[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 2부

“ 고생물학자들은 강원도 태백, 영월, 평창, 정선으로 둘러싸인 태백산 분지에서 바다 냄새를 맡는다 약 5억 년 전 고생대 캄브리아기 때 이곳은 끝없이 펼쳐진 얕은 바다였다. 해안에는 따가운 햇볕에 졸여진 소금 결정이 반짝였고, 바다 속에는 삼엽충들이 조개와 오징어의 조상 사이로 꾸물꾸물 돌아다녔다. 5억 년은 얼마나 먼 과거일까. 길이로 환산해보면 감이 온다. 1년이 1cm라면 5억 년은 5,000km, 서울에서 인도네시아 자카르타까지 거리이다. 요즘 학생들에겐 1원과 서울의 중형 아파트 값으로 비교하는 편이 쉽다는 지질학 교수도 있다. 삼엽충은 무려 3억 년 동안 지구에 존재했다. 인류가 침팬지 조상에서 갈라져 나온 이후 기간의 60배에 이른다. 따라서 삼엽충을 두고 까마득한 과거에 살았던 원시적 벌레 취급을 하면 곤란하다. 저명한 삼엽충 연구자이자 저술가인 리처드 포티의 말처럼 “인류가 산 기간은 삼엽충이 산 기간의 0.5%에 불과한데 어떻게 그들에게 원시적이란 꼬리표를 붙일 수 있을까.” ”

“ 강원도 태백시 동점동 구문소는 천연기념물로 지정된 고생대 초기의 생물화석 보고이다. 고생대 캄브리아기에서 오르도비스기(4억 6000~5억 4000만 년 전) 사이 태백산 분지에 쌓인 약 1,200m 두께의 퇴적층 가운데 최상부에 가까운 곳이다. 지층이 비스듬히 누워 있어 여기서 남동쪽으로 갈수록 과거로 거슬러 오른다. 태백시가 짓고 있는 고생대 자연사박물관 터 옆을 흐르는 황지천변에 짙은 회색의, 펄이 굳은 셰일이 깔려 있다. 단단한 암석 표면에서 완족류와 두족류와 함께 세 쪽으로 나뉜 몸과 빗살무늬의 마디가 선명한 삼엽충 화석을 어렵지 않게 발견할 수 있다. 이곳은 태백산 분지에서도 화석이 가장 풍부한 곳이다. 얕은 바다였기 때문에 삼엽충과 함께 필석류, 완족류, 조개류, 복족류, 두족류, 개형충 등 다양한 동물 화석을 찾아볼 수 있다. 하류로 50m쯤 내려가면 암반이 흰 백운암으로 바뀐다. 셰일층보다 약 1000만 년쯤 전에 퇴적한 석회암의 일종이다. 층층이 가지런하게 쌓인 백운암을 마구 헤집어놓은 수많은 저서생물의 흔적과 마른 논바닥처럼 갈라지거나 물결이 남긴 자국 화석이 당시 환경을 말해 준다. 최덕근 서울대 지구환경과학부 교수는 “구문소는 적도의 태양 아래 증발이 많고 바닷물이 짠 조간대의 특성을 보여 오늘날의 페르시아만과 비슷하다.”고 설명한다. ”

“ 세계가 눈으로 보도록 만들어져 있다거나 눈이 세계에 볼 것이 아주 많다는 데에서 비롯된 필연적인 결과물이라는 말에는 굳이 의문을 제기할 여지가 없어 보인다. 하지만 잠시 생각해보면 시각의 필연성을 그다지 확신할 수 없게 된다. 세계는 그것을 묘사하는 데 쓸 수 있는 다른 신호들로 가득하다. 가령 미묘하고도 어디에나 존재하는 화학신호들인 냄새와 시각만큼, 아니 그보다 더 형태를 예민하게 포착하는 촉각이 있다. 촉각은 착시효과를 낳는 그림이나 위장에 현혹되지 않으니까 말이다. 눈이 아예 발달하지 않은 세계를 말이다. 그 세계에서는 다른 감각들이 주변세계를 파악하는 일을 대신 떠맡고 있을 것이다. 그것은 접촉의 세계, 더듬이의 세계, 포옹이 한번 흘깃 보는 행위를 대신하고도 남는 세계일 것이다. 우리는 금방 사라지는 분자를 가장 잘 포착하도록 조율된 기관들이 선택되는 쪽으로 진화 과정이 진행될 거라고 상상할 수 있다. 지금도 우리는 나방이 어디선가 불어온 바람에 담긴 아주 미량의 페로몬을 감지하여 이성을 찾아 몇 킬로미터에 걸친 사랑의 비행에 나선다는 것을 알고 있다. 보지 못하는 세계에서는 그런 자극에 대한 감수성이 선택되고 더 다듬어질 것이다. 그곳은 우리의 거친 감각이 상상할 수 없을 정도로 섬세하고 민감한 세계일 것이다. ”

“ 의식을 지닌 동물은 이 가장 감각적인 환경의 어디에서나 촉감과 냄새의 언어를 활용할 것이다. 아름다움은 청각이나 촉각이나 후각으로 표현될 것이다. 시는 눈의 헤아릴 길 없는 신비나 한없는 깊이를 찬미하지 않을 것이며, 머리카락을 비단결에 비교하지도 않을 것이다. 시각적 비유는 무의미할 테니까. 피부의 감촉은 극도로 성적인 자극이 될 것이고, 자연선택은 더 정교한 향내와 유인하는 화학물질들을 선호할 것이다. 그리고 그런 것들은 우리가 오직 상상 속에서만 떠올릴 수 있는 언어를 발달시킬 것이다. 거기에는 향기의 교향악이 있을지도 모른다. 사향 냄새로 가득한 모차르트 교향악이 말이다. 소설가는 후각적 이야기를 짓고, 시인은 냄새의 소네트를 지을지 모른다. 조각은 오직 수억 년에 걸친 촉각의 진화를 거친 손가락만이 구분할 수 있는 온갖 미묘한 형상들을 담아낼 것이다. 아마도 ‘맹목적이다’ 같은 단어는 없으리라. 그래서 나는 빛이 필연적으로 정교한 시각을 낳았다고 믿지 않는다. 그것은 그저 이 행성의 생명이 취한 특정한 경로, 단세포 생물의 단순한 감광성이 정교해지고 개선됨으로써 빚어진 결과일 뿐이었다. 삼엽충의 눈은 가능한 대안들 가운데 하나의 특정한 진화가지가 선택되었음을 보여주는 확실한 증거다. 바로 세계를 볼 수 있도록 한 혁신의 산물이다. 이 문턱은 일단 건너고 나면 결코 잊을 수 없다. 설령 일부 동물들-삼엽충을 포함하여-은 어둠 속에서 더듬는 쪽을 선호하여 시각을 잃기도 했지만 말이다. 최근에 실험실에서 연구하는 과학자들이 동물이 배아에서 성체로 자랄 때 다양한 기관들의 발달순서를 전반적으로 통제하는 유전자들을 찾아냈다. 이 주조정을 담당한 것이 혹스HOX 유전자들이다. 비슷한 유전자들이 메뚜기의 머리 위치뿐 아니라 어류(또는 캥거루, 또는 인간)의 머리 위치까지 조절한다니 놀랍기만 하다. 이 유전자들의 기원에 관한 기억은 최초의 동물들이 발달한 선캄브리아대에 이미 사라졌지만, 우리 몸의 무의식 아주 깊은 곳에는 남아 있다고 할 수 있다. 우리는 삼엽충과 유전암호를 화석에서 직접 얻을 수는 없으며, 앞으로도 그럴 것이다. 하지만 우리는 삼엽충의 발달이 현생동물들에서 파악할 수 있는 혹스 유전자와 비슷한 유전자들의 통제를 받았을 거라고 확신할 수 있다. ”

“ 눈은 이 고대 명령문 집합의 일부다. 어류나 파리나 인간에게서 눈을 만들도록 하는 자극은 똑같은 것인 듯하다. 배아에서 세포들이 발달할 때, 눈의 분화가 시작되는 시점이 있다. 처음에 일단의 세포 덩어리가 분열을 되풀이하기 시작한다. 최종산물은 전혀 다를 수 있지만-곤충의 눈은 겹눈이고 척추동물의 눈은 수정체를 하나 지닌 눈이다- 그 자극, 다시 말해 ‘눈을 만들어라!’라는 명령은 모든 동물에게 공통적인 것일 수 있다. 그 유전자들의 심층언어는 생물들의 바벨탑을 통해 이해될 수 있는 생물설계의 에스페란토어다. 심층에 자리한 그 유전자들은 생물세계를 지금처럼 풍성하게 만든 생명의 놀라운 증식보다 더 앞선 조직원리가 있었음을 시사한다. 이 심층구조를 이해하려면 차이점들을 배제시키고 조상의 공통점을 찾아야 한다. 눈이 바로 그렇다. 아마 이 눈들의 민주주의는 축축한 흙과 돌 밑에서 우글거리고 있는 쐐기 모양의 머리를 한 작은 생물인 편형동물만큼 역사가 오래된 것일 수도 있다. 많은 독자들은 M.C. 에셔의 끝없이 줄어드는 대칭적인 문양들로 이루어진 그림 가운데 편형동물이 상징으로 쓰였음을 알고 있을 것이다. 그의 그림에서 편형동물들은 서로 얽혀서 일종의 귀류법에 도달할 때까지 점점 더 작아지는 기하학적 문양을 그리면서 무한회귀를 한다. 그 그림은 첨단 생물학 교실의 벽에 흔히 붙어 있곤 한다. 그 편형동물은 놀란 표정을 짓고 있으며 - 눈을 통해 그렇게 표현되어 있다 - 그렇게 절묘한 기하학적 실습대상이 되었으니 그럴 만도 하다. 많은 생물학자들은 편형동물(아니 더 정확히 말하자면 몇 종류의 편형동물들)을 가장 고등한 동물들의 공통조상과 가까운 곳에 놓는다. 따라서 삼엽충과 기관사의 공통조상은 작은 안점을 지닌 작고 납작한 무척추동물일지 모른다. 그리고 편형동물의 눈을 만들라는 명령문은 우리의 눈을 만들라는 명령문과 같은 것일지 모른다. 따라서 당신이 자신의 눈으로 삼엽충의 눈을 바라볼 때, 당신은 수억 년에 걸쳐 있는 시각의 친족관계를 인식하게 된다. 삼엽충이 찡긋 하고 공모의 눈짓을 할 수 없다는 것이 유감이다. 삼엽충은 생물이 처음으로 빛에 민감한 세포를 갖게 된 순간 - 지질시대로 볼 때 순간 - 을 상기시킨다. 그 뒤에 그런 세포들이 복잡해지고 늘어나는 과정을 거쳐 우리의 시각 우위의 세계를 위한 발생 청사진이 영구적으로 자리를 잡았다. 시각은 실현된 가능성이 되자마자 틀림없이 그것의 소유자에게 특수한 이점을 제공했을 것이다. 형태만으로도 먹이를 식별할 수 있었고, 적이 다가올 때 생기는 그림자를 볼 수 있었다. 시각에는 더 미묘한 움직임을 감지함으로써 세계를 더 명확히 볼 수 있는 이점이 있었던 것이 분명하며, 그 이점은 더 뛰어나고 더 좋은 시각의 진화를 촉진했을 것이다. 더 나아가 짝을 유혹하기 위해 색깔을 띠는 시점에 도달했다. 색깔은 목적을 지니게 되었다.위장이라는 절묘한 속임수, 의태라는 책략, 자연의 팔레트 전체는 그로부터 나온 일종의 논리적 결과물이었을 것이다. 시각의 탄생이 없었다면, 자연세계의 색깔 그저 여기 붉은 얼룩이 있고, 저기 초록이나 노란 얼룩이 있는 식으로 아무렇게나 있었을 것이다. 비록 색깔이 많은 생물분자들의 부수적인 특징이긴 해도, 색깔에 유용한 몫을 맡기고 지구를 어떤 목적에 따라 색칠하려면 시각이 필요하다. ”

“ 삼엽충의 눈은 긴 각기둥 모양의 투명한 방해석으로 이루어져 있다. 대부분의 눈은 그런 각기둥들을 옆으로 많이 늘어세운 형태다. 다른 수십 종류의 절지동물들과 비교하면, 각기둥들은 하나하나 수정체 구실을 한 것이 분명하다. 파리의 눈이 수정체가 하나씩 있는 육각형들이 모인 벌집 모양인 것과 마찬가지로 말이다. 또는 잠자리의 눈이나 바닷가재의 눈처럼, 삼엽충은 또 다른 유형의 절지동물 겹눈을 머리에 달고 있는 셈이다. 세계의 그림을 그리기 위해서 서로 협력해야 하는 수많은 작은 시각단위들로 이루어진 눈 말이다. 구성단위는 수정체다. 특이한 점은 삼엽충의 수정체가 암석을 만드는 광물로 이루어져 있다는 것이다. 따라서 삼엽충이 돌처럼 당신을 응시한다는 말은 결코 과장이 아니다. 셰익스피어의 가장 기이한 희곡인 <템페스트>에 나오는 기이한 대목이 떠오른다. 물속 다섯 길 아래 그대의 아버지가 누워 있네 그의 뼈는 산호가 되었고 그의 눈은 진주가 되었지 그의 어떤 것도 사라지지 않네 바다의 부침을 겪으면서 귀중하고 기이한 무언가로 변해갈 뿐. 삼엽충의 시대로 거슬러 여행하는 것이 바다의 역사적 부침을 경험하는 것이라면, 우리가 경험하는 것들 중에 삼엽충의 석회질 눈보다 더 기이한 것이 또 있을까. 그리고 진주는 화학적으로 볼 때 삼엽충의 깜박이지 않는 수정체와 똑같다. 진주도 탄산칼슘의 또 다른 형태니까. 비록 진주는 빛을 투과하기보다는 절묘하게 반사하지만, 셰익스피어의 글귀에서 묘한 느낌을 받는 이유는 그가 불투명한 진주를 통해 시신이 변했음을 시사했기 때문이다. 죽었지만 보고 있다고 말이다. 삼엽충은 방해석 수정체들의 모자이크인 눈으로 수중세계를 보았다. 죽은 뱃사람과 달리, 삼엽충의 돌 같은 눈은 살아 있는 암석을 매개로 세상을 읽어낸다. ”

“ 이들의 눈은 렌즈, 즉 수정체로 방해석을 쓴다. 참으로 신기한 일이 아닐 수 없다. 방해석은 원래 복굴절로 유명한 광석이다. 글씨를 방해석을 통해서 보면 두 개로 나뉘어 보인다. 빛은 횡적 파동인데 진행방향에 수직인 모든 방향으로 진동한다. 이중 서로 수직이 되는 두 방향이 방해석에서 굴절되는 정도가 달라 잘못 인쇄된 글씨처럼 이중으로 겹쳐 보이는 것이다. 그러나 오직 특정한 방향으로 들어오는 빛만은 복굴절이 일어나지 않는데 방해석의 결정이 형성되는 결정축 방향이 그것이다. 물론 이게 가능하려면 방해석 렌즈를 그 기하학적 방향에 맞추어 자라게 해야 한다. 그리고 삼엽충은 5억 년 전에 그렇게 했다. 그것도 하나가 아니라 모든 낱눈마다 그렇게 만들어낸다. 삼엽충은 절지동물처럼 여러 개의 낱눈이 모인 겹눈을 가지고 있는데 이 수천 개의 낱눈의 렌즈를 모두 빛이 들어오는 방향과 방해석렌즈의 결정축을 맞추어 만들어낸 것이다. ”