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[책과 생각] 다윈이 못다 푼 고리를 찾아서
기사입력 2014.04.07 오후 4:26
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<다윈의 잃어버린 세계>
[한겨레] 캄브리아기 ‘생명 대폭발’의 기원

다윈이 못다 푼 화석 발굴 과정

갑주와 골격 지닌 생명체 등장

먹이 연쇄 통해 진화로 이어져

다윈의 잃어버린 세계

마틴 브레이저 지음, 노승영 옮김/반니·2만2000원

코넌 도일의 과학모험 소설 <잃어버린 세계>에서 제목을 빌린 옥스퍼드대 고생물학 교수 마틴 브레이저의 <다윈의 잃어버린 세계>는 1859년 <종의 기원> 출간을 앞두고 서재에서 고민에 빠진 다윈의 모습을 묘사하는 소설적 구도로 얘기를 시작한다.

“설명이 안 돼…. 도무지 설명이 안 돼.” 자연선택에 의한 생명진화론을 정립하고도 30년간이나 출판을 망설여 오다, 비슷한 결론에 도달한 앨프레드 러셀 월리스의 편지를 받고 더는 미룰 수 없게 된 상황에서도 다윈을 머뭇거리게 만든 설명되지 않는 그 무엇. 그것은 지구 역사에서 생명체 등장이 폭발적으로 이뤄졌음을 보여주는 화석들이 대량으로 발견되는 이른바 ‘캄브리아 대폭발’ 이전의 선캄브리아기 지층에서 생명의 흔적이 감지되지 않는다는 것이었다.

45억6000만년에 이르는 긴 지구 역사에서 5억4200만년 전에 시작되는 캄브리아기에 들어서 불과 수백만년 동안 마치 ‘빅뱅’처럼 엄청난 생명체 화석들을 쏟아내기까지 30억 년이 넘는 긴 생명역사에서 그 흔적이 탐지되지 않는다면, 생명체 진화는 자연선택에 따라 오랜 세월에 걸쳐 서서히 점진적으로 일어난다는 다윈의 진화론은 치명적인 약점을 안게 된다. 지구 진화역사의 약 90%를 차지하는 기나긴 선캄브리아기의 화석 공백, 이것이 바로 다윈 진화론의 ‘잃어버린 세계’다. 이 공백을 메우지 못하면 캄브리아 대폭발을 신의 뜻에 따른 생명창조의 증거라고 들이댈 창조론자들의 거친 공세를 피할 수 없게 된다.

다윈이 빠져나갈 수 있는 길은 두 가지. 선캄브리아기에도 생명체는 무수히 출현했고 자연선택에 따라 진화했지만 화석으로 보존되지 못했다고 하든지, 화석으로 남아 있는데도 인간이 아직 그것을 발견하지 못했다고 주장하는 것이다. 멘델의 유전법칙이 발표되기 전이었고, 17세기에 발명된 현미경은 그가 세상을 떠날 무렵에야 제대로 활용되기 시작했다.

과학기술의 발달과 함께 다윈의 ‘잃어버린 세계’의 공백은 그 뒤 대부분 메워졌다. 과학자들은 현미경으로만 관찰할 수 있는 아주 작은 화석인 ‘미(微)화석’ 연구를 통해 “진화사의 약 90%(선캄브리아기)가 대부분 세포의 형성을 준비하는 시기”였다는 사실과 선캄브리아기에도 수많은 생명체들이 나타나 진화과정을 거쳤다는 사실을 밝혀냈다.

책은 바로 다윈이 남겨 놓았던 그 공백을 메워가는 과정을, 화석발굴 현장과 성과를 다투는 과학자들, 관련 에피소드들을 엮어 흥미진진하게 풀어간다.

이야기는 캄브리아기 화석의 총아, 삼엽충 ‘팔로타스피스’ 발견에서부터 시작해 10억여년 전 역사까지 거슬러 올라간다. 사람들은 ‘방패’라는 뜻을 지닌 팔로타스피스의 등장과 함께 선캄브리아의 ‘암흑시대’가 비로소 끝났다고 믿었다. 그 믿음은 <종의 기원>이 출판된 뒤 한 세기나 지속됐다. 하지만 삼엽충 등장 전에도 선인장 모양의 칸켈로리아, 작은 완족동물 알다노트레타 등 딱딱한 껍데기를 지닌 생명체가 등장해 진화한 사실이 확인됐다. 워낙 작아 다윈 시대에는 발견할 수 없었다.

딱딱한 껍질과 골격은 캄브리아 대폭발이 어떻게 일어났느냐는 문제와 밀접하게 얽혀 있다. 생물들은 왜 껍질과 골격을 갖게 됐을까?

두 가지 설이 있다. 하나는 눈의 진화요, 다른 또 하나는 이빨의 진화다. 눈은 처음엔 다른 생명체를 잡아먹는 도구가 아니라 약자가 포식자로부터 자신을 보호하기 위한 도구였다. 가장 먼저 눈을 지니게 된 원시 삼엽충이 진화에 가장 유리한 고지를 점령했고, 번성했다. 다른 생명체들도 그 뒤를 따랐다. 적을 발견하고 재빨리 몸을 숨기거나 도망치기 위해 골격을 만든 생물체들도 나타났다.

브레이저는 이빨 쪽에 더 무게를 둔다. 식물 등장 뒤 동식물 영양분을 획득하기 위해 이빨과 골격·근육을 진화시킨 동물의 등장과 함께 삼엽충 등은 그 이빨의 희생물이 되지 않으려고 구멍을 파거나 딱딱한 껍질이라는 방패로 몸을 감쌌다. 포식자와 피포식자가 거의 동시에 갑주와 골격으로 무장한 것이다. 이로써 먹이사슬이 만들어졌다.

갑주와 골격을 지니고 땅굴을 파기 시작한 생명체들의 등장은 캄브리아 대폭발의 단초가 된다. 해면과 해파리 등은 그들이 바다 밑바닥을 휘저어 만든 세균 수프를 마음껏 먹고 번성했고, 그들의 번성은 먹이연쇄를 통해 다른 수많은 생명체들의 등장과 진화로 이어졌으며, 결국 지구 생태계를 바꾸고 기후변화에도 영향을 끼쳤다.

한승동 기자sdhan@hani.co.kr

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