한 치의 의심도 없는 진화 이야기

<이보디보, 생명의 블랙박스를 열다>의 저자
션 캐럴이 써내려가는 ‘한 치의 의심도 없는 ’ 진화론
저명한 과학철학자 마이클 루스는 이 책의 저자 션 캐럴을 가리켜 “오늘날 지구상의 모든 과학자 가운데서 찰스 다윈이 하룻저녁을 함께 보내고 싶어 할 사람을 딱 한 사람만 고른다면 단연 션 캐럴일 것이다”라고 극찬했다. 이 책을 읽고 나면 이 말에 완벽히 공감할 수 있다. 이 책에서 션 캐럴은 다윈이 상상도 하지 못한, 압도적인 진화의 증거들을 보여준다. 이 책에서 제시하는 진화의 증거들은 다윈이 진정 옳았음을 결정적으로 입증해주고 있다. 그러니 다윈이 캐럴을 만나 이런 이야기를 듣는다면 얼마나 기뻐할 것인가!
불행히도 다윈은 그럴 수 없지만, 다행스럽게도 우리는 이 이야기를 들을 수 있다. 션 캐럴은 ‘적자’가 어떻게 생존하느냐를 넘어, 적자가 실제로 어떻게 ‘탄생’하는지를 우리 눈앞에 보여준다. 그가 써내려간 이 이야기들은 우리들이 진화론을 ‘한 치의 의심도 없이’ 받아들이도록 해준다.

DNA에 새겨진 진화의 증거: 피 없는 물고기와 자외선을 보는 새들
이 책의 목적은 ‘진화가 실제로 어떻게 일어나는지’를 보여주는 것이다. 그동안은 주로 동물의 해부학적이거나 생리적인 차이를 통하여 진화를 설명해왔지만 이제는 더욱 강력한 도구가 생겼다. 바로 DNA 분석이다. DNA 자료를 이용하면 유전암호의 어떤 부분에 구체적으로 어떤 변화가 일어났는지를 선명하게 볼 수 있다.
남대서양에 사는 얼음물고기는 적혈구가 없기 때문에 피가 물처럼 투명하다. 얼음물고기에는 왜 산소를 운반하는 중요한 세포인 적혈구가 없을까? 얼음물고기의 DNA 기록을 분석할 수 있게 되면서 그 원인을 알게 되었다. 얼음물고기의 DNA에는 헤모글로빈을 만드는 유전암호가 사라져 있었다. 적혈구가 있는 다른 친척들과 비교한 결과, 남대서양의 수온이 차가워지던 때에 유전암호가 지워졌다는 걸 알 수 있었다. 이처럼 DNA에는 그 생물이 겪은 모든 변화의 흔적들이 남아 있다.
새들의 사례도 흥미롭다. 새들 중에는 보라색 대신에 자외선을 볼 수 있는 종들이 있다. 과학자들은 이 차이를 만들어내는 변화를 정확히 찾아냈다. 시각을 담당하는 옵신 유전자의 268번 자리에 A(아데닌)이 있으면 보라색을 보고, 그 자리에 대신 T(티민)이 있으면 자외선을 본다. A, C, G, T 하는 네 염기의 변화가 생물의 형태와 생리적 기능을 완전히 바꾸는 것이다.

진화의 수학: 로또 확률보다 높은 진화 가능성
염기서열은 완전히 무작위적인 돌연변이 때문에 변화한다. 후손을 만들기 위해 DNA를 복제할 때 예기치 않은 ‘실수’가 일어나 부모의 것과는 다른 유전암호를 갖게 된다. 물론 돌연변이 발생 확률은 아주 낮아서 대부분의 동물에서 염기 하나당 5억 분의 1의 확률밖에 안 된다. 이런 낮은 돌연변이 발생 확률 때문에 사람들은 진화의 가능성을 의심하기도 한다. 그러나 션 캐럴은 이 책에서 깔끔한 수학을 내세워 진화의 타당성을 설명한다. 수학은 진화를 설명하는 다른 대중적인 글들이 잘 다루지 않은 내용이지만, 진화를 납득하는 데는 필수적이다.
예를 들어 앞서 본 보라색을 보는 새가 자외선을 보는 새로 진화할 확률은 어떨까. 자외선을 보기 위해선 옵신 유전자의 268번 자리에 있는 A라는 염기가 T로 변하면 된다. 염기 하나의 돌연변이율은 5억 분의 1이고 염기 A는 C, G, T 모두로 변할 수 있다. 그러므로 A가 T로 변하는 확률은 15억 분의 1이다. 그렇지만 옵신 유전자는 두 개가 있어서 둘 중 하나만 일어나면 되므로 보라색 시각의 새가 자외선을 보게 되는 확률은 7억 5천만 ...분의 1이다. 절대로 일어나지 않을 것처럼 보이지만, 여기에 연간 번식률과 시간을 고려해야 한다. 많은 새들의 개체군에서 적어도 1년에 백만 마리의 새끼가 탄생한다. 7억 5천만을 백만으로 나누면 750, 따라서 750년에 한 번은 자외선을 보는 새가 나온다. 750년은 한 인간에게는 터무니없이 긴 기간이지만, 진화의 시간척도에서는 7만 5천 년도 순간에 불과하며 그 사이에 자외선 시각 돌연변이는 백 번이 발생한다.
션 캐럴은 이처럼 유용한 형질이 진화할 확률이 충분하다는 사실을 논리적으로 보여준다. 수천 만분의 1의 확률에 달하는 복권의 당첨자가 심심치 않게 나오듯이, 진화의 확률이 아무리 작더라도 수십만에 이르는 개체군 크기와 수십만 년에 이르는 시간을 모두 고려한다면 언젠가는 당연히 일어나게 돼 있다. 또한 완전히 무작위적인 돌연변이라도 선택이 작용하는 한, 적응에 유리한 형질만이 남게 된다. 이것이 바로 진화이다. 외부의 ‘지적 존재’가 개입하지 않아도 진화는 충분히 일어난다.

‘창조’와 ‘설계’가 틀렸다는 증거
다윈이 <종의 기원>에서 진화의 원리를 밝힌 지 내년이면 150년이지만 아직까지도 사회에서는 진화론에 대한 의심과 비난이 그칠 줄을 모르고 있다. 그동안 진화의 원리를 뒷받침하는 수많은 발견들이 뒤를 이었고 과학자 집단은 한결같이 이 원리를 지지하지만, 숱한 사람들이 진화론을 부정하는 ‘과학적인’ 반론이라는 걸 내세우면서 인터넷 상의 여러 과학 관련 게시판에서는 하루가 멀다 하고 진화론을 둘러싼 논쟁들이 끊이질 않는다.
션 캐럴은 이 책에서 진화를 증명하는 ‘최종과학수사기록’을 제시하며 숱한 진화 반대 논증을 무너뜨린다. 일례로 그는 ‘화석’ 유전자를 든다. 우리를 포함하여 많은 동물들의 DNA에는 제 기능을 잃어버리고 흔적만이 남아 있는 유전자들이 있다. 얼음물고기들이 헤모글로빈을 만드는 유전자를 잃어버린 것처럼 우리 인간도 강한 근육을 만드는 유전자가 망가져 있다. 심지어 나균은 천 개 이상의 유전자를 잃었다. 자연선택은 오로지 현재에만 작용하기 때문에 현재에 사용하지 않는 유전자는 돌연변이로 인해 저절로 망가져간다. 훗날 미래에 다시 필요하게 될지 몰라도 그 과정을 막지 못한다. 누군가 우리를 ‘창조’하거나 ‘설계’했다면 우리 몸에 망가진 유전자가 있다는 것 자체가 어불성설이다. 화석 유전자는 우리가 진화했다는 걸 보여주는 강력한 증거 중 하나다. 이렇게 논리적으로 천천히 전개되는 저자의 논증은 이성이 있는 사람이라면 진화를 받아들이지 않을 수 없게 만든다.

진화가 왜 중요한가
션 캐럴은 이 책의 마지막 장에서 진화의 원리를 이해하고 받아들이는 것이 왜 중요한지를 설명한다. 현재 지구의 생태계는 인간의 ‘부자연’스러운 선택으로 심각한 위기에 처해 있다. 북대서양 대구의 예는 섬뜩하기까지 하다. 대구는 한때 유럽 인구 전체를 먹여 살릴 수 있을 만큼 많았지만 지금은 어장이 폐쇄되는 지경에 이르렀다. 이유는 자연선택 때문이다. 어선들이 몸집이 큰 대구들을 주로 잡으면서 몸집이 작을 때 생식능력을 갖추는 개체들이 선택되어 대구 개체군의 다수를 차지하게 되었다. 그렇지만 작은 몸은 다른 포식자와 경쟁자와의 대결에서 불리하므로 대구라는 종 자체가 생존경쟁에서 패배하고 있는 것이다. 이런 일은 전 세계 모든 바다와 땅에서 일어나고 있다. 그러므로 인간의 사냥과 어획이 생태계에 어떤 영향을 끼치는지 아는 일은 굉장히 중요하다. 진화의 원리를 부인해서는 제대로 된 대책을 세울 수가 없다.
이 책은 다음과 같이 끝을 맺는다. “‘사실은 부인한다고 사라지지 않으며, 우리는 ‘지구의 진화가 나아갈 방향을 결정하고 있다’고.” 그런데도 우리가 진화를 부인하고 당면한 문제를 무시해야 할까? <한 치의 의심도 없는 진화 이야기>는 우리에게 진화론의 명명백백함과 그 중요성을 보여준다.