진화론의 정수, 생명의 역사를 논하다!

생명은 어떻게 지금의 모습을 진화하게 되었을까? 『리처드 도킨스의 진화론 강의』는 그런 물음에 대한 답이다. 《이기적 유전자》의 저자 리처드 도킨스가 영국왕립연구소의 유명한 대중 과학 프로그램인 ‘크리스마스 강연’ 내용을 토대로 이를 보강하고 재구성하여 완성한 책이다. 거미줄은 어떻게 해서 지금의 모양으로 진화했는지, 찰스 다윈조차 믿기 힘들어 했을 정도로 복잡한 ‘눈’의 진화는 어떻게 가능했는지 등 복잡한 생명체의 진화를 알기 쉽게 설명한다.

저자는 눈, 거미줄, 날개, 조개껍데기 등의 풍부한 예시를 통해 우연히 발생한 ‘최초 복제자’가 어떤 과정을 거쳐 ‘불가능한 완벽성’을 갖춘 다양한 생명체와 그 구성 요소들로 진화되었는지를 보여준다. 특히 ‘눈’에 관해서는 스웨덴 생물학자 단 닐손과 수산네 펠거가 한 컴퓨터 모의실험을 통해 치밀한 논거와 합리적 추론으로 생명의 신비를 쉽고 분명하게 전해주고 있다. 눈과 같은 복잡한 구조가 생존에 기여하는 진화의 과정을 통해 어떻게 지금에 이르렀는지 보여줌으로써 진화가 세기에 걸쳐 이루어진 점진적인 변화의 누적과정이었음을 밝힌다.

생명의 역사, 그 모든 의문에 답하다
리처드 도킨스의 진화론 강의

왜 생명체가 설계되었다고 착각할까? 거미줄은 어떻게 해서 지금의 모양으로 진화했을까? 찰스 다윈조차 믿기 힘들어 했을 정도로 복잡한 ‘눈’의 진화는 어떻게 가능했을까? 조개 껍질의 모양이 정해지는 변수는 무엇일까? 생물의 대칭성과 돌연변이 사이에는 어떤 관계가 있을까? 인간은 어떻게 유전자의 명령에 복종하는 로봇 중계자가 되었을까?… 저자는 자연선택에 해답이 있다며 자연선택이 어떻게 복잡한 생명체의 진화를 이끌 수 있었는지 알기 쉽게 설명한다.

논쟁을 몰고 다니는 도킨스 진화론의 정수

21세기 최고의 과학자 리처드 도킨스는 1976년 파격적인 책 《이기적 유전자》를 출간한다. 놀랍게도 그는 이 책에서 생명체가 이기적인 유전자를 운반하는 도구에 불과하다고 주장하여 과학계를 떠들썩하게 했다. 그리고 1986년에 출간한 《눈먼 시계공》에서는 창조론에 맞선 진화론의 입장에서 생명의 신비를 논함으로써 또 한 번 논쟁의 정점에 선다. 이후에도 그는 《만들어진 신》과 같은 파격적인 책을 출간하며 종교와 과학, 진화론과 창조론의 대결 구도를 만들어 왔다. 그는 왜 이런 책들을 썼을까? 그가 말하는 진화론은 우리가 알고 있는 상식과는 어떻게 다를까? 논쟁을 몰고 다니는 도킨스 식 진화론 서술의 정수를 만나볼 수 있는 신간 《리처드 도킨스의 진화론 강의(원제:Climbing Mount Improbable)》가 도서출판 옥당에서 출간됐다.
이 책은 리처드 도킨스가 영국왕립연구소Royal institution의 유명한 대중 과학 프로그램인 ‘크리스마스 강연’ 내용을 토대로 이를 보강하고 재구성하여 완성한 책이다. 어린이와 어른 모두 공감하고 이해하기 쉽게 과학을 소개하는 강연에서 출발한 책답게 어려운 과학 지식도 비교적 알기 쉽게 썼다.
진화론에 대해 쉬우면서 이만큼 정교한 강의를 책으로 접할 수 있다는 것은 행운이다. 도킨스는 진화론의 지식만을 전달하는 것이 아니라, 생명체의 존재와 그 탄생의 역사에 놀라움을 던져주고 그 과정을 함께 생각해보게 한다. 도킨스는 우리가 살고 있는 이 세계에 얼마나 놀라운 사실이 넘치는지, 그리고 그 아름다움을 자세히 살펴보는 일이 우리에게 어떤 기쁨을 주는지 얘기해준다.

자연선택이 어떻게 복잡한 생명체의 진화를 이끌 수 있었을까?

이 책에서 도킨스는 약 30～40억 년 전의 원시 지구에 존재했던 바닷속 단순한 유기화합물의 묽은 혼합액(원시 수프)에서 우연히 발생한 ‘최초 복제자’가 어떤 과정을 거쳐 ‘불가능한 완벽성’을 갖춘 다양한 생명체와 그 구성 요소들로 진화되었는지를 눈, 거미줄, 날개, 조개껍데기 등의 풍부한 예시를 통해 보여준다. 도킨스는 치밀한 논거와 합리적 추론으로 정밀하게 설명해나가면서 생명의 신비를 쉽고 분명하게 전해주고 있다.
오로지 물리학과 화학만 존재했던 원시 지구에서 자가 복제를 하는 최초 복제자의 등장은 엄청난 행운이었다. 하지만 생명의 역사에서 이런 행운은 단 한 번으로 충분했다. 생명의 기원이 되는 최초 복제자는 우연한 화학적 사건을 통해 저절로 생겨났을 정도로 단순했고, 자가 복제는 그 한 특성이었다. 하지만 어떤 복제 과정이든 완벽할 수는 없다. 복제하는 동안 무작위적인 실수(돌연변이)가 일어날 수밖에 없다. 이런 과정에서 변이체는 자가 복제 성질을 잃으며 집단에서 사라지기도 하고, 더 빠르고 효율적인 복제 성질을 획득해 집단에서 다수를 차지하기도 했다. 이런 과정이 자연선택의 과정이었다. 도킨스는 복잡한 생명이 섬세한 자연선택의 점진적인 축적에서 만들어졌다고 말한다.
하지만 진화론에 반대하는 사람들은 눈이나 복잡한 신체기관 등을 예로 들며 고도로 복잡한 생명체가 저절로 생겨나는 것은 불가능하다고 말한다. 그리고 ‘불가능한 복잡성’을 설명하기 위해 지적 설계론을 내세운다. 하지만 리처드 도킨스는 “만약 우리가 신을 우주의 설계자로 생각한다면, 우리는 우리가 처음 출발했을 때와 정확히 같은 위치에 머물러 있을 것이다. 생명체들의 화려한 배치를 구성할 수 있는 설계자라면 우리가 상상할 수 없을 정도로 지적이며 복잡해야 할 것이다. 그리고 복잡성은 불가능성의 또 다른 말일 뿐이다.”라고 비판한다(118쪽). 불가능한 복잡성을 설명하기 위해 또 다른 불가능한 복잡성을 끌어들이는 지적 설계론의 모순을 적나라하게 지적한 것이다. 그러면서 도킨스는 이들의 주장을 깎아지른 벼랑을 단번에 뛰어오르려는 탐험가에 빗대며 벼랑 뒤편을 가리킨다. 그곳에는 도저히 오를 수 없을 것 같은 벼랑으로 아주 완만하게 뻗은 오르막길이 있다. 원시 지구의 바닷속 단순한 유기 화합물에서 발생한 최초 복제자는 수십 억 년에 걸쳐 아주 천천히 이 길을 따라 올라갔고, 그 길이 여러 갈래로 나뉘어 종의 다양성은 물론 ‘불가능한 복잡성’이란 산들을 정복했다. “다윈주의의 해결 방식은 그 불가능성을 감당할 수 있을 정도로 작게 쪼개서 행운의 필요성을 지우고 불가능 산의 뒤쪽으로 돌아가 완만한 경사를 따라 수백만 년에 몇 센티미터씩 기어오르는 것이다. 깎아지른 벼랑을 단번에 뛰어오르는 엄청난 일은 신이 아니면 할 수 없을 것이다.”
도킨스는 이를 증명하기 위해 생명의 신비를 둘러싼 가장 어려운 과제들을 풀고자 긴 여정에 나선다. 그중 하나가 창조론자들이 즐겨 공격하는 표적이자 진화론을 믿으려는 사람들의 가장 큰 걸림돌로 손꼽히는 ‘눈’이다.

찰스 다윈조차 믿기 힘들어 한 ‘눈의 진화’

다윈은 《종의 기원》에서 눈의 기능과 그 복잡성에 대해 “쉽게 흉내 낼 수 없는 이 모든 기능을 감안할 때, 눈이 자연선택을 통해 형성될 수 있다는 것은 대단히 터무니없는 일처럼 보인다”고 고백하였고, 이는 창조론자들이 진화론을 공격할 때 즐겨 인용하는 문구로 자리 잡았다. 하지만 다윈은 눈의 복잡성이 진화론을 포기할 핑곗거리가 아니라 계속해서 고심해야 할 도전 과제로 보았고, 다윈의 후예들은 이 과제를 외면하지 않았다.
리처드 도킨스는 “권위 있는 추정에 따르면, 눈은 적어도 40회 이상 많게는 60회까지 동물계의 여러 부분에서 각각 독립적으로 진화했다”고 설명한다(208쪽). 다양한 형태의 눈이 고도의 복잡성을 지니게 된 배경은 단순하다. 지구에는 태양에서 날아온 광자(光子)가 매순간 빗발치듯 쏟아지기 때문이다. 광자는 색이 있는 물질에 부딪히면 더는 나아가지 못하고, 물질을 구성하는 분자는 형태가 바뀌는데, 이 과정에서 약간의 에너지를 방출한다. 여기까지는 부인할 수 없는 물리학 법칙의 세계이며, 살아 있는 세포는 어떤 식으로든 빛에 영향을 받았을 것이다. 그리고 여기에서 우리가 시각이라고 부르는 과정이 시작된다. 물론 최초의 눈은 ‘눈’이라고 부르기 어려울 정도로 단순해서 몸의 표면에서 빛에 조금 민감한 부분이라고 말할 수 있다. 오늘날의 생명체 중에는 일부 단세포생물, 해파리, 거머리 등이 이런 눈을 가지고 있는데, 형체를 보거나 빛의 방향은 알 수 없고 그저 빛이 존재한다는 사실 정도만 감지한다.
최초의 눈을 가진 생명체는 빛의 유무를 통해 밤낮의 차이를 알고, 포식자의 징조일 수도 있는 그림자의 존재를 알아챌 수 있다. 이렇게 해서 최초의 눈은 생존에 아주 조금이나마 유용하다면 자연선택의 선호를 받는다는 진화론의 단순 명료한 작동 원리에 따라 고도로 복잡한 눈의 진화라는 새로운 불가능의 산봉우리를 향해 길을 나선다. 이제 생명체는 수십 억 년이란 시간이 흐르는 동안 터덜터덜 그 길을 아주 천천히 오른다. 도킨스의 표현에 따르면 이 길은 “내내 경사가 완만해서 쉽게 오를 수 있다.”
리처드 도킨스는 최초의 눈이 복잡한 진화를 향해 걷는 시간이 그리 오래 걸리지 않았음을 보여주기 위해 스웨덴 생물학자 단 닐손(Dan Nilson)과 수산네 펠거(Susanne Pelger)가 한 컴퓨터 모의실험을 소개한다(238~242쪽). 두 사람은 명암, 방향, 모양, 빛깔 따위를 느낄 수 있는 ‘카메라눈’에 세 가지 주요 조직이 있다는 데서 착안하여, 아주 단순한 형태의 세 가지 조직이 고도로 복잡한 카메라눈으로 진화하는 과정을 모의실험하였다. 실험 결과, 눈이라고 볼 수 없는 납작한 세 가지 조직이 36만 4,000세대 만에 완전한 수정체를 갖춘 카메라눈으로 진화하였다. 한 세대가 대개 1년 미만인 작은 해양 동물을 기준으로 보면, 진화에 걸린 시간은 50만 년이 채 되지 않았다. 물론 닐손과 펠거는 시세포와 눈의 세부 구조들이 진화하는 과정을 실험에 포함시키지 않았지만, 눈이 깎아지른 벼랑 위에 우뚝 선 존재가 아니라 완만한 길을 따라 오르면 진화가 어렵지 않게 정복할 수 있는 봉우리임을 보여주기에 충분하다.

진화, 불가능의 산을 정복하다

“진화의 정점에는 성급하게 접근할 수 없다. 해결해야 할 문제가 아무리 까다롭고, 올라야 할 절벽이 아무리 가파르더라도, 천천히 한 걸음씩 내딛다 보면 길을 찾을 수 있다. 불가능 산을 단번에 오를 수는 없다.”

리처드 도킨스는 돌연변이와 자연선택이 어떻게 지구를 찬란한 생명의 제국으로 만들었는지 설명하기 위해 진화의 역사를 ‘불가능의 산’을 오르는 등반가에 비유한다. 다양한 생명체와 고도로 복잡한 신체 기관은 언뜻 보면 완벽하고 정밀하게 설계된 것처럼 보인다. 하지만 도킨스는 이 길 위에 도저히 진화가 불가능할 것만 같은 생명체의 신비를 올려놓고, 아주 섬세하게 그 경로를 추적하여 생명체를 둘러싼 무지의 장막을 걷어냈다. 독자는 이 책을 통해 눈과 날개 같은 복잡한 구조가 생존에 기여하는 진화의 과정을 통해 어떻게 지금에 이르렀는지 알 수 있고, 진화가 세기에 걸쳐 이루어진 점진적인 변화의 누적과정이었음을 알 수 있다. 한 번에 한 걸음씩 천천히 누적되어온 자연선택의 과정을 통해 불가능하고 복잡해보이는 진화의 과정을 쉽고 생생하게 설명해준다. 이제 독자는 도킨스의 말 그대로 ‘그 어떤 것이든 진화는 인간이 상상하는 만큼 어렵지 않다’는 사실을 인정할 수밖에 없을 것이다.

저자의 글

1강 생명체가 설계되었다는 환상은 어디에서 왔을까?
하와이 산비탈과 러시모어 산 ㅣ 딱정벌레의 개미 흉내 내기 ㅣ 설계와 효율성 ㅣ
벌레잡이풀과 유사설계 덫 ㅣ 호리병벌과 뿔가위벌의 집짓기ㅣ 왜 생명체가 설계되었다고 착각할까?ㅣ

축적된 발견 ㅣ 컴퓨터 바이오모프의 진화 실험 ㅣ 인위적 선택과 자연선택
2강 거미집으로 살펴본 자연선택의 작동 원리
곤충 사냥에 나선 거미의 비책 ㅣ 정원거미의 그물 치기 ㅣ 수거미의 목숨을 건 짝짓기 ㅣ
둥근 그물과 사다리 그물ㅣ 거미줄을 이용한 독특한 사냥술 ㅣ 무브워치와 넷스피너의 자연선택 실험 ㅣ
컴퓨터 거미의 유성생식 ㅣ 인공 생명과 컴퓨터 물고기

3강 진화, 불가능의 산을 오르다
다윈주의에 무지한 과학자들 ㅣ 불가능한 완벽성 ㅣ 돌연변이와 자연선택 ㅣ 돌연변이 유발 유전자ㅣ
진화의 토대, 유전과 DNAㅣ 코끼리 코가 들려주는 진화 이야기ㅣ 대돌연변이 ㅣ
보잉 747과 확장된 DC8 대돌연변이ㅣ 단속평형설에 대한 오해

4강 날개는 어떻게 진화했을까?
인간이 날지 못하는 이유 ㅣ 곤충의 날개 진화 ㅣ 척추동물의 활강설 ㅣ 이륙설과 새의 비행 ㅣ
칼새와 독수리의 비행 기술 ㅣ 바다로 돌아간 동물들 ㅣ 진화적 개선은 어떻게 일어나는가?

5강 눈은 어떻게 진화했을까?
다윈을 괴롭힌 눈의 복잡성 ㅣ 광세포와 광자 경제학 ㅣ 오목한 눈의 등장 ㅣ
바늘구멍 눈으로의 진화 ㅣ 렌즈의 작동 원리 ㅣ 수정체의 진화 ㅣ눈을 구성하는 세부 구조의 진화ㅣ
곡면거울과 가리비의 눈 ㅣ 연립상 겹눈 ㅣ 중첩상 겹눈 ㅣ 발터 게링의 유전자 조작 실험

6강 돌연변이와 자연선택, 무엇이 더 중요할까?
존재할 수 있는 모든 동물의 박물관ㅣ 고둥 껍데기의 세 가지 특징ㅣ 라우프의 정육면체 ㅣ
눈먼 조개껍데기공 ㅣ 상상의 박물관 vs. 현실의 박물관ㅣ 자연선택과 설계

7강 대칭이 진화를 풍요롭게 한다
만화경과 돌연변이 ㅣ 동물은 왜 대칭을 이룰까? ㅣ 십자해파리의 방사대칭 ㅣ
방산충의 아름다운 대칭 ㅣ 체절 현상 ㅣ ‘문법’ 돌연변이와 아스로모프 발생학 ㅣ
호메오 돌연변이와 바닷가재

8강 모든 생명체는 무엇을 위해 존재할까?
자외선 정원에서 서로를 길들이는 벌과 꽃ㅣ 동식물의 다양한 동업 관계ㅣ
바이러스는 왜 존재할까? ㅣ DNA의 명령, 나를 복제하라!

9강 유전자의 명령에 복종하는 로봇 중계자
3D 프린터와 로봇 ㅣ 최초 복제자의 우연한 등장 ㅣ 원조 복제자가 후생동물이 되기까지 ㅣ
DNA 분자는 어떻게 코끼리를 만들까? ㅣ 기가 기술, 나노 기술

10강 무화과나무와 벌의 전략 게임
무화과좀벌의 생활사 ㅣ 기생무화과나무의 교살 ㅣ 이타주의 수수께끼 ㅣ
무화과에 기생하는 객식구들 ㅣ 고군분투설 vs. 안정균형설 ㅣ 자웅이주 무화과와 벌의 전략 게임 ㅣ
자웅이주 무화과나무의 무기 ㅣ 무화과나무와 벌의 알쏭달쏭 공진화

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