방식이다. 역사가 오래되었지만 고분자 결정이 필요하므로 관측가능한 생물 부분이 매우 제한적이다.

이를 극복한 방식이 전자현미경이다. 기존 현미경이 빛으로 생물을 관측한다면 이 녀석은 전자로 확대 관찰한다. 전자가 가시광선보다 파장이 짧아 보다 세밀한 관찰이 가능했다. 또한 x선 방식에 비해 관측 가능한 생물부분이 많았다. 다만 단점이 있다면 원자 수준인 x선방식보다 세밀한 측정이 불가능하고 2d 형태의 사진만 생간다는 점이었다. 하지만 마치 단층촬영방식처럼 이 2d 형태의 사진을 여러 각도에서 찍어 3d를 구성하는 방식으로 이점을 극복하였다.

가장 최근 3명의 연구자에게 노벨상을 안긴 방식이 극저온 전자 현미경이다. 시료를 -196도에서 얼려 관측하는 방법으로 이 온도에서 급속냉동하면 시료의 수분이 얼면서 결정화되어 관측 부분을 파괴하고 교란하는 것을 막을 수 있었다. 해상도 역시 x선 방식의 원자수준이다.

책에는 이 것 말고도 플라스틱을 소화하느 애벌레나 남여의 수면차이, 인간과 운동의 관계 등 재밌는 주제들이 총망라한다. 일독을 권한다.