[새 자연철학] 『생명을 어떻게 이해할까?』 1장, 2장

“ 슈뢰딩거는 이 책에서 염색체 안의 유전물질이 어떤 물리적 구조를 가져야 하는지에 대해 한 가지 중요한 제안을 한다. 그는 막스 델브뤼크 등의 연구를 인용하면서 '생명의 물질적 운반체라고 할 어떤 유전물질이 염색체 안에 있을 것인데, 이것이 '비주기적 결정체aperiodic cystals'를 이룰 것이라는 의견을 제시한다. 이 무렵 일부 연구자들은 이미 이것이 DNA 분자들일 것이라는 증거를 찾아내고 있었지만, 슈뢰딩거는 아직 이 점에 대한 정보를 가지고 있지 않았거나 적어도 충분한 주의를 기울이지 않았다. … ”

“ 슈뢰딩거는 생명 현상이 세포 전체의 아주 작은 일부를 이루는 "기막히게 잘 정돈된 일군의 원자들”에 의해 조정된다고 본다. 그런데 이것이 우리가 흔히 보는 물리적 세계의 결정체들과 다른 점은 그 안에서는 각각의 원자와 각각의 염기가 독특한 개별적인 역할을 한다는 것이며, 이것이 바로 슈뢰딩거가 말하는 비주기적 결정체(periodic cystals)의 의미이기도 하다. 그의 말을 직접 들어보자. “‘질서의 흐름'을 자신에게로 집중시키고 그럼으로써 원자적 혼돈으로의 추락에서 벗어나는, 즉 적절한 환경으로부터 '질서를 들이키는' 유기체의 이 놀라운 능력은 '비주기적 고체', 즉 염색체 분자들의 존재와 연관이 있는 듯하다. 이들이야말로 이들을 구성하는 개별 원자와 염기가 각각 역할을 하게 된다는 점에서, 주기적으로 구성된 결정에 비해 월등히 잘 정돈된, 우리가 아는 가장 높은 정도로 잘 정돈된 원자 연합체이다.” ”

“ 그렇다면 도대체 이러한 '잘 정돈된 일군의 원자들'이 어떠한 원리를 바탕으로 이 놀라운 기능르 수행하게 될까? 여기서 슈뢰딩거는 이것이 우리에게 이미 친숙한 물리학의 ‘확률 메커니즘’과는 전혀 다른 어떤 ‘메커니즘’에 의해 나타날 것이라고 추정한다. … 그의 말을 계속 들어보자. “… 여기서는 물리학의 '확률 메커니즘'과는 완전히 다른 어떤 '메커니즘'에 의해 선도되는 정상적이고 합법칙적인 사건들과 마주치게 된다. 각 세포 안에 있는 이러한 선도 원리(guiding principle)가 오직 한 사본만이 존재하는 단일 원자 구성 안에 구현되어 있다는 것이 분명한 관찰 사실이다. 바로 이것이 질서의 전형이라고 할 만한 사건을 일으킨다. 작지만 고도로 조직화된 원자 집단이 이런 식으로 행동한다는 사실은, 이를 놀라운 일로 생각하든 아니면 상당히 납득할 만한 일로 생각하든, 전례가 없는 일이며 살아 있는 물질 이외의 그 어디에서도 알려진 바가 없는 일이다. 생명이 없는 물질을 다루는 물리학자와 화학자는 이런 식으로 해석해야 할 현상을 본 적이 없다. 이러한 경우는 일어난 일이 없고, 따라서 우리가 가진 이론은 이를 담아내지 못한다.” ”

“ 슈뢰딩거의 이러한 문제의식과 관련하여 여기서 생각하고 넘어가야 할 한 가지 중요한 사항이 있다. 슈뢰딩거가 앞에서 강조하듯이 비생명적 현상에 비해 생명적 현상이 지닌 근본적인 차이점이 과연 있는지, 있다면 그것은 어디에서 나타나는지에 관한 이야기이다. 이는 근본적으로 생명이란 무엇인가 하는 문제와 직결된다. 간단히 결론만 이야기한다면, 첫째로 생명체 및 이것의 활동을 가능하 게 만드는 모든 물리적 여건만 갖추어진다면 그 안에는 이른바 비생명 현상에 적용되는 물리법칙 이외에 어떤 다른 것도 생각할 필요가 없다는 것이며, 둘째로는 이때 갖추어야 할 물리적 여건은 매우 광범위하면서도 매우 특수하다는 사실이다. ”

“ 슈뢰딩거가 말하는 '기막히게 잘 정돈된 일군의 원자들을 기준으로 이야기한다면, 이것 자체의 어떤 특별한 성격과 여기에 작용하는 어떤 '선도 원리'에 의해 생명 현상이 나타나는 것이 아니라, 이 기막히게 잘 정돈된 일군의 원자들과 이것과 '기막히게 잘 부합하는 주변의 물리적 여건’이 매우 놀라운 상호 부합 관계를 이루기 때문이다. 여기서 앞의 것을 ‘작용체’라 부르고 뒤의 것을 이에 대한 ‘보작용자’라 부른다면, 생명이란 작용체와 보작용자 사이의 정합적 관계를 통해 나타나는 현상이라 할 수 있다. … 생명을 이해하기 위해 ‘작용체’와 이것이 함축하고 있는 ‘선도 원리’를 찾으려 할 것이 아니라 ‘작용체’와’와 그 ‘보작용자’, 그리고 이들 사이의 관계를 찾아보는 것이 중요 … ”

“ 그렇다면 슈뢰딩거는 자신이 던진 질문, 즉 생명이란 무엇인가?에 대해 어떠한 대답을 하는가? 슈뢰딩거의 책이 출간된 지 60여 년이 지난 2008년 정확히 동일한 제목의 책을 낸 에드 레기스Ed Regis는 슈뢰딩거의 책이 지닌 결함을 지적하면서 다음과 같이 말한다. “그러나 이 모든 명료성과 간결성, 그리고 놀라운 예견력에도 불구하고 슈뢰딩거의 책은 몇 가지 약점을 가지고 있다. 그 하나는 책 제목으로 주어진 물음, 생명이란 무엇인가?에 대해 대답하지 않았고, 심지어 대답하려는 시도조차 하지 않았다는 점이다. 이 제목은 단지 겉에 내세운 영리한 마케팅 전략이었을까? 아니면 그 해답이 슈뢰딩거에게조차 너무 신비로운 것이었기 때문일까? 그는 여기에 대해 말이 없다.” ”

“ 그러면 이것은 슈뢰딩거의 단순한 실수에서 비롯된 것인가? 그렇게 보기 어렵다. 이 안에는 살아 있는 것'에 대한 어떤 깊은 선입감이 잠재되어 있기 때문이라고 보는 것이 옳다. 그렇다면 그 선입감은 무엇일까? 어떤 생명체든 그 안에 '살아 있음'이라고 하는, 다른 말로 '생명'이라는 어떤 고유한 속성을 지니고 있다는 생각이다. ”

“ 슈뢰딩거는 이러한 상식선에서 분명히 생명이라 할 어떤 실체가 있는 것으로 일단 인정하고, 이것이 어떤 물리적 성질을 가지고 있느냐에 초점을 맞춘다. … 그러면서 도달하는 가장 중요한 결론은 생명체라는 것이 내적 질서, 곧 낮은 엔트로피 상태를 유지하고 있으며, 열역학 제2법칙에 따라 이것이 가능하려면 이 생명체는 불가피하게 외부로부터 부-엔트로피negative entropy를 받아들여야 한다는 것이다. ”

“ 슈뢰딩거의 이 말은 생명의 이해를 위한 핵심 내용을 담고 있지만, 아직까지도 많은 사람들이 여기에 충분한 관심을 기울이지 못하고 있다. 슈뢰딩거 또한 이를 언급해놓고도 더 이상 깊이 있는 논의를 진척시키지 않았다. … 오늘의 관점에서 아쉬운 점 두 가지만 지적한다면, 첫째로 슈뢰딩거의 추측과 달리 생명 현상은 정상적인 물리학만으로 이해 할 수 있게 되었다는 점이며, 둘째로 DNA 분자들의 기능은 오히려 매우 수동적이며 생명의 주된 활동은 DNA 분자와 세포의 나머지 부분 사이의 긴밀한 협동을 통해 이루어진다는 점이다. … 결론적으로 '살아 있음'을 나타내주는 내적 특성이 따로 있는 게 아니라 내부 구조와 외부 상 황의 적절한 관계 맺음이 그 본질적 내용을 구성한다는 것이다. 그런데도 우리 사회에서는, 그리고 학자들 사이에서도 여전히 생명체 안에는 생명을 이루는 어떤 결정적인 핵심 부분이 있으며, 이것이 바로 DNA 분자들로 구성된 유전자일 것이라는 생각이 계속 위력을 떨치고 있다. ”

“ 유전자의 역할에 대한 과장, 그리고 이에 따른 잘못된 인식은 도킨스만의 것이 아니다. 이것은 ‘현대 생물학을 통해 생명을 이해하는’ 사람들이 범하는 만연된 잘못이다. … … 여기서 덜 상대적으로 덜 강조되었던 점은 DNA 분자 안에 각인된 염기 서열 못지 않게 이것이 놓이는 세포 안의 물리적 여건과 이 세포가 놓인 주변 여건의 중요성이다. 많은 사람들은 DNA 분자가 지닌 정보적 측면에 지나치게 매료된 나머지, 이것이 정보로서의 기능을 나타내기 위한 상보적 여건에 대해서는 충분히 주의를 기울이지 못했던 것이다. ”

“ 생명의 본질이라는 것은 도대체 무엇을 말하는가? 이것이 바로 이 책 전체를 통해 추구할 내용이지만, 우선 이 맥락에서 이야기하자면 유전자와 함께 이를 둘러싸고 있는 주변의 여건이 유전자 못지않게 중요하다는 사실이다. … 마치 상자가 구슬을 담고 있듯이 DNA 분자가 정보를 담고 있는 것으로 생각할 수 있으나, 그렇지 않다. … 우리는 DNA 분자가 무엇으로 구성되어 있는지, 그리고 그 구성 요소 하나하나는 무엇인지 거의 완벽하게 이해하고 있다. 그런데 이러한 시각을 통해 DNA 분자가 생명 또는 정보로서의 어떤 성격을 가졌다는 이야기는 전혀 할 수 없는 것이다. ”

“ 그렇다면 DNA 분자가 정보를 지녔다는 말은 어떻게 할 수 있을까? 이것이 특정한 성격의 세포 안에 놓일 때에 한해 그러한 말을 할 수 있다. 즉, 정보라는 것은 DNA 분자 안에 있는 것이 아니라 DNA 부낮와 세포의 나머지 부분이 만날 때 비로고 우리가 정보라고 부르는 성격이 나타나는 것이다. ”