경이로운 생명 - BBC 다큐멘터리를 책으로 만나다

괜찮다고 말하지만 괜찮지 않은 너와 나, 우리가 안고 사는 우울. 그리고 그 감정이 가져온 마음의 병 우울증. 화제의 채널



생명 탄생의 기원과 진화는 우주의 법칙과 어떻게 맞닿아 있을까?

생명에게 일어난 사건을 물리학과 화학으로 설명하는 것이 가능할까?

생명의 빛깔, 생명의 숨결, 감각, 진화, 기원... 이 모든 것을 과학적으로 풀어보는

BBC 다큐멘터리, 「경이로운 생명(Wonders of Life)」을 한 권의 책으로 만난다.



“어떻게, 살아있는 생물의 공간적 경계 안에서 일어난 시공간적 사건들을 물리학과 화학으로 설명할 수 있을까?” 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 『생명이란 무엇인가』 라는 책에서 이 생명의 존재와 본질에 대한 심오한 질문을 던졌다. 이 책 『경이로운 생명』 은 다큐 진행자이자 저자인 브라이언 콕스 교수가 물리학 학부시절 읽었던 『생명이란 무엇인가』 의 오래된 철학적, 과학적 질문에 대한 해답을 구하는 과정을 담아냈다.

물리학자 리처드 파인만은 ‘우리의 이해가 깊어질수록 세상은 더욱 아름답다’, ‘과학은 자연의 매력 포인트를 추가할 뿐이다’라고 말했다. 이 책은 풀 한 포기에 깃든 자연 그 자체에 대한 파인만식의 찬미를 넘어서 다윈이 발견한 ‘다른 생물과의 상호작용’, ‘자연선택, 진화사’라는 관점에까지 확장하고 있다. 그러기 위해 ‘왕의 귀환’ 으로 알려진 제왕나비의 이동경로를 추적하고 생체시계의 원리를 소개한다. 마야인의 고향 멕시코의 세노테에서 지구 생명에게 가장 필수적인 요소인 물을 탐구하고, 치와와-태평양 열차를 타고 고지대에 올라 지구표면에 닿은 햇빛의 성질이 바뀌는 순간을 관찰한다.

생명의 빛깔, 신선한 공기, 생명의 숨결, 생물이 사이즈와 감각기관, 생물다양성과 자연선택에 이르기까지 폭넓은 주제들을 콕스 교수는 직접 현장에 가서 실험을 통해 하나하나 보여준다. 어떻게, 일반 독자들에게 생명현상에 대해 이보다 더 잘 설명할 수 있을까?



생명의 고향, 우주의 유일한 오아시스, 지구

과학자들은 산소와 수소가 우주에서 가장 풍부한 분자라는 점에서 물은 우주 어디에나 있고 물이 있는 곳에 생명체도 존재한다고 본다. 생명체로 가득한 지구가 우주의 오아시스, 생명의 고향이 된 이유이다. 물이 생명에 필수불가결한 요소가 된 이유는 ‘수소결합’이란 분자간의 강력한 결합 상태를 가지기 때문이다. 물 분자와 단백질 분자의 ‘수소결합의 마술’은 생물학적 기능을 정확히 수행할 수 있도록 도와준다. 콕스 교수는 이러한 물의 한 특성을 소금쟁이가 물 위를 걷는 아름다운 사진과 설명으로 보여주고 있으며 지구상의 물 분포, 물 순환, 생물의 수분함량 등은 인포그래픽을 통해 보여주고 있다.



생명은 심해의 암흑세계에서 출발해 육상의 녹색세계를 건설

지구상에 생물이 처음 나타났을 때 태양빛은 자비심 많은 동반자가 아니었다. 태양이 내뿜는 방사선 때문이었다. 그러므로 생물은 어두운 심해 열수분출공에서 출발해 수십억 년 동안 어둠 속에서 지냈다. 해수면으로 처음 올라와 육상에 정착한 생물은 태양의 자외선 UV의 강력한 도전을 받고 멜라닌 색소를 진화시켰다. 남세균도 자외선으로부터 보호하기 위한 색소를 가지고 있는데 그 색소로 태양빛을 양분으로 전환한다. 광합성의 과정은 복잡하지만 목적은 태양에너지를 포획하여 포도당을 만들고 ATP형태로 저장하는 것이다. 그 과정에서 물이 분해되어 산소가 발생하게 된다. 이 ‘산소 발생 광합성’의 진화는 지구상에서 딱 한 번 일어났다고 한다. 그리고 식물과 조류(algae)의 엽록체는 남세균을 빼닮았을 뿐 아니라 독자적인 DNA를 보유하고 있다. 이 점은 세포내공생을 시사한다. 지구생명사의 한 시기에 어떤 세포가 남세균을 삼켰는데 소화되지 않고 살아남아 광합성을 하게 되었으며 생물이 능력이 크게 도약되는 계기가 된다. 비로소 지구는 산소가 가득한 녹색 세상이 되었고, 생물은 단순한 세포에서 복잡한 세포로 발달하게 되었다.



생명이란 무엇인가? 라는 물음을 좇는 과학자들

우주의 거대한 미스터리를 탐구하는 동안 과학은 늘 생명력, 정신 또는 영혼이라는 개념과 씨름해왔다. 또한 아리스토텔레스를 비롯한 고대 그리스 철학자들부터 데카르트, 칸트와 같은 현대 철학자들에 이르기까지 생명의 본질을 밝히는 일은 길고 때로 헛된 일로서 합리주의보다는 종교에 기대는 편이 나을 정도였다. 심지어 현대과학이 등장한 후에도 삶과 죽음을 나누는 경계선에 대한 물리학적 근거를 대는 것은 힘겨운 일이었다. 그러나 콕스 교수는 지난 100년 동안 우리는 생명의 본질을 가장 물리학적인 용어로 설명하는 데 조금씩 근접해왔다고 한다. 필리핀 마닐라시 북부 산악지대의 토착민의 ‘관매달기’ 풍습을 경험하고 삶과 죽음 그리고 영혼에 대한 화두를 시작한다. 그리고 에르빈 슈뢰딩거의 질문 ‘생명이란 무엇인가’의 해답을 찾아, 생명의 기원과 질서에 대한 물음을 안고 물리학과 화학의 세계로 들어간다.



생명의 수명을 정하는 사이즈

지구상의 모든 생물의 크기와 구조, 형태는 다양하다. 그 다양성은 물리법칙과 환경 간의 복잡한 상호작용이 반영된 결과이다. 중력은 육상생물의 크기를 제한하며, 물의 밀도와 점성이 해양생물의 크기와 모양을 결정한다. 그리고 곤충 크기가 작아진 것은 산소 농도 때문이다. 크기를 결정하는 요인이 다양한 가운데 크기가 정말 중요한 이유는 체온(대사율), 심박수와 수명을 결정하는 것에 있다. 쥐 같은 소형동물은 체온을 유지하기 위해 높은 대사율, 빠른 심장박동을 가지고, 코끼리 같은 대형동물은 반대로 내부에 많은 열을 보유할 수 있어 낮은 대사율과 느린 심장박동을 가진다. 대사율과 수명의 관계를 일목요연하게 정리한 표를 책 속에서 직접 확인해보자.



신비로운 감각기관의 기원과 진화

감각기관의 발달은 진화의 전형적 사례로 감각이 진화한 과정은 제각기 다르고 그 다양성은 환경과 생활방식에 의해 결정된다. 인간을 비롯한 포유류는 가장 예리한 청각을 가지고 있는데, 귀가 턱뼈에서 진화한 사실은 무척 흥미롭다. 최초의 척추동물이 바다에서 육지로 올라올 때 쓸모가 없어진 아가미구멍(새궁)에서 귀로 발달하게 된 과정을 콕스 교수는 다큐멘터리 「경이로운 생명」을 촬영하면서 알게 된 것들 중 가장 신비로운 것이라고 말한다.

어떤 최고급 카메라라고 해도 인간의 눈을 따라올 수 없다. 그만큼 인간의 눈은 공학적 걸작이다. 그렇기에 다양한 동물의 눈은 서로 공통점이 없이 설계된 듯하다. 하지만 어떤 눈이든 빛을 탐지하는 방법의 생화학적 원리는 거의 보편적인 진화적 기원을 갖는다. 녹조류 볼복스가 빛을 인지하는 안점을 관장하는 유전자와 인간의 눈 발달을 관장하는 유전자가 흡사하다. 인류와 조류의 시각이 공통조상에서 기원한다는 것은 지구상의 생명들이 서로 깊이 연결되어 있다는 증거이기도 하다.



공통조상이 자연선택을 통해 생물다양성까지 이르는 여정

콕스 교수는 마지막 장에서 다윈의 자연선택을 다루고 있다. 물리적으로 격리된 마다가스카르는 25만종의 생물이 있는데 그 중 90%가 고유종이다. 마다가스카르의 생물다양성을 환경적 요인과 생물 간의 상호작용을 영장류계의 딱따구리라고 하는 아이아이원숭이 등을 통해 설명한다.

오늘날의 생물은 모두 동일한 유전자 코드를 보유하고, 이것은 마지막 보편적 공통조상이 하나임을 입증하는 핵심적 증거이다. 그렇다면 하나의 공통조상에서 종 다양성이 일어난 계기는 무엇일까? DNA 염기서열이 복제되는 과정에서 환경 변화에 살아남기 위해 복제오류가 개입되면서 돌연변이가 생겨난다. 이 돌연변이가 계속 살아남아 다음 세대에 전달이 되면 그것이 다양성으로 자리를 잡게 되는 것이다.

그리고 덧붙여 저자는 칼 린네의 고안한 분류체계에 의한 명명법의 소개, 생명의 기본적인 틀을 이루는 탄소와 탄소의 순환, 우주의 빅뱅으로부터 출발한 오늘의 우리, 생물학의 빌딩블록과 아미노산, 단백질, DNA에 이르기까지 생명의 역사와 과정 어느 것 하나 놓치지 않고 설명하고 있다.



물리학교수가 바라본 생명현상에 대한 스토리텔링

콕스 교수의 스토리텔링 방식은 우리에게 책을 읽는다기보다 그의 실험과 경험을 함께 체험하며 이야기를 나누고 있는 듯한 느낌을 준다. 콕스 교수는 이 책에서 대학 시절 생물학에 대한 흥미를 잃어버렸다고 한다. 그리고 물리학 교수로서 다큐멘터리 진행자가 되어 우주와 천문학 연구를 하면서 새삼스럽게 생명탄생과 진화에 대한 경이로움을 느낀다.

콕스 교수는 결코 근엄한 교수의 자세를 취하지 않는다. 교실 혹은 실험실에서 칠판을 두드리며 딱딱하고 어려운 법칙을 설명하는 대신 휘발성 가스가 분출되는 화산섬이든, 백상아리가 거대한 입을 벌리고 달려오는 바닷속이든 현장을 찾아가 직접 고안한 실험을 진행하며 생명현상을 알기 쉽게 설명해준다. 바로 이 점이 콕스 교수를 극찬하는 이유 중의 하나이며 동시에 『경이로운 생명(Wonders of Life)』이 미국과 영국 아마존에서 스테디셀러의 반열에 오르게 한 원동력이다.



가족과 함께 보면 더욱 좋을 큰 책, 생생한 현장과 실험사진,

그리고 한 눈에 감 잡을 수 있는 인포그래픽!

과학과 거리감을 둔 독자들도 거부감 없이 책을 펼치게 만드는 것은 콕스 교수의 독특한 설명 방식 말고도 다채롭게 수록된 사진과 그림도 한몫을 한다. 복잡해 보이는 물리와 화학 공식, 생물의 진화과정에 대한 방대한 정보를 한 눈에 볼 수 있게 만든 인포그래픽이 돋보인다. 또한 생명의 전지 ATP를 생산하는 미토콘드리아와 청각기관의 전자현미경 사진, 생명의 최초 에너지원을 찾아간 타알 화산 분화구 사진, 바닷속에서 백상아리와 마주한 장면, 문어와의 한판 대결까지 생생한 현장 사진이 독자들의 호기심을 자극하며 한시도 눈을 떼지 못하게 만든다.