문명과 수학 - 세상을 움직이는 비밀, 수와 기하
EBS 문명과 수학 제작팀 지음, 박형주 감수 / 민음인 / 2014년 1월
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인류가 닭 2마리의 2와 숫자 2의 2를 같은 것으로 이해하기까지는

수천 년의 시간이 걸렸다.

 

- 버트런드 러셀 -

 

 

 

 

 Scene #1   “수학을 배워서 무엇을 얻을 수 있습니까?”

 

고대 그리스 수학자 유클리드의 유명한 일화로 글을 시작해본다. 그에게 기하학을 배우던 학생이 유클리드에게 질문했다. ‘이런 것을 배워서 무엇을 얻을 수 있습니까?’ 그러자 유클리드가 하인을 불러 지시했다. “저 친구에게 동전 한 닢을 주어라. 그는 자기가 배운 것에서 반드시 무엇인가를 얻어야 하니까 말이다.”

 

오늘날에도 똑같은 질문을 던질 사람이 많을 것 같다. 일상생활에서 간단한 계산 정도 만 할 줄 알면 됐지, 골치 아픈 수학을 왜 배워야 하느냐는 그 볼멘소리.

 

수학 공부 별로들 안 좋아한다. '수학은 공공의 적'이란 말이 나돌고 우리는 대개 학교 교육을 받는 동안 '적과의 동침'을 하게 된다. 이 무슨 해괴한 짓인가. 수학은 말하자면 인류가 일궈 놓은 문명의 정수쯤 될 텐데, 어찌하여 수학을 백안시하는 그런 엉뚱한 일이 벌어졌을까.

 

어렸을 때 수학 공부를 했던 기억을 더듬어서 정리해본 결과 수학을 싫어하는 이유는 두 가지 정도로 집약이 된다. 우선 사고의 단계가 많아지기 때문이다. 해보지도 않고 수학 교과서를 펼치자마자 미리 겁부터 먹어버리는 것이다. 그리고 극히 일부이기는 하지만 수학을 아예 포기하는 경우도 있다. 스스로 자신은 수학을 하지 못하는 사람이라고 생각해버리면 누적결손으로 학년이 올라갈수록 그 문제의 심각성을 커질 뿐이다.

 

그 다음 계산하는 것 자체를 싫어하는 점이다. 문명의 이기인 전자계산기나 컴퓨터에 익숙해져 있어 아예 사칙의 중요성을 의식하지 못한다는 점이다. 복잡한 계산은 컴퓨터가 해주는데 왜 머리 아프게 직접 풀 이유가 어디에 있겠느냐 하는 잘못된 생각이 가득하다. 자판만 누르면 모든 것이 해결된다는 안이한 생각이 수학을 어려운 과목으로 만들고 있다.

 

 

 

 Scene #2   '1+1=2', 증명이 어려운 수학의 세계

 

고대 그리스의 수학자 피타고라스는 만물의 근원을 수(數)로 봤다. 이 수들의 조화가 세상 만물을 만들어내고 우주의 질서를 유지시키는 법칙이라고 생각했다. 그래서 이 세상 모든 것은 숫자로 표현된다. 내가 혼자 있을 때는 숫자 1과 함께하는 것이다. 아기돼지 삼형제의 그림동화에서 숫자 3을 발견한다.

 

내가 친구와 둘이서 있을 때는 숫자 2와 함께 있는 것이다. 남과 여, 낮과 밤, 신발 두 짝, 양말 두 짝, 손바닥 두 개, 엄마와 아빠 등 이 세상에 두 개로 이루어져 있는 것들이 많다. 이 세상은 두 개로 되어 있을 때, 균형과 조화를 이룬다. 새가 하늘을 날 수 있는 것은 날개 하나가 아니라 양쪽에 날개를 갖고 있기 때문이다. 신발이 두 개인 것은 발 하나로는 걸어 다니거나 설 수 없기 때문이다. 우리들 마음에 두 개의 마음이 항상 있는 것은 조화와 균형을 갖기 위한 것이다.

 

괴테는 소설 『파우스트』에서 숫자의 속성을 가르쳐 준다. “하나로 열을 만들라. 둘은 떠나게 하고, 셋을 즉각 이루라. 그러면 그대는 부유하리라. 넷을 버려라! 다섯과 여섯으로, 이렇게 마녀는 말한다. 일곱과 여덟을 만들라. 그러면 성취하리라. 이리하여 아홉은 하나, 열은 영(零) 이것이 마녀의 구구셈이니라.”

 

인류가 문명을 발전시키는 과정에서 추상적 사고능력은 가장 위대한 사고능력이었다. 여러 가지 다른 사물들, 다른 현상들 속에서 공통점을 찾아내어 그것을 언어로 표현하는 언어적 추상능력, 그것을 숫자와 도형으로 나타내고 사고하는 수학적 추상능력, 그 공통점을 여러 가지 기호를 사용하여 법칙을 나타내는 과학적 추상능력 등이 바로 그것이다.

 

어린 시절 때 배우게 되는 ‘1+1은 2’는 누구나 이해할 수 있는 아주 기본적인 연산이다. 그러나 인류가 ‘자연수 1과 1의 합은 2’라는 과정을 이해하고 결론을 증명하기까지 수많은 사고능력이 필요했다. ‘1+1이 2인 이유’는 언뜻 당연한 것처럼 보이나, ‘1+1=2’를 증명하는 것은 생각만큼 쉽지 않다. 놀랍게도 이 단순한 질문의 답은 1913년에 러셀과 화이트헤드가 증명했다. 허나 워낙 전문적인 용어가 동원돼 일반인이 이해할 수 없다고 한다.

 

이렇듯, 수학은 답을 찾기 위한 과목이 아니다. 문명이 발전되어도 여전히 풀리지 못한 문제가 수두룩하다. 여러 가지 사물들 속에서, 자연물속에서, 사람들 속에서 숫자로 표현하고 나타내보게 하는 것이 추상적 사고의 출발이다. 그러므로 수학공부는 자연 속에, 사회 속에, 인간의 마음과 생각 속에 담겨있는 비밀을 발견하는 추상의 세계로 여행하는 것이다.

 

 

 

 Scene #3   문명사 속에 남겨진 수학의 흔적

 

어린아이들은 손가락을 구부리며 수를 헤아린다. 평범하지만 이 자연스러움에서부터 수의 개념이 시작되었고, 수 개념을 좀 더 확장된 수 체계로 넓히기 위해 ‘연산’을 정의하게 되었다.

 

수학은 문명이 생긴 이래 인류와 함께 발전돼 왔다. 수학의 역사는 곧 인류의 역사와 함께했다 해도 과언이 아니다. 인류는 논리적이고 수학적인 사고를 통해 문명을 발달시켰고 개척해 왔다. 오래전 사람들은 하나와 둘 외의 수는 단지 “많다”라고 했다. 그러나 기르는 가축 수가 늘면서 나무에 눈금을 새기기 시작했다. 이집트인은 물건의 개수를 셀 때 조약돌을 사용하여 물건 하나에 돌 하나씩을 묶어 셈을 하는 방법을 사용하였다. ‘셈하다’라는 뜻의 영어 단어 ‘calculus’는 ‘작은 돌’이란 뜻에서 나온 것이다.

 

또 수의 개념이 확장되고 연산을 하게 되면서 사람들은 손을 사용하여 셈을 하기 시작하였는데, 10개인 손가락을 자연스레 사용함에 따라 십진법이 현재 우리에게 가장 익숙하게 되었다. 10진법 탄생으로 아무리 많은 숫자도 쉽게 표시할 수 있어 우주를 탐구하려는 인간 호기심이 충족되기 시작했다. 과학 발달과 더불어 인간은 더 빠른 계산을 필요로 하면서 1과 0만을 사용하는 2진법을 이용했다. 이를 이용해 컴퓨터를 개발해 삶의 질을 높이고 우주탐험도 가능해졌다.

 

0이 우리들 삶에 미치는 영향력은 상상보다 훨씬 다양하고 강력하다. 0은 양수(+)도 음수(-)도 아닌 '무(無)'일 뿐이며, 현대 수학에서 나눗셈을 허용하지 않는 등 어떤 의미에서 0은 수학 합리성을 붕괴시키는 특수한 힘을 갖고 있다. 0은 아무리 들여다보아도 아무것도 보이지 않는다. 그러나 0을 통해서 수학이라는 우주의 언어를 파악하고 그것에서 우리가 알고 있는 우주의 막연한 질서를 정확히 계산할 수 있게 됐다.

 

결국 우주를 이해하는 모든 수학은 무라고 하는 0의 토대에서 시작되었다고 할 수 있다. 시간과 공간의 긴 세월을 거쳐 온 0의 탄생은 참으로 아름답다. 그런 의미에서 0은 단순한 숫자가 아니고 절망과 기쁨의 은유적인 상징이며, 없음이지만 실제로 존재하는 없음이다. 또 0은 우리 모두의 궁극적인 근원이자 영원한 수수께끼이기도 하다. 0은 끝이 아니라 새로운 곳으로 나아가는 출구로 수학과 철학, 종교 등 모든 분야에서 가장 중요한 의미가 있는 숫자다.

 

 

 

 Scene #4   수학, 인류의 과제를 풀기 위한 ‘가능성의 학문’    

 

인간이 무리를 이뤄 생활하기 시작하면서 수를 세는 것은 필수 불가결한 일이었고 문명이 발달하면서 수 집합의 종류가 다양하고 복잡하게 된 것은 당연한 일이다. 심지어 외계에 보내는 메시지조차 이진법의 코드로 되어있는 것을 보면 문명이 있는 곳에는 반드시 수가 있다고 생각해도 틀림없을 것이다.

 

우리가 흔히 쉽게 지나치고 살아가고 있지만, 우리 일상생활 속에서 숫자는 다양하고도 깊게 자리 잡고 있다. 굳이 돈 계산이나 어떤 대상의 측정과 같은 수치적인 표현을 생각하지 않더라도 여러 상황에서 수를 사용해 생각하면 이해하기 쉽고 편리한 여러 가지 생활의 지혜도 어렵지 않게 발견할 수 있다.

 

숫자는 산수를 비롯한 수리과학을 배우기 시작할 때 가장 먼저 접하게 되는 대상이고, 가장 이해하기 쉬운 수학의 도구이다. 이미 잘 알려져 있는 다양한 수의 성질을 이용한다면 그 명료하고 분명한 사고와 판단에 좀 더 논리적인 도움을 얻을 수 있다.

 

수학이 어느 시대에나 인간에게 이만큼 중시된 이유는 무엇보다도 현실 세계의 현상을 합리적으로 설명하기 때문이다. 신비스러운 천체와 자연에 대한 강력한 인식 수단으로서 수학은 절대 진리로 여겨지기도 하고, 때론 신성시되기도 했다. 고대 그리스인은 수학이 현상의 본질이라 믿었으며 ‘모든 것은 수’라는 피타고라스학파의 사상도 여기에서 나왔다. 이 사상은 시대와 더불어 확대 재생산됐다. 갈릴레이, 케플러, 뉴턴, 아인슈타인 등이 이룬 과학 분야의 최고 업적은 모두 수학 언어로 구성됐다.

 

세상과 문명이 변하는 것처럼 수학도 변하며, 새로운 수학이 계속 등장하고 있다. 물론 여기에는 성경이나 불전 같은 ‘절대 진리’란 없다. 옛 수학자들은 절대 진리를 탐구한다며 스스로를 채찍질했지만 자유로이 공리를 설정함으로써 수학의 가치를 재발견했다. 그 몸부림 속에서 끊임없이 발전을 도모하는 노력이 모든 것을 수학의 대상으로 삼는 지적 인간의 숙명이다. 인류 공동체의 과제는 지식의 바다에서 유연하게 헤엄쳐 나아가며 끊임없이 참다운 지식을 찾아내는 데 있다. 뉴턴과 같은 위대한 수학자도 자신을 거대한 진리의 대양 앞에서 더 예쁜 조개와 동그란 조약돌을 찾는 소년에 비유하지 않았던가.

 

새 문명은 수학을 자극하고 수학은 그것을 받아들여 새로운 수학을 낳았다. 또 그 열매를 다시 현실 세계에 투영함으로써 문명을 세웠다. 이 때문에 수학은 ‘가능성의 학문’이자 시대 자체이기도 하다. 각 시대마다 수학은 문명의 상징이었다. 인류 문명에는 수학 우주와 현실 세계를 잇는 우주왕복선이 수시로 왕래한다. 앞으로도 자연, 사회, 인문 분야를 넘나들며 새로운 문명을 만들어내는 수학을 기대해본다.

 

 

 

 

 

 

 


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지구의 정복자 - 우리는 어디서 왔는가, 우리는 무엇인가, 우리는 어디로 가는가? 사이언스 클래식 23
에드워드 오스본 윌슨 지음, 이한음 옮김, 최재천 감수 / 사이언스북스 / 2013년 11월
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“우리는 어디서 왔는가. 우리는 무엇인가. 우리는 어디로 가는가.” 화가 폴 고갱은 1987년 타이티의 풍경과 사람들을 표현하면서 위와 같은 문장으로 그림 제목을 대신했다. 눈 앞을 가득 채우는 사람과 풍경의 모습을 매일같이 지켜보면서, 그것들이 어디서 시작되는지 궁금했을 터다.

 

『지구의 정복자』 저자 에드워드 윌슨도 같은 질문을 품었다. 그는 고갱과 똑같은 질문을 던진데 그치지 않고 질문에 답하기 위해 노력했다. 저자는 책 속에서 유전학, 신경과학, 진화생물학, 사회심리학, 역사학을 모두 동원해 인류가 어디서 시작했는지를 설명했다.

 

이 책은 인류 진화를 다뤘다. 저자는 6천만년 전에 지구 정복을 완수한 개미와 같은 사회성 곤충과 인류의 삶을 비교하면서 지구가 어떻게 시작됐고, 이 과정에서 인류를 어떻게 문명을 만들어냈는지를 설명한다.

 

개미는 여왕개미와 그를 돕는 일개미, 병정개미가 모여 하나의 사회를 구성하고, 그 안에서 맡은 바 역할을 수행한다. 외부 적이 등장해 개미의 집터를 공격하려고 하면, 일개미는 집을 지키기 위해 떼를 지어 적을 공격한다. 이 과정에서 일개미는 자손을 남기기 위해 이기적으로 행동하지 않는다.

 

저자는 개미를 예로 들며, 이기적인 행동만으로는 인류 문명을 만들 수 없다고 설명한다. 저자는 "집단을 배려하는 마음과 상대방을 생각하는 마음이 있어야 서로 협력해 공동체를 만들어 나가고 발전해 나갈 수 있다”라고 말한다. 인간 유전자의 ‘이기적 본능’이 아닌 ‘이타적 본능’이 인간 진화와 문명에 핵심으로 작용했다는 얘기다.

 

진화를 다룬 이와 비슷한 책은 과거에도 있었다. 과학자 리처드 도킨슨이 쓴 『이기적 유전자』다. 도킨슨은 사람을 비롯한 모든 동물이 유전자가 만들어낸 기계라고 정의하며, 사람을 포함한 모든 생명체는 자신의 유전자를 후세에 남기기 위해 ‘이기적인 행동’을 한다고 설명했다. 문명을 만들고, 진화를 하는 이유는 모두 자신의 자손을 퍼뜨리려는 ‘이기적인 마음’에서 시작됐다고 본 셈이다.

 

유전자는 자신을 퍼뜨릴 가능성이 높은 경우의 수를 선택한다. 그래서 도킨스의 이론을 ‘혈연선택이론’이라고도 한다. 예를 들어 물에 빠진 두 아이가 있다. 한 아이는 사촌, 다른 하나는 팔촌이라면 유전자의 입장에서는 사촌을 구한다. 사촌의 경우가 자신과 공유하는 유전자의 수가 훨씬 많을 테니까. ‘피는 물보다 진하다’는 속담이야말로 더할 나위 없이 혈연선택이론에 딱 어울리는 표현이다.

 

이 이론은 이미 진화론계의 정설로 자리 잡았다. 이 이론에 따르면 유전자는 극히 ‘이기적’일 수밖에 없다. 앞서 예처럼 유전자가 복제가 용이한 유전친화적 상황만을 선호한다면 유전자는 자신에게 유리한 이기적인 선택만을 할 수 있다. 유전자 개념에서 인간을 이해한다면 이기적인 유전자를 지닌 인간이 이타적인 선택을 한다는 건 사실 불가능하다. 인간의 이타적 행위조차도 유전자 복제의 가능성을 염두에 둔 이기적 선택의 발로인 것이다.

 

사실 윌슨 또한 혈연선택이론이 주류로 자리 잡는 데 많은 공을 세운 학자들 중의 한 사람이다. 그러나 그는 자신의 책인 『지구의 정복자』에서 현대 진화 생물학계의 주류 이론이자 도킨슨이 주장한 ‘혈연선택 이론’에 반기를 들었다. 혈연선택 이론에 기반한 이기적 유전자 이론은 사회성 생물의 진화와 이타성의 진화, 헙력의 진화를 설명하는 데 한계가 있다. 개미와 꿀벌의 삶은 어떻게 설명할 것인가.

 

혈연선택을 버리고 이타적 집단의 생존확률이 높다고 주장하는 ‘집단선택이론’으로 돌아선 것이다. 윌슨에게 있어 이타적 공동체와 이를 가능케 하는 ‘진사회성’의 유무야말로 인간 진화를 설명하는 핵심 키워드다. 진화를 이기적 기제로만 설명한다면 공동체를 설명하는 것에 한계가 있다. 알다시피 공동체를 떠받치는 기반에는 이타적 행위들이 있기 때문이다. 진화론에 있어서 원로급으로 추앙받는 윌슨으로서는 인간이 지닌 ‘진정한 이타심’에 대한 믿음을 끝내 떨쳐 버릴 수 없었던 것이다.

 

저자는 대안으로 집단 선택과 개체 선택이 상호 작용하는 ‘다수준 선택이론’을 제안했다. 그는 "이기적인 본능만 유전자 안에 있는 게 아니라 다른 사람을 생각하는 이타적 본능도 유전자 안에 함께 존재한다”라고 주장한다.

 

80세가 넘은 윌슨은 자신의 학문적 기반을 전복시켰다. 적지 않은 고령의 나이임에도 그는 연구와 대중을 위한 강연 중심으로 왕성한 활동을 하고 있지만, 오랜 학자의 삶을 되돌아보고 마무리할 수 있는 나이에 이르렀다. 지금도 윌슨은 연구논문과 집필에 몰두하고 있겠지만, 논란이 멈추고 있지 않은 이 책이 위대한 원로 진화론자의 유작이 될지도 모른다.

 

그렇기 때문에 윌슨이 그동안 주장했던 이론과 관점을 버린다는 것은 그의 학문적 커리어를 감안한다면 대단한 용기라고 볼 수 있다. 그가 쌓아온 학문적 업적의 기반에는 혈연선택이론이 있었고 이를 버린다는 건 쉽지 않은 선택일 것이다. 그의 학자로서의 진정성을 엿볼 수 있는 대목이다.

 

 

 

 

 

 


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쉽게 쓴 후성유전학 - 21세기를 바꿀 새로운 유전학을 만나다
리처드 C. 프랜시스 지음, 김명남 옮김 / 시공사 / 2013년 12월
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 Scene #1  환경으로 DNA를 바꾸다

 

우리 몸에서 얼마나 많은 것이 유전자로 결정될까. 또 얼마나 많은 것이 환경이나 생활방식의 영향을 받을까. 흔히 사람은 타고난 모습대로 산다고 한다. 부모를 꼭 닮은 붕어빵 아이의 모습을 보면 특히 그런 생각이 든다. 누군가에게 유전물질을 물려주는 것은 자신의 생명 특성과 성질 대부분, 즉 DNA로 이뤄진 유전자 텍스트를 전달한다는 것을 의미한다.

 

사람들은 타고 난 자신의 모습이 탐탁지 않을 때, 흔히 DNA 탓으로 돌리거나 생겨먹은 대로 살 수밖에 없다고 자포자기한다. 그야말로 ‘잘 되면 내 탓, 못 되면 조상 탓’인 셈이다. 실제로 많은 유전학자들이 성격이나 체질 등은 유전적으로 미리 결정돼 있다고 주장해왔다. 생명체는 모두 DNA의 꼭두각시라는 것이다. 그래서 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 이중나선 구조를 밝혀내자, 사람들은 이제 곧 베일 속에 가려져 있던 생명의 신비가 드러날 것이라며 흥분했다. 하지만 세월이 지나면서 오히려 ‘DNA가 생명체의 운명을 결정한다’는 가설에 오류가 많다는 사실이 속속 드러나고 있다.

 

특히 1970년대 등장한 ‘후성유전학’은 운명결정론을 정면으로 반박하고 있다. 후성유전학자들도 생물학적 운명, 즉 육체와 정신을 주관하는 유전 프로그램이 있다는 데에는 동의한다. 다만 유전에 관한 숙명론에 반기를 든 것이다.

 

2009년에는 최초의 후성유전자 지도가 완성됨으로써 인간의 유전구조를 보다 깊이 이해할 수 있게 됐다. 우리의 생활습관, 먹는 음식, 우리가 노출된 오염물질, 심지어 친구관계 등이 유전자의 발현에 변화를 가져온다는 메커니즘은, 인간이 자신의 운명을 바꿀 수 있다는 희망을 안겨주는 것도 사실이다.

 

 

 

 Scene #2  후성유전체가 우리 몸에게 전하는 것

 

후성유전학은 분자수준에서 일어나는 유전현상을 연구하는 새로운 분야이기 때문에 아무래도 전문용어도 그렇고, 어려울 수 있는 주제이기도 하다. 그래도 요즘 ‘흥분을 주는 과학’으로 불리며 그 가치가 높아지고 있는 후성유전자를 다양한 사례를 통해 쉽게 이해할 수 있도록 돕는다는 점이 이 책의 가장 큰 매력이다. 제2차 세계대전 중 네덜란드 대기근을 통해 후성유전적 영향의 역사적 사건을 파헤치는 식이다. 과학자들은 네덜란드 대기근을 겪은 특정 연구 집단을 비교함으로써 어머니의 뱃속에서 기근을 겪은 사람뿐 아니라 그 사람의 자식에게까지 기근의 영향력이 미친다는 사실을 찾아냈다. 비유전자적 유전방식이 건강에 영향을 미친다는 충격적 내용이다.

 

후성유전학은 DNA에 달라붙는 생화학물질 ‘메틸기’의 패턴에 의해 유전형과는 다른 표현형의 변이가 나타나고 그것이 대물림된다고 본다. 아구티라는 쥐의 털 색깔에 관한 연구결과는 메틸화에 의한 대물림 현상이 포유류에게도 확장될 수 있음을 보여주는 결정적 증거다. 유전적으로 동일하지만, 아구티 유전자의 메틸화 패턴이 다른 부모에게서는 새끼들도 다양한 색깔을 지닌 채 태어난다.

 

세대를 초월한 후성유전은 생명의 연쇄 고리가 대를 넘어 계속 이어진다는 점을 깨닫게 한다. 가장 직접적인 것이 게놈 각인이다. 이는 부모가 갖고 있던 후성유전적 표지가 자손에게도 상당히 충실하게 재현되는 현상이다. 저자에 따르면 스웨덴의 외딴 동네에 사는 남자가 사춘기에 섭취했던 칼로리조차 그 손자들의 건강과 연관관계가 있다. 사춘기 이전에 기근을 겪었던 남자의 친손자들은 기근을 겪지 않은 남자의 친손자들보다 심장혈관 질환에 더 취약했다는 것이다.

 

생활방식이 미치는 환경적 영향이 우리 몸의 세포에 새겨지기 때문에 유전형질에는 포함되어 있지 않은 분자생물학적 정보들을 파악할 수 있다. 후성유전체는 유전체에게 잠재력 중에 무엇을 활용해야 할지 말해주는 존재다. 즉 세포가 빠르게 노화할지, 느리게 노화할지, 쉽게 질병에 걸릴지를 결정하기 때문에 생활방식 영양 인간관계를 개선하면 유전자를 조종해 체질 신진대사 인성을 바꿀 수 있다.

 

특히 후성유전학이 최근 과학계에서 각광받고 있는 이유는 암 치료에 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있기 때문이다. 연구에 따르면 암세포의 유전자들은 메틸화 감소를 포함하여 메틸화 패턴이 독특하게 바뀌어 있다고 한다. 이런 결과로 정상상태에서 억제되던 유전자들이 활성화되는데, 종양억제 유전자도 여기에 포함된다. 이런 주장은 혈액암의 일종인 백혈병 세포에 후성유전적으로 개입하여 정상 백혈구처럼 행동하도록 한 연구로 뒷받침되는데, 주목할 점은 백혈병세포가 정상화된 다음에도 염색체 재배열 상태는 되돌려지지 않았다는 것이다.

 

후성염색체의 시각에서 본다면 우리가 지금까지 알고 있는 발암물질들을 염색체의 이상을 일으키는 발암물질과 후성유전적 변화를 일으키는 발암물질로 구분하는 방식으로 완전히 재분류할 필요가 있을 것 같다. 후성유전적 변화는 가역적이기 때문이다.

 

 

 

 Scene #3  더 많은 연구가 필요한 후성유전학

 

후성유전학의 효과를 두고 저자는 다미앵 신부의 기적을 재평가해야 할지도 모른다고 한다. 벨기에 출신의 다미앵 신부는 하와이 몰로카이 섬에서 한센병 환자들을 위하여 생을 바친 선교사다. 다미앵 신부가 성인위에 오를 수 있었던 것은 그의 감동적인 선교활동에 더하여 전이암을 앓던 오드리 토구치라는 하와이 여성이 그의 무덤에 가서 암을 치료해달라고 기도했더니 암이 싹 나았다는 기적 같은 일이 인정되었기 때문이라고 한다.

 

바로 이 점에 대하여 저자는 암의 후성유전학적 관점, 특히 미세환경을 중시하는 관점에서 본다면 다미앵 신부를 성인으로 인정할 근거가 약해진다는 점을 지적하고 있다. 즉 환자의 면역체계가 알맞은 순간에 환자의 구조에 나선 것일 수도 있다는 점인데, 그렇다면 환자의 지극한 소망을 담은 기도가 그녀의 암세포를 둘러싼 미세환경을 바꾸어놓은 계기가 되었던 것이라고 볼 수도 있지 않을까? 모든 암환자의 기도가 같은 효과를 나타내는 것은 아닐 터이니 말이다.

 

요즘도 우리 주변에서 보면 제대로 입증되지 않은 암치료법을 비싼 값으로 파는 사례가 늘고 있다. 이런 사례에서는 암이 완치되었다고 주장하는 환자의 경험담을 입증자료로 내놓고 있는 공통점이 있다. 물론 완치된 환자의 경험이 틀렸다는 이야기는 아니다. 충분히 그럴 수 있다.

 

하지만 몇 건의 사례를 일반화하는 것은 매우 위험하며 무조건 낙관적으로 볼 수 없다. 누군가에게는 치료효과를 나타냈는지 몰라도, 누구에게나 치료효과를 나타내지 못할 가능성이 높은 치료법을 파는 것이 틀렸다는 것이다. 어쩌면 완치된 사례는 후성유전학적 관점에서 오비이락으로 해석할 수도 있다.

 

환경에 영향 받은 후성유전에 의한 유전자 발현조절의 이상이 암, 치매, 정신분열증, 당뇨, 심혈관계 질환 등의 다양한 질병과 밀접한 관계가 있음이 보고됐다. 그러나 이러한 질병을 유발하도록 하는 후성유전학적 변화가 어떻게 일어나는지에 관한 정확한 조절기전과 환경적 요소들에 대한 연구는 매우 미흡하다. 후성유전적 과정에도 무작위적 요소가 포함되어 있기 때문에 후성유전학이 우리 운명을 한 번 결정해주는 진정한 맞춤 의학으로 보기에는 아직은 멀었다.

 

현재 생물학은 후성유전학이라는 학문에 의해 새롭게 변화하고 있는지 모른다. 유전자가 모든 것을 결정한다는 기존 관점들이 재고되고 있다. 우리 몸에 있는 유전자도 중요하지만, 환경 또한 중요하다. 우리 신체와 정신이 환경에 맞춰 어떻게 변화시키느냐에 따라서 건강한 삶이 결정될 수 있을 것이다.

 

 

 

 

 

 


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oren 2014-01-08 00:35   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
후성유전학이라는 학문 분야가 있군요. cyrus 님의 충분한 설명 덕분에 쉽게 공감할 수 있는 내용이다 싶군요.

저는 개인적으로 몇 달 전에 '유전자공학'을 이용해 불치병을 치료하는 '바이오 생명공학 회사'를 직접 방문해 본 적이 있는데 '유전공학'의 발전 속도가 정말 놀라울 정도더라구요. 제가 가봤던 회사의 설립자 또한 그 분야에서 세계적인 권위를 갖고 계신 분이던데(MIT에서 석사, 하버드에서 석사, 옥스퍼드에서 박사, MIT에서 박사후 과정을 거쳐 하버드 의대에서 교수 생활을 하다가 모교로 돌아와 서울대 의대 교수로 재직중인 분이더군요) 머지않아 획기적인 치료제들을 여럿 출시할 가능성도 있어 보이더라구요.

cyrus 2014-01-08 20:31   좋아요 0 | URL
처음에 읽기 시작할 때 조금은 어려웠어요. 유전학을 이해하려면 유전자의 구조와 성질을 먼저 알고 있어야하거든요. 다행히 책에 유전자에 관한 기본적인 내용을 먼저 알려주고 설명을 시작해요. oren님이 방문하신 곳에서도 후성유전학과 관련된 실험연구가 진행되고 있을 것 같아요. 그곳에서 과학이 우리가 모르는 사이에 많이 발달되고 있을 겁니다.
 
도둑 맞은 미래 - 당신의 정자가 위협받고 있다
테오 콜본 / 사이언스북스 / 1997년 3월
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지금의 남의 땅 - 빼앗긴 들에도 봄은 오는가? (중략) 살진 젖가슴과 같은 부드러운 이 흙을 / 발목이 시도록 밟아도 보고, 좋은 땀조차 흘리고 싶다. (중략) 그러나 지금은 - 들을 빼앗겨 봄조차 빼앗기겠네. (이상화의 시 ‘빼앗긴 들에도 봄은 오는가’ 중에서)

 

 

봄. 이 말은 향기로운 꽃향기가 진동하고, 생동감이 넘치던 시간을 잃은 지 오래다. ‘호숫가에 사초(死草)는 시들고, 새들도 노래하지 않는데.’ 지금으로부터 수백 년 전, 영국의 시인 키츠는 이상화보다 먼저 봄은 우리가 생각했던 희망의 계절이 아니었음을 예언했던 것일까? 그 이전부터 봄에는 지저귀던 새가 사라지고, 꽃과 풀은 시들어가고 있다. 그래도 이상화가 노래한 것처럼 ‘지금은 남의 땅’이라서 그렇지 ‘온몸에 햇살을 받고 / 푸른 하늘 푸른 들이 맞붙은 곳으로’ 걸어갈 수 있는 싱그러운 봄이었다. 지금은 빼앗긴 들도 아닌데 봄이 없다. 레이첼 카슨이 말한 침묵했던 봄의 흔적마저도 없다.

 

『도둑맞은 미래』는 레이첼 카슨의 『침묵의 봄』 속편이다. 우리가 지금 미래를 도둑맞고 있다는 엄청나고도 끔찍한 현실을 발견하게 되는 출발지는 다름 아닌 실험실이었다. 인공 화학물질의 위험한 사실을 알기까지 플라스틱을 만드는 기업들의 집요한 은폐와 압력은 그 옛날 레이첼 카슨을 미치광이라고 비웃던 거대 화학회사들과 똑같다.

 

20세기 중후반 들어 세계 곳곳의 생태계에서 과학적으로 설명하기 힘든 자연 현상들이 하나둘 보고되기 시작했다. 수컷의 생식기능 이상, 새끼들의 원인모를 죽음, 개체 수의 급작스런 감소, 행동 이상. 지역도 다양했다. 미국 영국 덴마크 지중해 일본 할 것 없이 공업화가 절정을 향해 치닫는 곳이면 예외 없이 생태계에 무언가 중대한 결함이 발생하고 있다는 불길한 징후가 드러났다. 『도둑맞은 미래』에 등장하는 과학자들은 플라스틱이 편리한 석유문명의 이기가 아니라 살인 독극물임을 고발하고 있다.

 

이 불길한 징조의 조각들을 퍼즐처럼 맞춰보던 과학자들은 1990년대 중반부터 이런 ‘생태계의 반란’이 화학물질과 농약 등에 의해 빚어지고 있다는 증거를 찾아내기 시작했다. 이 조각들이 지금 인류가 당면한 3대 환경문제 중 하나인 ‘환경호르몬’이라는 퍼즐 그림으로 모습을 드러낸 것은 불과 수년 전의 일이다. 자연의 섭리를 거스른 데 따른 보복이며 인간의 생태계 파괴에 대한 자연의 보복이 시작되었다.

 

자연의 섭리란 무엇인가. 45억 년이라는 지구의 기나긴 역사에서 지구의 모든 생물체가 생겨나고 살아남아서 계속 번식하며 생존을 이어간다는 것이 바로 자연의 섭리이다. 지구에 존재하는 모든 생명체는 상호보완적이며 먹이사슬의 관계를 이루고 있기 때문에 어느 것 하나라도 없어서는 안 된다. 엄청나게 긴 세월 동안 사라져 버리고 다시 생겨난 많은 생명체가 있지만, 인간의 과욕으로 만들어진 인공 물질 때문에 오늘날과 같이 무서운 속도로 종의 절멸이 진행된 적은 없었다.

 

우리가 생활에 다소 편리하다는 이유로 지금까지 사용해 왔던 여러 가지 항생물질, 합성호르몬제 등은 그 역사가 100년이 안 된다. 이들의 화학적 구조는 생체 호르몬과 비슷하다. 몸속에서 진짜처럼 작용하면서 생식기능 이상, 면역기능 저하, 호르몬 분비의 불균형, 성비균형의 파괴, 유방암 전립선암 등을 유발한다. 각종 캔, 컵라면 용기, 플라스틱 우유병과 장난감, 식품포장용 랩에서도 검출된다. 일상생활 깊숙이 들어와 있는 것들이기 때문에 심각성을 자각하기가 쉽지 않다. 그만큼 주의를 소홀히 하기 마련이다.

 

비유컨대, 인간이 선천적으로 물려받은 생체 구조와 기능을 설계하는 것이 유전자라면 호르몬은 그 유전자에 새겨진 악보를 소리로 재생하는 실질적인 연주자인 셈이다. 바로 그 호르몬이 물·공기·음식 따위를 통해 들어온 독성 화학물질에 의해 교란되는 바람에 사람을 포함한 모든 생명체가 큰 피해를 보고 있다.

 

오늘날 현대문명은 침략하고 착취할 다른 지역이나 대상조차 없어져 버렸다. 현대문명을 떠받들고 있는 자원도 모두 고갈되어 가고 있다. 게다가 수많은 화학물질을 지상으로 바다로 쏟아낸 결과 인간은 심각한 환경호르몬 질병에 노출되었다. 이제는 물을 비롯한 모든 음식물조차 농약과 화학물질과 호르몬제와 항생제 등에 뒤범벅으로 오염되어 먹을 수조차 없게 되었다.

 

봄의 전령인 제비, 강바닥의 송사리가 살고, ‘살진 젖가슴과 같은 부드러운 흙’을 아이들에게 보여주고 싶은 것이 우리네 바람이다. 이제는 그러한 일이 점점 멀어지고 있어서 더욱 안타깝다. 봄은 누군가에게 빼앗겨서 우리 곁에 사라진 것이 아니라, 우리가 봄을 빼앗아 쫓아냈다.

 

환경호르몬의 존재는 시간이 지나면 아마도 까맣게 사람들 뇌리에서 사라져 버리고 말 것이다. 한철이 지난 뒤에 사람들에게 환경호르몬을 아느냐고 물으면 아마도 대부분의 사람은 몸에 좋지 않은 화학물질이라는 걸 알면서도 심각하게 생각하지 않을 것이다. 각종 환경호르몬 이상 증세와 듣도 보도 못한 신종 병에 걸려 멸종을 향해 ‘맹목비행’을 하고 있다. ‘지구’라는 비행기 안에는 환경호르몬의 위험성을 찾기 위해 창문을 힐끗대는 과학자들과 ‘오만’의 색안경을 쓴 우리가 느긋하게 앉아 있다.

 

환경호르몬으로 인한 생태계 파괴나 변화가 주는 고통은 느리지만 확실히 다가오고 있다. 이것은 미래를 위한 생존의 문제이다.

 

탈무드에는 ‘물고기를 주어라. 한 끼를 먹을 것이다. 물고기 잡는 법을 가르쳐 주어라. 평생을 먹을 것이다.’라는 격언이 있다. 이제는 ‘물고기가 번성할 수 있는 봄을 만들어 주어라. 그렇지 않으면 너와 네 자손의 미래는 없을 것이다.’라는 말이 더 어울릴 것 같다.

 

 

 


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감은빛 2013-11-28 18:02   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
오호! 이런 책이 있었군요.
환경호르몬 문제가 아주 심각하다는 사실을 환경스페셜을 보고 알았어요.
그 전엔 그저 문제라는 것만 알았지, 그게 구체적으로 왜 문제인지는 몰랐거든요.
환경호르몬이 주로 남성 생식기능을 공격하고 있다는 것도 그때 알았어요.

한번 읽고 싶은데, 분위기가 어째 어려워 보이는 군요.
일단은 찜해둡니다.
좋은 책 소개해주셔서 고맙습니다. ^^

cyrus 2013-11-28 19:04   좋아요 0 | URL
환경호르몬의 심각성을 먼저 파악하고, 본격적으로 널리 알리게 된 최초의 책으로 알고 있습니다. 서문이나 내용에서도 레이첼 카슨의 <침묵의 봄>의 연장선상으로 보고 있습니다. 내용이 주로 전문적이라서 일반 독자가 읽기에 딱딱하게 느껴질 수 있지만, 카슨의 책 다음으로 환경 문제에 대한 인식 전환을 유도하는 좋은 책이라고 생각해요. 환경호르몬에 의한 사례가 많이 나오는 편입니다. 국내에 번역 출간된 지 14년이나 되었지만, 언젠가는 이 책도 <침묵의 봄>과 더불어서 환경 문제에 대한 고전으로 오랫동안 읽혀졌으면 좋겠습니다. ^^
 
과학혁명의 구조 - 출간기념50주년 제4판 까치글방 170
토머스 S.쿤 지음, 김명자.홍성욱 옮김 / 까치 / 2013년 9월
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 ♣ 비트겐슈타인의 오리? 토끼?

 

 

만일 ‘젓가락’을 사용하지 않는 식생활 문화를 가지고 있는 어떤 사람이 우리의 ‘젓가락’을 보았다고 가정해 보자. 아마도 손으로 식사하는 문화를 가지고 있는 민족은 젓가락을 공사 중에 사용하는 삽과 같은 도구로 생각하고 불필요한 물건으로 여길지도 모른다. 오히려 자신들이 가진 문화 안에서 젓가락과 가장 비슷하게 생긴 대상을 떠올리고 그 대상에 해당되는 단어를 사용할 확률이 높을 것이다.

 

 

 

어떤 사람은 이것을 오리라고 볼 수 있고 어떤 사람은 이것을 토끼라고 볼 수 있다. 그림은 불변하고 그것을 보는 사람들의 생각과 관점의 차이에 의해 해석이 서로 다르게 나타난다. 이것을 보고 비트겐슈타인은 인간은 각자 나름대로의 해석의 틀이 있고 그 틀 위에서 사물을 새롭게 이해하고 재정립한다고 생각했다. 예를 들면, ‘7’이란 수를 동양에서는 좋은 수로 생각하지만, 서양에서는 좋지 않은 수로 생각하는 것은 사물을 이해하기 전에 사물을 해석하는 사회적인 틀이 각 사람마다 정해져 있기 때문이다. 동일한 현상과 사물이라도 다르게 해석될 수 있는 것이다.

 

현상과 사물을 보는 눈이 서로 다른 사람이 있다면 패러다임(Paradigm)이 다르기 때문이다. 하지만 기존에 보는 시각에 변화가 있으면 패러다임이 전환(Paradigm Shift)된 것으로 볼 수 있다. 즉 세상이 바뀐 것이 아니라 관점이 바뀐 것이다.

 

 

 

 ♣ 과학은 발전되는 것이 아니다

 

‘패러다임’이란 사전적인 의미로는 ‘어떤 한 시대 사람들의 견해나 사고를 지배하고 있는 이론적 틀이나 개념의 집합체’를 말한다. 1962년 미국의 철학자 토머스 쿤이 그의 저서 『과학 혁명의 구조』라는 책에서 처음 제시한 개념으로, 간단히 말하면 우리가 주변 세상을 지각하고 이해하며, 해석하는 방식을 의미한다.

 

토머스 쿤은 책에서 다음과 같이 찰스 다윈의 말을 인용한다.

 

나는 이 책(『종의 기원』)에서 제시된 견해들이 진리임을 확신하지만, … 오랜 세월 동안 나의 견해와 정반대의 관점에서 보아왔던 다수의 사실들로 머릿속이 꽉 채워진 노련한 자연사학자들이 이것을 믿어 주리라고는 전혀 기대하지 않는다. … 그러나 나는 확신을 가지고 미래를 바라보는데, 편견 없이 이 문제의 양면을 모두 볼 수 있을 젊은 신진 자연사학자들에게 기대를 건다. (262~263쪽)

 

 

다윈은 왜 이렇게 이야기했을까? 쿤은 왜 이 이야기를 인용했을까? 다윈은 지금까지 쌓아 왔던 모든 지식체계를 완전히 뒤바꾸는 학설을 발표했다. 그렇기 때문에 다윈 스스로 이 이야기를 과학자들이 잘 받아들이지 않을 거라고 생각했던 것이다. 토마스 쿤은 다윈이 완전히 새로운 주장을 제시하면서 기존의 사고 틀을 뒤집었던 것처럼 과학이 발전해 왔다고, 아니 정확히 말하자면 이어져 왔다고 주장한다. 결국, 과학은 ‘발전해 온’ 것이 아니고 ‘이어져 온’ 것이다.

 

과학과 지식은 일반적으로 어떤 과정을 거치면서 이어져 왔을까? 정상과학의 시기에는 하나의 패러다임 하에서 연구 작업이 이루어진다. 패러다임이란 기본형, 표준형이다. 패러다임이란 말은 원래 쿤이 언어학에서 차용한 용어인데, 한 동사의 기본형에서 온갖 활용어가 파생되듯이 하나의 패러다임에서 여러 가지 과학적 인식과 모델이 생겨난다. 따라서 과학적 인식뿐만 아니라 과학적 이론, 나아가 과학자 집단의 공유된 관념과 가치관, 관습까지도 모두 그 지배적 패러다임에서 벗어날 수 없다.

 

그러나 어떤 한 패러다임을 의문시하는 과학적 증거들이 누적되고 시기가 무르익으면 그 모순은 곪아터지게 된다. 이렇게 과학혁명은 정상과학에서 이상 현상이 일어나거나 새로운 것이 발견되었을 때 촉발된다. 과학혁명이 일어나기 위해서는 정상과학에서 누적된 성과가 필수적이다. 그러나 과학혁명은 정상과학을 연장하는 선에서 일어나는 것이 아니고 불연속적으로, 비약적으로, 단절적으로 일어난다. 이때 기존의 것은 철저하게 부정된다.

 

다윈 이전에도 진화론과 비슷한 학설은 많았다. 그런데 다윈 이외의 학자들은 ‘생명체는 어떤 목적을 향해서 발전해 온 것이며, 어떤 미개한 존재가 인간으로 된 것 역시 발전’이라고 생각하고 있었다. 그런데 다윈이 그것은 ‘발전’이 아니고 순전히 ‘자연의 선택에 의해서 그렇게 된 것일 뿐’이라고 주장했던 것이다. 이것은 엄청난 혼란을 야기할 수 있다. 다윈의 이론을 받아들이려면 생명체에 대한 개념 규정을 새로 해야 하고, 이 세상을 바라보는 관점, 인간의 정체성 또한 수정해야 하기 때문이다. 이것은 기존의 사고 체계에 심각한 위기를 불러일으키는 일이다. 그래서 과학자들은 웬만해선, 정확하게 말하자면 죽을 때까지 새로운 학설을 받아들이지 않는다.

 

 

 

 ♣ 우리에게 끊임없이 물음을 던지는 쿤의 과학관

 

장기 게임을 예로 든다면 패러다임이 전환되는 것은 ‘게임에서 이기는 새로운 방법을 만들어 내는 일’이 아니다. ‘장기의 규칙을 통째로 바꾸는 일’이다. 그런데 이것을 단순히 ‘발전’이라고 말할 수는 없다. 왜냐하면 쿤이 말했듯이 발전이라는 것은 기존의 어떤 것을 더 개선시키는 일이고, 결국은 과거의 어떤 것을 더 나은 것으로 만드는 일이다. 패러다임의 전환은 전혀 새로운 이론을 등장시키는 것이기 때문에 과거의 것과 전혀 연결되지 않는다. 결국 과학은 발전하는 것이 아니고 계속 변환된다. 그래서 과학은 ‘발전이 아닌, 완전히 뒤바뀌는 혁명’을 거듭하는 전환 구조로 이루어져 있다.

 

쿤은 그럼에도 불구하고 과학의 역사는 마치 계속 발전해 온 것처럼 포장되고, 과학 교과서는 이렇게 왜곡된 형태로 기술된다고 말한다. 왜냐하면 그래야 지금까지 과학의 업적을 인정받을 수 있고, 젊은 과학도들이 더 열심히 공부하게 할 수 있으니까. 과학이 발전한다고 믿는 사람들에게 ‘발전이 아니라는 사실’도 새로운 패러다임이 될 수도 있겠다.

 

쿤은 매우 중요한 문제에 대해서 전혀 해답을 제시해 주지 않는다. 출간 50주년이 지났음에도 여전히 쿤의 과학관에 대한 의견이 분분하다. 이 책을 읽고, 연구하는 과학자나 독자들은 지금도 쿤이 이 책을 통해 던지고자 하는 물음에 대한 답변을 준비하고 있다. ‘과학이 이렇게 패러다임의 전환을 거듭해 간다면, 과학의 목적은 무엇이어야 하는가?’, ‘과거와 연결되지 않은 전혀 새로운 이론의 등장이 과학사를 통째로 뒤바꾼다면 과학 공부를 해야 하는 이유는 무엇인가?’, ‘모든 패러다임이 전환 가능하다면 도대체 진실은 어디에 있는가?’ 쿤은 이런 문제에 대해 ‘자신이 대답할 수 있는 것이 아니다’라고 말한다. 궁금하다면 그 답은 책을 읽는 우리가 찾아야한다. 출간 100주년에 이를 즈음에 미래의 독자와 연구가들은 쿤의 과학관에 대해 끊임없이 의문을 표시하고, 물음에 대한 답을 찾기 위해 탐구할 것이다. 흥미롭게도 쿤의 과학관을 논하는 이 과정 또한 ‘패러다임 전환’으로 볼 수 있겠다.

 

우리는 ‘패러다임’이라는 꽤 정의하기 어려운 말을 마구 쓴다. 심지어 과학뿐만 아니라 사회나 역사 전체를 구성하는 과정을 설명할 때도 사용한다. 또 행정학에서도 ‘패러다임’이라는 단어가 빠지지 않게 사용한다. 그러나 이 책을 단 한 번이라고 읽은 사람들 중에 ‘패러다임’의 진짜 의미를 제대로 이해하는 사람이 몇 명이나 있을까? 현재 세계에서 영향력 있는 과학철학자 이언 해킹의 서문이 추가되고, 새롭게 개정된 번역본을 읽었지만, 여전히 ‘패러다임’이라는 단어 속에 있는 방대한 의미를 이해하기에는 버겁게 느껴진다. 개정판을 읽으면서 ‘패러다임’을 제대로 이해하지는 못하더라도 ‘패러다임의 전환’이라는 말을 함부로 쓰면 안 되겠다는 생각이 든다.

 

 


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