[물질×생명×인간] 『지능의 탄생』 (1) 1~5장.

“ 상호작용하는 로봇의 수가 매우 많아지면 화성에도 '무리 지능’(Swarm intelligence)이 등장할지도 모른다. 무리 지능이란, 집단에 속한 모든 개체에게 명령을 내리는 지도자 없이, 각각의 개체가 비교적 적은 수의 개체들과 의사소통을 하는 사이에 합리적이고 질서 있는 행동을 만들어내는 경우를 말한다. 실제로 무리 지능은 개미나 꿀벌과 같은 집단 생활을 하는 곤충들에서도 흔히 볼 수 있다. 물론 인간이나 다른 동물 사회에서 자주 볼 수 있듯이, 로버들 사이에도 위계를 도입하여 가장 성능이 우수 한 컴퓨터와 인공지능을 갖춘 로버가 대장이 되어 부하 로버들을 조정하는 경우도 생각해볼 수 있다. 아이작 아시모프의 <토끼를 잡아라>(Catch that rabbit)라는 단편 소설에 보면, 실제로 6대의 부하 로봇들을 조종해서 광물을 채집하는 임무를 수행하는 데이브라는 로봇이 나온다. … 이 이야기는 언젠가는 로봇들도 사람들처럼 대인 관계, 아니 로봇의 관계에 관한 문제로 고민하게 될지도 모른다는 것을 암시하고 있다. .. 언젠가 자기 자신을 위해 의사결정을 내리는 인공지능이 도래할 때가 올지도 모른다. … 그때가 오면 적어도 생명의 개념에 대해서는 재고해봐야 할지 모른다. ”

“ 어떤 기생충들은 숙주로부터 영양분을 빼앗는 것뿐만 아니라 자신의 번식을 위해서 숙주의 뇌를 조종하기도 한다. 귀뚜라미의 몸 속에서 성장한 모양선충(Trichostrongylus)은 다시 물속으로 돌아가기 위해서 귀뚜라 미를 물에 빠져 죽게 하기도 한다. 숙주의 뇌를 조작하는 기술이 더욱 교묘해지는 것은 바로 유성생식을 위해서 숙주를 교체해야만 하는 장내기생충의 경우이다. 그와 같은 장내기생충들은 번식할 때가 되면 현재의 숙주가 새로운 숙주에게 반드시 잡아먹혀야만 한다. 예를 들어 류코클로리디움(Leucochloridium paradoxum)이라는 흡충은 달팽이를 숙주로 살아 가다가, 때가 되면 새들이 찾기 쉬운 나무 꼭대기 쪽으로 달팽이가 이동 하도록 만든다. 달팽이의 머리에 새들의 눈에 잘 띄도록 촉수를 만들고 지나가는 새들에게 자신의 숙주를 잡아먹어달라는 신호를 보내기까지 한다. ”

“ 인간을 포함한 여러 종류의 포유류에 기생하는 톡소포자충(Toxoplasma gondii)이라는 병균 또한 유성생식을 하기 위해서는 반드시 고양잇과의 동물로 이동해가야 하기 때문에, 자신이 처음에 숙주로 삼았던 동물(보통 쥐)이 고양이의 냄새를 따라가도록 행동을 바꾸는 능력을 갖고 있다. … 기생충에 의해서 자신의 뇌를 조종당하게 되면, 숙주는 자신에게 가장 이로운 행동을 선택할 능력을 잃게 된다. … 그와 같은 행동은 숙주의 지능이 아니라 오히려 기생충의 지능이 반영된 결과라고 봐야 한다. … 지능은 그것을 소유한 생명체의 목적과 밀접한 관련이 있다. ”

“ 지능을 규정하는 것이 주체와 그 주체의 선호도라고 해서 주체가 선호하는 모든 행동이 지능의 산물인 것은 아니다. … … 그 행동의 일차적인 목표는 주체의 보존과 번영이어야 한다. … 끊임없는 자기 복제의 과정이 바로 생명 현상의 본질이다. 생명체는 자기 복제를 통해 그 존재를 지속하기 위해 ‘지능’을 사용한다. 즉, 자기 보존적이고 일관된 선호도를 기반으로 하는 지능은 생명체의 자기 복제를 위한 유용한 도구인 것이다. … 이 장에서는 생명의 긴 역사에서 자기 복제 기계가 어떻게 등장했으며, 또한 어떤 방법으로 자기 복제 기능을 개선시켜 왔는지 알아보겠다. 뇌(그리고 지능)는 유전자가 자기 복제를 위해 발명한 가장 놀라운 장치다. RNA에서 DNA, 세포 그리고 뇌까지, 생명 진화의 역사를 추적해보자. ”

“ 우리가 뇌와 컴퓨터, 그리고 지능과 인공지능을 비교하기 위해서도 한 종류의 잘 정의된 문제를 푸는 능력이 아니라, 자신이 활동하는 주어진 환경 속에서 예측할 수 없는 방식으로 일어나는 사건들에 대응하는 능력을 놓고 평가를 해야 할 것이다. ”

“ 실제로 경제학자들은 ‘효용이 정말 존재하는가’라는 질문에 대한 대답을 거의 포기했다. 하지만 효용 이론은 이미 수많은 경제학 이론의 기반을 제공하고 있기 때문에, 경제학에서 효용 이론을 완전히 배척할 수는 없었다. 따라서 경제학자들은 효용 이론이 우리가 관찰할 수 있는 인간의 의사결정과 경제적 현상을 설명할 수 있다면, 인간의 뇌가 실제로 효용을 계산해 의사결정을 하든 하지 않든 상관없이, 효용에 관한 이론은 실용적 가치를 갖고 있다고 주장한다. 효용 이론처럼 실제로 존재하지 않더라도 마치 존재하는 것처럼 가정해 현상을 설명할 수 있는 이론을 흔히 ‘마치 이론as-if theory’이라고 부르곤 한다. ”

“ 인간의 행복감도 이렇게 쉽게 적응 과정을 거치므로 아무리 좋은 일이 일어난다 하더라도 결국에는 설정점으로 회기하고 만다는 사실은, 결국 우리가 아무리 노력해도 지속적인 행복을 누린다는 것이 불가능함을 의미한다. 마치 쳇바퀴를 돌리는 다람쥐처럼 아주 잠깐 동안만 바닥을 벗어날 수 있을 뿐이라 하여, 이 현상을 흔히 ‘쾌락의 쳇바퀴hedonic treadmill’라고 부른다. 행복이 오래 지속될 수 없다는 사실은 동서양의 여러 사상가와 종교인도 이미 알고 있던 것이다. 그래서 어떤 이들은 금욕주의 사상을 택하기도 했다. 실제로 행복의 설정점이 존재한다면, 뜻밖에도 쾌락을 주는 대상을 가급적 피하는 금욕주의적 삶이 더욱 쉽게 행복해지는 방법일 수도 있다. 왜냐하면 금욕을 하는 동안 인간의 뇌는 행복에 대한 기대 수준을 낮추게 되므로, 그 결과 아주 사소한 일이라도 좋은 일이 생기면 그때마다 적지 않은 행복감을 얻을 수 있기 때문이다. ”

“ 생명체의 가장 근본적인 속성은 DNA와 같은 특정한 화학 물질이 아니라 바로 자기 복제의 과정이다. 즉 생명체는 자기 스스로를 복제하는 물리적인 기계로 볼 수 있다. 자신을 스스로 복제하는 기계는 우리가 기대하는 생명체의 여타 속성을 필수적으로 가지게 된다. 그 첫 번째가 유전이다. 이는 … 특정한 생명체가 가지는 물리적 형질들이 그 자손들에게 그대로 전해졌다는 것을 의미한다. 생명체의 두 번째 속성은, 주위 환경으로부터 원자재를 모아들여 자신의 일부로 변환시키고 불필요한 물질을 제거하는 신진대사다. … 자기 복제를 하는 기계들이 가지는 세 번째 속성은 진화다. 진화는 자기 복제 과정에서 불가피하게 발생하는 ‘실수’에서 비롯된다. … 또한 진화를 통해 복제 과정의 효율성이 점차 증가하는 것은, 오랜 시간에 걸쳐 생명체가 자신의 환경에 따라 그 특성을 변화시키게 된다는 것을 의미한다. 가장 효과적인 복제 과정은 생명체의 환경에 의해 결정되기 때문이다. ”

“ DNA가 등장하기 전, 오로지 RNA들끼리 자기 복제의 문제를 해결 하던 상태를 ‘RNA 세계 RNA world'라고 한다. 반면, DNA가 등장한 이후 유전 정보를 안정적으로 보존하는 역할은 DNA가 맡고 RNA는 단지 DNA의 복제를 돕는 역할을 하게 되었는데, 이를 ‘DNA세계 DNA world’라고 한다. 물론 우리는 DNA 세계에 살고 있다. 지구상에 현존하는 모든 생명 체는 DNA를 사용해서 유전 정보를 저장하고 있기 때문이다. 하지만 바이러스 중에는 아직도 RNA를 유전 물질로 사용하는 것들이 많이 있다 인간을 괴롭히는 질병들 중에서 에볼라, C형 간염, 소아마비 등이 그와 같은 RVA 바이러스 때문에 일어난다. 최근 전 세계에 퍼져 대유행의 상태로 인류에게 큰 위협이 된 코로나19 같은 코로나 바이러스 또한 RNA 바이러스의 일종이다. ”

“ 다세포 생명체에서 특화된 세포들이 자신에게 요구되는 구조와 기능을 갖게 되는 것은 그에 필요한 단백질들을 만들 때만 가능하다. 또한 모든 세포가 정상적으로 작동하기 위해서는 각 유전자가 만들어낼 수 있는 단백질의 양이 정확하게 제어되어야 한다. 이와 같은 역할을 하기 위해서 각각의 유전자에는 해당하는 단백질의 아미노산의 순서를 지정하는 데 필요한 정보를 담고 있는 암호 부위coding region와 전사 과정의 양을 조절하는 조절 요소가 포함되어 있다. 사실 DNA에 포함되어 있는 모든 뉴클레오티드가 세포 안에서 만들어지는 단백질들의 아미노산의 순서를 지정하는 데 사용되는 것은 아니다. 그와 같이 단백질의 아미 노산 순서와 직접적인 관계가 없는 DNA의 부위를 통틀어서 '비암호화 non-coding DNA'라고 한다. 한때는 비암호화 DNA의 기능을 잘 이해하지 못하고 아무런 기능이 없다고 생각해 쓰레기 junk DNA'라고 부른 적도 있었다. 하지만 비암호화 DNA의 적지 않은 부분은 암호 부위의 DNA에서 만들어지는 단백질의 양을 결정하는 조절 요소로 세포의 기능을 제어하는 데 중요한 작용을 한다는 것이 밝혀졌다. ”

“ 절지동물, 연체동물, 그리고 척추동물의 신경계가 별도의 진화를 시작한 시점이 5억 년 이상이 된다는 것을 생각하면, 그들 간에 적지 않은 차이점이 있다는 것이 크게 놀라운 일은 아니다. 예를 들어 척추동물의 경우에는 대부분의 신경세포들이 동물의 등 쪽에 집중되어 끈의 형태 를 하게 되고, 점차 머리에 신경세포가 집중되는 대뇌화 encephalization라는 과정을 거쳐 뇌를 형성하게 된다. 머리에는 시각, 청각, 후각과 같은 대 부분의 감각 기관이 집중되어 있으므로, 뇌가 머리에 위치함으로써 감 각 기관을 통해 들어오는 여러 가지 유용한 정보들을 원산지와 가까운 곳에서 처리할 수 있게 되었다. 빠르고 적절한 의사결정을 위해, 정보를 얻고 처리하는 데 필요한 신경세포들이 서로 가까운 곳에 모이게 되는 것이다. ”

“ 하지만 모든 동물의 신경계가 척추동물과 같은 구조를 갖고 있는 것 은 아니다. 예를 들어 절지동물이나 연체동물의 신경계는 척수 같은 관 형태의 신경 구조 대신 여러 개의 신경절 ganglion과 그것을 연결하는 신경 섬유 또는 신경 nerve cord으로 이루어져 있다. 신경절은 여러 개의 신경 세포가 뭉쳐 있는 구조로서 그것이 위치하는 장소에 따라서 필요한 의사결정을 할 수 있다. 이처럼 척추동물의 신경계와 비교할 때 무척추동 물의 신경계는 보다 지방분권형이라고 할 수 있다. ”