@ifrain @향팔 지구간사나 지구약사가 원의에는 더 충실한 것 같은 생각이 드네요.^^
[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 2부
D-29
지구 간사 라고 하니.. 간사 선생님이 생각나고.. 직구 약사 라고 하니.. 약사 선생님이 생각납니다.
캄브리아기 화석이 30억 년에 걸친 진화의 누적과 그로부터의 중대한 일탈 양쪽에 해당하는 새로운 생물권이 출현했음을 보여준다는 점에는 의문의 여지가 없다.
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 p.162, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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징강동물군과 버제스셰일 동물군
Chengjiang Fauna & Burgess Shale Fauna
· 5억 3천만 년~5억 2천만 년 전(캄브리아기)
· 첸지앙(중국 원난성), 버제스(캐나다 브리티시콜롬비아)
· 거의 모든 현생 동물군 화석 발견, 복잡하고 다양한 고생대 생물계 반영
캄브리아기에 들어서면, 바다의 생물은 더욱 다양해진다. 이처럼 다양한 바다의 모습을 보여주는 대표적인 화석 산지로는 중국의 징강동물군(약 5억 3천만년 전)과 캐나다 록키 산맥에 있는 버제스셰일 동물군(약 5억 2천만년 전)이 있다. 이곳에서 오늘날 지구에 살고 있는 거의 모든 동물이 화석으로 발견된다. 예를 들면, 해면동물, 산호, 완족동물, 삼엽충을 비롯한 다양한 절지동물, 연체동물, 극피동물, 어류를 포함한 척삭동물 등이다. 이 화석군들로 인해 캄브리아기의 바다 생물계가 매우 복잡하고 다양하였음을 입증해준다.
/ 서대문자연사박물관
“ 고인이 된 스티븐 제이 굴드Stephen Jay Gould는 베스트셀러인 『원더풀 라이프Wonderful Life』에서 차이점에 초점을 맞추었다. 그는 버제스 동물을 멸종한 체제body plan를 기록한 "기이한 경이"라고 보았다. 그가 선호한 사례는 오파비니 아Opabinia였다. 몸길이 약 4~7센티미터에 눈이 5개이고, 끝에 발톱이 달린 유연한 긴 주둥이를 지닌 동물이다(<그림5-10>). ”
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 p.162, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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서대문자연사박물관에 전시되어 있는 오파비니아 모형 입니다. 눈이 5개나 있는 것도 놀랍지만 확실히 에디아카라기 생물군보다 역동적인 모습을 갖추고 있어요.
1972년 해리 워팅턴Harry Whittington이 학회에서 슬라이드를 넘기며 오파비니아의 복원도를 공개했을 때 객석에서 과학자들의 폭소가 터져나왔다고 합니다. 이 일화는 스티븐 제이 굴드의 『원더풀 라이프Wonderful Life』에 자세히 묘사가 되어 있다고 해요. 관련해서 책을 참고하면 좋을 듯 합니다.
오파비니아 모형을 보니 느낌이 확 오네요. 눈이 5개가 있으면 더 잘보였을수도 있는데 현재 대부분의 생명체의 눈이 2개씩인걸 보면 5개보다는 2개가 더 효율적인 방향이었나봅니다.
갑자기 생각이 난건데, 아주 오래전에 KBS에서였나... 캄브리아기 시대의 화석을 재현한 다큐멘터리를 봤었어요. (당시만 해도 참신한 영상기술이었죠) 그중에서 이름이 특이해서 지금까지 기억하는 생명체가 있는데 '아노말로카리스'라는 포식자에요. 근데 그 아노말로카리스가 낱눈이 30,000개로 구성된 3cm 크기의 겹눈을 가지고 있었다고 해요. 현생의 잠자리의 낱눈이 28,000개 정도 된다니 외형이 비슷했을까요?
“ 세부적으로 보면 신기하지만, 오파비니아는 절지동물의 것과 아주 흡사한, 단단한 유기물 겉뼈대로 덮여 있고, 몸마디로 이루어진 몸을 지녔다. 캄브리아기 암석의 다른 화석들도 이런 낯섦과 친숙함의 조합을 보여주며, 그것들을 종합하면 우리가 절지동물이라고 여기는 체제body plan가 어떻게 출현하게 되었는지가 드러난다. 따라서 캄브리아기 화석의 관점에서 보면, 살아 있는 절지동물은 더 폭넓은 캄브리아기 계통의 (매우 성공한!) 생존자라고 볼 수 있다. 그리고 절지동물이 그렇다면, 다른 동물 문들도 마찬가지다. 캄브리아기 화석은 동물의 체제가 형성되어 가던 시기의 한 장면을 보여준다. ”
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 162-163쪽, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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“ 점점 늘어나는 방대한 유전정보를 저장할 염색체를 갖춘 진핵생물은 생화학적 혁신의 새로운 시대를 열었다. 그들은 원핵생물들이 만들지 못하는 분자들을 만들어냈다. 여러 계통의 세포들이 커다란 중합체들을 합성하기 시작했다. 초기에 이루어진 혁신 중 하나는 키틴(chitin)이다. 키틴은 단백질 모체(matrix)에 다당류 사슬이 결합된 구조로 생물의 껍질을 이루는 물질이다. 키틴은 매우 다양한 무척추동물들의 구조를 지탱해준다. 절지동물, 즉 모든 곤충과 거미와 갑각류의 외골격이 키틴으로 되어 있다. 또한 키틴은 달팽이나 대합같은 연제동물과 가리비 같은 완족류의 껍질과 관자(hinge)와 강모를 이루는 물질이다. 균류나 심지어 녹조류의 세포벽에도 키틴이 들어 있다. 이 사실은 키틴이 진핵생물들의 공통 조상이 최초로 합성한 중합체일 가능성이 높음을 시사한다. 바늘 모양의 외골격은 아크리타크의 특징이다. 척추동물에서는 케라틴이 키틴과 거의 같은 역할을 담당한다. 케라틴은 단백질 중합체로 머리카락과 손톱, 발굽과 뿔, 거북 등딱지, 그리고 수염고래의 '고래수염'(whalebone)을 이루는 물질이다.
일부 선구적인 식물(들)은 다당류인 셀룰로오스를 생산하기 시작했다. 얼마 후 등장한 식물들은 리그닌(lignin)을 합성했다. 리그닌은 셀룰로오스 섬유를 접합하여 목질을 만드는 접착제이다. 푸른 나뭇잎이 태양을 향할 수 있도록 받쳐주는 것은 셀룰로오스와 리그닌이다. 이 두 물질은 현재 지구 전체 진핵생물 구성물질 총량의 50퍼센트를 차지한다.
진핵생물이 초기에 이룬 또 하나의 생화학적 혁신은 탄산칼슙과 인산칼슘을 유기분자들 속으로 끌어들인 것이다. 산호초들, 도버 해협의 흰 절벽, 그리고 백악 퇴적층은 그 활동이 원생생물들 사이에서 얼마나 큰 규모로 일어났는지를 증명한다. 이 '생광물화(biomineralisation) 활동에 의해 최초의 단단한 화석과, 연체동물 및 기타 해양 무척추동물의 껍질과 외골격이 만들어졌다. 훗날 등장한 척추동물의 내골격도 생광물화를 통해 만들어졌다.
이런 생화학적 혁신들 대부분은 진핵세포의 해부학적 특성과 관련해서 핵 다음으로 중요한 결정적인 혁신이 일어남으로써 야기되었을 것이다. 그 혁신은 세포막이다. 세포막은 단순한 그릇이 아니라 세포를 외부와 관련시키는 능동적인 기관이다. ”
『과학의 시대!』 p.383, 제라드 피엘 지음, 전대호 옮김
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5장 동물지구에서 다룬 동물은 에디아카라기, 캄브리아기, 오르도비스기의 동물인데요. 각각 미스테이큰포인트(중국의 윈난성도 포함), 버제스 그리고 리치먼드에서 발견된 화석들을 근거로 이야기를 전개해나갔습니다. 판형동물과 비슷했던 흐물흐물 형태의 에디아카라기 동물이 삼엽충과 같은 좀 더 딱딱해진 느낌의 캄브리아기 동물을 거쳐 조개, 달팽이와 같은 확실히 딱딱한 껍질을 가진 오르도비스기 동물로 진화해갔음을 알 수 있습니다. 한 마디로 좀 더 복잡해지고 딱딱해졌음이 특징 같네요.
지구에 남아 있는 석회암이 캄브리아기까지는 주로 조류 같은 미생물에 의해 생성되었는데 오르도비스기에 생성된 석회암에는 동물의 뼈대가 주성분인 석회암이 꽤 등장함을 설명하며 이것이 동물이 점점 뼈대를 갖추어 가고 있는 증거임을 주장했죠. 그런데 미생물이 만든 석회암과 동물의 뼈가 만든 석회암은 어떻게 구분할까 궁금해서 검색했더니 사진과 같이 표를 만들어주네요. 인공지능이 틀린 답을 주는 경우가 많아 100퍼센트 믿을 수는 없으나 논리적으로 말은 되는 것 같습니다. 집에 관련 서적들이 없어서 확인은 못했네요. 어쨌든 저자의 주장이 앞뒤가 맞음을 알 수 있네요.
전 평소에 왜 이렇게 복잡해지는 방향으로 진화를 할까 궁금했습니다. 단순해지는 방향으로 변하는 것은 진화가 아닌 퇴화일까 그런 생각도 했더랬죠. 복잡해지면 에너지를 아무래 도 많이 쓰게 되므로 에너지를 많이 생산하는 산소 호흡 생물이 대세가 된 것이겠고요. 한 때는 영역학제2법칙을 착각해서 생물이 진화하면서 복잡해지는 것은 엔트로피가 줄어드는 것인데(즉 무질서도가 줄어든) 이게 가능한가 하는 의문점을 가졌었죠. 지구가 닫힌 시스템이 아니고 태양으로부터 끊임없이 에너지를 받아들이고 있는 열린 시스템인 점과 복잡해지는 생물 자신의 엔트로피는 줄지만 자신을 둘러싼 환경의 엔트로피는 늘리고 있어서 열역학제2법칙을 위배하지 않고 있음을 간과한 것입니다. 오르도비스기가 지나면 생물들이 더 복잡해질텐데 이 점을 이해하고 진화를 바라보면 나 같은 복잡미묘한 인간이 어떻게 존재할 수 있게 되었는지 고개를 끄덕이게 됩니다.
진화라는 것은 역시 환경에 적응하기 위함이 큰 것 같아요. 지구 환경이 점차 복잡해지면서 생명체들도 조금씩 다양해지고 거기에 맞추어 대응하면서 다양한 모양으로 진화했을 테죠. 먹고 먹히는 관계에 이르러 본격적으로 감각기관이 발달하고 에너지 효율을 추구하는 양상이 더욱 두드러졌을 거에요.
지구에 생명체가 존재하게 된 놀라운 점은 골디락스 존이 형성된 것도 있지만 그 안에서 에너지가 순환할 수 있는 구조를 갖추게 되었다는 것이라고 생각해요. 일본인 우주인이 처음으로 우주에 나가 지구를 보며 지구가 하나의 큰 세포 같다고 말한 적이 있죠. 태양으로부터 에너지를 받아들여 그 안에서 순환하는 매커니즘이 자리잡았고(이것이 균형을 이룬 지점이 지구가 지금의 모양으로 생명체들을 품게 된 원인이기도 한 것 같아요) 또 에너지를 지구 밖으로 내보내기도 할 테죠. 지구와 마찬가지로 생명체 하나.. 세포 하나에도 이런 순환 매커니즘이 작동하는 것 같고요.
아래 영상에 진화와 에너지 효율에 관해서 설명이 잘 나와 있어요.
"우리의 뇌는 다른 동물보다 더 진화한 것이 아니라 그냥 다르게 진화한 것뿐입니다."
https://www.youtube.com/watch?v=NDG_0Eh3x-Y
영상을 보다 보니 ‘신체 예산’ 등 어디서 많이 들어본 개념들이 나오길래 그 동안 읽었던 뇌과학 책 어딘가에 있는 내용인가보다 했더니 <이토록 뜻밖의 뇌과학>을 기반으로 만든 동영상이네요. 이 책 그믐에서 모임했던 책이거든요. 그 때 뇌과학 책 다섯 권을 연속으로 읽었지요.
이토록 뜻밖의 뇌과학 - 뇌가 당신에 관해 말할 수 있는 7과 1/2가지 진실뇌가 어떻게 생겨났으며 왜 중요한지, 그 구조는 어떻게 되어 있으며 어떻게 다른 뇌와 함께 작동해서 우리가 경험하는 모든 것을 만들어내는지 설명하기 위해 지금까지 과학이 내놓은 성과 위에서 최선의 과학적 시선으로 뇌를 살펴본다.
책장 바로가기
저도 이 책 읽었는데 내용이 하나도 기억나지 않아요(흑흑). 북툰 영상 보면서 기억을 되새겨 봐야겠어요.
복습 ^^ 복습 ~
그믐은 너무... 너무 유익합니다...!!
'최소 작용의 원리Principle of Least Action' 은 과학 뿐만 아니라 경제 분야나 인간이 살아가는 모든 현상에 적용될 수 있는 원리라는 생각이 들었어요. 경제 활동에 참여하는 소비자나 생산자는 최소 비용으로 최대 효용을 얻는 경로를 택하려고 하잖아요. 인간이 소통하기 위해 언어를 사용할 때도 가장 적확한 단어를 사용하기 위해 단어를 선별할 것이고요.
하버드 대학 언어학 교수였던 조지 킹슬리 지프(George Kingsley Zipf, 1902~1950) 1949년 『인간 행동과 최소 노력의 원칙(Human Behavior and the Principle of Least Effort)』을 발표하며 지프의 법칙Zipf's Law을 체계화했는데요. 언어 구조의 경제성과 효율성을 설명하려 한 것으로 언어학, 데이터 과학 등 다양한 분야에서 활용된다고 합니다. 지프는 이것을 최소 노력의 원칙Principle of Least Effort으로 설명했고 최소작용의 원리의 언어학 버전이라고 할 수 있죠.
AI는 활용하는 사람에 따라 쓰임새가 다른데요. AI를 활용하다 보면 내용이나 구조를 더 정확하게 체크하기 위해 시간이 2~3배 더 걸리는 경우가 많습니다. 요즘 MZ 다음 세대에는 스스로 사고하는 능력이 없어지는 세대가 나올 수도 있다고 하죠. AI를 무분별하게 사용하다 보면 자칫 스스로 생각한다고 착각하고 스스로를 속일 수 있다는 것이죠. AI 다음 인간이 탐구해야 할 영역은..? 정재승 교수님은 '인간의 뇌' 라고 했습니다. 인간의 뇌만큼 효율적인 것이 없기 때문이라고 했습니다.
글타래
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