
“인류와 우주의 진화 코드!”
생명의 탄생에서 현대의 기술혁명에 이르기까지
카오스와 코스모스의 무질서 속에서
물리학 너머의 세계를 탐구하다
‘생명은 어디에서 시작되었는가?’라는 생명의 기원을 묻는 질문에 초기 원시세포는 언제나 ‘생명’이라고 인식되는 존재로 끊임없이 진화하고 이것은 물리법칙만으로는 증명하기 어려운 범위의 이야기로, 세포 스스로가 진화를 일으킨다는 복잡계 이론을 통하여 그 확실한 증거를 제시함으로써 기존 과학계의 이론에 큰 화두를 던진 이 책 「무질서가 만든 질서」. 그래선지 저자 스튜어트 카우프만은 이 책을 통해 물리학과 화학, 생물학, 수학 그리고 철학을 넘나들며 생명과 진화의 폭발적 다양성에 관해 논해보자고도 한다.
참고로 저자는 세계적 천재들에게만 수여되는 맥아더 펠로십, 허버트 사이먼 상 등을 수상한 세계적 복잡계 이론생물학자로서 생명과 인류의 진화에 관하여 다음과 같이 얘기한다.
‘생명의 세계는 기계가 아니다. 뉴턴의 법칙과 더불어 모든 입자의 위치와 운동량으로 세계 전체를 계산할 수 있는 라플라스의 악마가 연역해 낼 수 없는 영역이다. 생물권은 우주의 일부다. 그리고 생명은 세 회로(제약, 일, 촉매) 덕분에 문자 그대로 위쪽으로, 즉 태양을 향해 가지를 뻗는 나무를 만든다. 생명은 다윈이 말한, 자연의 들판에 생기는 틈새에 맞춰 자기를 뜯어고친다. 자연 속에서 생명은 언어로 표현할 수 없는 창의성을 한 번에 폭발시켜 자기 자신을 창조해 간다. 패트릭에서 시작해 미생물 세계로, 진핵생물 세계로, 동물과 식물의 세계로, 다윈의 “가장 아름다운 형태”가 나타났다. 이 광대한 창발의 펼쳐짐은 물리학을 넘어서지만, 여전히 물리학을 바탕으로 한다. 생명은 자기를 창조하며, 방대한 진화적 다양성을 확보한다. 생명은 물리학 너머에 있으며, 증가하는 창발과 복잡성 덕분에 진화하는 우주 속에서 물리학만큼이나 거대하다고 할 수 있다.’
윗글을 읽으며 여러분은 어떤 느낌이 드는가? 아마도 많은 전문용어가 섞여 있어 마치 난독증에 걸린 사람처럼 글을 이해하는데 상당한 어려움을 느낄 것이다. 그래선지 이 책의 옮긴이 김희봉님은 책 서문에서 소개글을 통해 세부사항들이 잘 이해되지 않더라도 먼저 큰 줄기를 따라가 보라고 얘기하고 있다. 그래서 우선 큰 틀에서 얼개를 그리고자 접근해 보니 이 책은 ‘세계는 부글거리며 나아간다(World Bulles Forth)’며 태초의 지구 얘기로부터 시작하여 생명의 탄생과 진화에 대한 얘기와 인접 가능성을 언급하며 현대의 기술혁명에 이르기까지 ’무질서가 만든 질서‘에 대한 얘기를 하고 있다. 이를 축약하여 간략 소개해 보기로 한다.

이 책은 우선 이 세계는 기계는 아니다며 원자 수준 위의 비에르고드적 우주 즉 도저히 넘나들 수 없는 우주에 대해 얘기한다. 이어 무질서는 증가하는 경향이 있다는 열역학 제2법칙을 넘어서는 얘기를 한다. 그리고 자가촉매 집합이나 폴리머, 펩티드에 대한 얘기를 한다. 또 ’라플라스 악마‘와 ’자와 직선의 과학‘ 얘기를 통해 결코 연역해 낼 수 없는 영역이라며 생명의 진화와 우주의 복잡성에 대해 얘기한다.
이어 조금은 어려운 용어인 조직화, 제약 회로, 일(work), 경계조건, 엔트로피, 제약 일 순환(constraint work cycle), 일 과제(work task), 자유도, 비전달적인 일과 전달적인 일, 자기 재생산, 과정의 조직화 전파 등등을 언급하며 생명의 세계는 진정으로 부글거리며 앞으로 나아간다고 얘기한다.
파스퇴르 이전까지는 생명은 저절로 생겨나는 것이라 했지만 이제는 아니라면서 원시 수프, DNA와 RNA 등등을 얘기하며 촉매과제 회로에 대한 얘기를 한다. 지금으로부터 100년 전쯤엔 생기력, 엘랑비탈, 생기론을 믿었는데 요소의 합성이 성공하면서 생물학적 유기분자도 보통의 화학물질이란 걸 깨닫게 되면서 생명은 근본적으로 비평형계와 에너지의 방출을 몇몇 자유도로 내보내 열역학적인 일을 얻는 경계조건 제약의 새로운 연결임을 알게 된다.
자가촉매 집합이 생겨나고 복잡하게 연결된 촉매 대사가 생겨난다는 CHNOPS, 반응 그래프에 대한 가설, 폴리펩티드의 임의 반응 등을 통해 대사를 만드는 방법에 대해 정말 이해하는데 상당한 어려움을 주는 얘기가 진행된다.
최초의 생명은 ’원시세포‘에서 시작되었다며 다메르-디머 시나리오 등을 인용하여 그 이론적 근거를 제시한다. 이어 집합적 자가촉매 집합들이 유전성 변이와 자연 선택에 의해 진화하고 리포솜은 선택의 단위가 된다는 얘기가 이어진다. 이는 원시세포와 그 후손들에게 주어진 유전성 변이와 자연 선택에 의해 생물권 속에서 생명체들은 자기를 구축하고, 서로 얽혀 복잡성을 만들어간다고. 그들은 엔트로피 증가가 자신들을 무너뜨리는 것보다 더 빠른 속도로 나아간다고 얘기한다.
진화는 미리 정해 놓을 수 없으며 어떤 일이 일어날 것인지조차 알 수 없다고. 그리고 임시변통에 의해서 또는 다윈적 전적응에 의해서 진화하게 된다고. 또 패트릭의 펩티드처럼 여러 기관과 특성이 ’여기에 쓰이는 것이 저기에도 쓰이는‘ 공동 선호에 따라 진화하며, 구체적으로 무엇이 공동으로 선호될지는 미리 알 수 없다고 얘기한다.

원시 유기체들과 유기체들(패트릭, 루퍼트, 슬라이, 거스의 이야기)이 다양해지면서 점점 더 많은 생태적 지위가 형성되었으며 이로 인해 ’맥락‘과 ’용도‘과 다양해지면서 가능성이 폭증하는 생물권 속에서 살아갈 새로운 방법을 더 쉽게 찾을 수 있게 되었다고. 예측할 수 없는 유기체들이 언제나 이 생태적 지위를 채워, 다시 새로운 맥락과 기회를 만든다고. 전체 계는 자기 증폭적인 방식으로 그 자신이 만들어내는 인접 가능성으로 ’폭발‘한다. 그리고 선택은 이 창발적인 펼쳐짐의 마법을 해내지 못한다고 얘기한다.
이와 똑같은 일이 세계 경제에서도 벌어진다며 IBM 메인프레임 컴퓨터가 창출한 시장이 오늘날 개인용 컴퓨터 시장과 온라인을 통한 판매까지 이어졌다면서 그 진화 얘기를 이어간다. 그리고 이러한 창발적인 복잡성으로 솟구쳐 예측할 수 없고, 발산적으로 펼쳐지며 수많은 기적을 만들어내고 있다면서 우리도 그 일부라고 얘기한다.
여기까지 정독을 하신 분은 대단한 끈기가 있는 분이라 하겠다. 해당 분야에 전공하지 않은 분은 아마도 알 듯 모를 듯한 내용들이 이어지고 있어 쉽게 접근할 수 없는 책이기 때문이다. 그래서 세계 3대 과학학술지 중 하나인 네이처의 다음 글을 통해 이 책 리뷰를 마무리하려 한다. “생명의 기원과 진화에 대한 스튜어트 카우프만의 도발적 해석은 기존의 물리학에 활력을 불어넣었다.”_ 〈네이처〉
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* 이 글은 출판사로부터 도서를 협찬받아 주관적인 견해로 솔직하게 작성한 리뷰입니다.