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어... 안녕하세요, 여러분. 오늘은 챕터 3, "모든 일에는 이유가 있는 건 아니야"에 대해서 한번 이야기해볼까 해요. 그러니까, 세상이 우연과 혼돈으로 가득 차 있을 때, 왜 우연성이 그렇게 중요한지에 대한 이야기인데요.
다윈 아저씨, 아시죠? "종의 기원"에서 그 복잡한 생명체들이 막 엄청나게 빵 터져 나오는 걸 보면서, 야... 진짜 단순한 시작에서 이렇게 아름다운 형태들이 나올 수 있구나, 감탄했잖아요. 근데 시작은 진짜 단순했어요. 지구 역사 대부분 동안 생명체들은 그냥 단세포 생물로 꼼짝도 안 하고 있었거든요. 그 멋진 난초나 문어, 까치, 목련, 하이에나, 인간... 이런 애들이 나오려면 엄청난 행운이 필요했던 거예요. 그냥 흔한 행운 말고, 진짜 몇십억 년에 한 번 나올까 말까 한 그런 행운 말이죠.
한 20억 년 전까지만 해도 지구에 있던 모든 생물은 핵도 없는 단순한 단세포, 그러니까 박테리아나 고세균 같은 거였어요. 그러다가, 진짜 이유는 모르겠지만, 어느 날 어떤 박테리아가 다른 단세포 안에 쏙 들어가 버린 거예요. 그 박테리아가 나중에 미토콘드리아가 된 거죠. 우리 세포의 에너지 공장 있잖아요. 바로 그 순간, 모든 게 바뀐 거예요. 나무부터 풀, 달팽이부터 인간까지, 앞으로 나타날 모든 복잡한 생명체는 그 우연한 미생물 합병 덕분에 존재하는 거거든요.
아니, 인간이라는 엄청난 역사가 알고 보면 현미경으로나 볼 수 있는 사고에서 시작됐다는 게 좀 그렇잖아요? 딱 한 번, 20억 년 전에 일어났고, 그 뒤로는 다시는 안 일어났대요. 어쩌면, 진짜 최고의 우연일지도 몰라요.
우리 종의 역사를 쭉 따라가 보면, 비슷한 놀라운 이야기들이 진짜 많아요. 우리 존재 자체가, 그리고 지금 우리가 사는 방식이 우연적이고, 임의적이고, 그래서 불안정하다는 걸 확실히 보여주죠. 심지어, 우리가 왜 알을 안 낳는지도 알고 보면 한 1억 년 전에 땃쥐 같은 동물이 레트로바이러스에 감염된 것 때문일 수도 있대요. 그게 태반 진화로 이어지고, 결국에는 새끼를 낳게 된 거죠. 우리 인생 이야기는 수많은 작가가 참여한, 인간도 있고 인간 아닌 것도 있고, 아주 멀리 떨어진 과거까지 뻗어 나가는 협업 작품 같은 거예요. 그런데 그 옛날, 아주 작은 우연한 사고 하나만 없었어도 우리는 아예 존재하지 않았을 거예요.
이렇게 진화 역사를 쭉 훑어보면서 느껴지는 아찔한 취약함이 지금 우리 삶과는 좀 동떨어져 보일 수도 있지만, 우리 사회는 진짜 매 순간, 매년 임의적인 것들에 의해서 바뀌거든요. 세상이 서로 연결되어 있어서, 뭘 하나 바꾸면 모든 게 변하잖아요. 그래서 겉보기에는 아무 의미 없는 조정이 진짜 엉뚱하고 예상치 못한 방식으로 나타날 수도 있는 거죠.
저는 연구 때문에 2011년부터 마다가스카르에 자주 갔었는데요. 몇 년 전에 길거리 음식 가판대에서 새로운 음식이 팔고 있는 걸 봤어요. 바로 마모크렙스, 그러니까 대리석 가재라는 건데요. 한 15년 전에 처음 들어왔는데, 지난 10년 동안 완전히 장악해 버렸어요. 진짜 어디에나 있는 거예요. 근데 여기서 미스터리가 하나 있어요. 도대체 어디서 온 걸까요?
과학자들도 확실히는 모르지만, 가장 유력한 가설은, 아니 믿기 힘들겠지만, 1995년에 독일 애완동물 가게 수족관에서 암컷 가재 한 마리가 갑자기 돌연변이를 일으켜서 새로운 종이 생겨났다는 거예요. 이유는 아직도 미스터리인데, 그 애완동물 가게 가재가 갑자기 이상하게 변한 거죠. 보통 염색체가 두 세트 있어야 하는데, 세 세트나 있었대요. 게다가 수컷 가재 없이도 임신을 할 수 있었대요. 이 돌연변이 마모크렙은 갑자기 무성생식을 할 수 있게 되어서, 유전적으로 똑같은 알을 낳은 거예요. 그 뒤로 태어난 모든 마모크렙은 암컷이었고, 원래 돌연변이 엄마의 유전적 복제본이었죠. 혼자서 번식할 수 있는 이상한 능력 때문에 마모크렙 한 마리만 있어도 개체 수가 엄청나게 늘어날 수 있었던 거예요. 마다가스카르에서처럼요.
마모크렙은 벼를 엄청나게 먹어 치우는 침입종이거든요. 그런데 엄청나게 많아지면서 예상치 못한 이점도 가져다줬대요. 마다가스카르 인구 대부분이 영양실조인데, 비싼 단백질을 섭취하기가 어렵잖아요. 그런데 가재가 엄청나게 많아지면서 싸고 꾸준하게 맛있는 영양분을 공급해 주고 있는 거예요. 그리고 마모크렙이 주혈흡충증을 옮기는 민물 달팽이를 잡아먹는 것 같대요. 그 기생충 때문에 섬에서 수백만 명이 고통받고 있거든요. 마다가스카르 쌀 생산량은 줄었지만, 3천만 명은 새로운 영양 공급원을 얻었고, 수백만 명의 아이들이 기생충 때문에 죽을 확률이 줄어들었대요. 이 모든 게 1995년 어느 날 독일 애완동물 가게에서 일어난 단 하나의 유전적 돌연변이 때문인 거죠. 진짜 신기하지 않아요?
더 이상한 건, 과학자들이 유전적으로 똑같은 마모크렙 두 마리를 똑같은 환경에 넣어놓고 키웠는데, 진짜 놀라운 일이 벌어졌대요. 유전적으로 똑같은 복제본이고, 똑같은 환경에서 자랐는데도, 새끼들이 엄청나게 다르게 자란 거예요. 작가 마이클 블래스트랜드가 쓴 것처럼, 어떤 딸 가재는 다른 가재보다 스무 배나 더 크게 자랐대요. 전체적으로 봤을 때도 개체마다 장기에도 차이가 있었고, 행동도 엄청나게 달랐대요. 어떤 개체는 437일 만에 죽었는데, 다른 개체는 두 배 넘게 살았대요. 유전적으로나 환경적으로나 이 엄청난 차이를 설명할 수가 없었던 거죠. 도대체 왜 그런 걸까요? 아무도 몰라요. 후성유전학 때문일 수도 있지만, 과학자들도 진짜 어리둥절해하고 있대요.
무작위적인 변동이 시간과 공간을 넘어서 예상치 못한 기회를 만들어내기도 하고, 엄청난 재앙을 불러오기도 하는 거죠. 아니면 둘 다일 수도 있고요. 마다가스카르 사람들의 삶은 아주 멀리 떨어진 독일에서 오래전에 죽은 가재 한 마리의 돌연변이 때문에 바뀐 거예요. 그 뒤에는 어떤 거대한 계획도 없었어요. 그냥 우연한 유전적 실수였고, 그 결과가 우리 삶이 서로 연결되어 있기 때문에 엄청나게 커진 거죠. 예측 불가능한 우연성 앞에서 우리가 할 수 있는 최선은 그냥 어깨를 으쓱하고 스코틀랜드 생물학자 다아시 톰슨이 했던 말, "모든 것은 그렇게 될 수밖에 없었기 때문에 그렇게 된 것이다"라고 하는 수밖에 없는 것 같아요.
그런데 우리는 계속해서 "모든 일에는 이유가 있다"는 말을 듣잖아요. 이렇게 위로가 되는 신화 만들기는 우리가 인지적인 실수를 하게 만들어요. 세상을 이해하려고 하면서 질서 있는 패턴에 억지로 끼워 맞추려고 하다가 현실을 잘못 판단하게 되는 거죠. 예를 들어서, 우리는 운의 역할을 축소하는 경향이 있어요. 운이라는 단어는 무작위적인 것과 우연적인 것이 우리 삶과 교차하는 걸 설명할 때 쓰는 단어잖아요. 전 세계 부자들이 천재라서 돈을 벌었을 거라고 믿는 것도 흔한 실수예요. 조금만 자세히 보면 그런 신화는 금방 무너지거든요.
지능, 기술, 노력 같은 대부분의 인간적인 특징은 정규분포를 따르거든요. 종 모양으로 생긴 곡선 있죠? 그런데 부는 정규분포를 따르지 않아요. 파워 법칙이나 파레토 분포를 따르는데, 소수의 사람들이 전 세계 부의 엄청난 부분을 차지하고 있대요. 키가 다섯 배 더 작거나 다섯 배 더 큰 어른은 절대 볼 수 없지만, 지금 가장 부자인 사람은 일반 미국인보다 백만 배 이상 더 부자래요. 그러니까, 당신보다 아주 조금 더 똑똑한 사람이 당신보다 백만 배나 더 부자가 될 수도 있다는 거죠. 그냥 조금 더 부자가 되는 게 아니라요. 이게 바로 "팻 테일"이라고 불리는 세상인데, 나심 니콜라스 탈레브가 "블랙 스완"이라는 책에서 생생하게 묘사했죠.
그런데 만약 엄청난 부가 재능 때문이 아니라, 운이라고 부르는 무작위적인 요인 때문이라면 어떨까요? 최근 연구에서 물리학자들이 경제학자와 함께 가짜 사회를 만들어서 컴퓨터 모델링을 했대요. 그 가짜 사회에서는 재능 있는 사람들의 분포가 현실과 비슷하게 설정되어 있었대요. 그 가짜 세상에서 재능도 중요하지만, 운도 중요하게 작용하도록 설정한 거죠. 그런데 시뮬레이션을 계속 돌려보니까, 가장 부자인 사람은 절대 가장 재능 있는 사람이 아니었대요. 오히려 평균 정도의 재능을 가진 사람이 대부분이었대요.
왜 그랬을까요? 80억 명이 넘는 세상에서 대부분의 사람들은 중간 정도의 재능을 가지고 있잖아요. 종 모양 곡선에서 가장 넓은 부분이 바로 중간 부분이잖아요. 운을 벼락이라고 생각하면, 벼락은 아무 데나 막 떨어지잖아요. 그런데 숫자가 많으니까, 엄청나게 재능 있는 천재들보다는 중간 정도의 재능을 가진 수십억 명의 사람들한테 벼락이 떨어질 확률이 훨씬 더 높은 거죠. 연구자들은 "우리의 결과는 '순진한 능력주의'라는 패러다임의 위험성을 보여준다... 왜냐하면 성공의 결정 요인 중에서 무작위성의 역할을 과소평가하기 때문이다"라고 결론지었어요. 억만장자 중에는 재능 있는 사람도 있겠지만, 모두 운이 좋았던 거예요. 그리고 운은, 당연히, 우연의 산물이죠. 탈레브, 던컨 와츠, 로버트 프랭크는 성공이 만들어지면 이유를 거꾸로 추론하는 경향이 있다고 이야기했대요. 그걸 "이야기 오류"라고 부르기도 하고, 더 흔하게는 "사후 확신 편향"이라고 부르기도 하죠. 억만장자는 재능이 있을 거라는 생각도 그런 오류 중 하나인 거예요.
그런데 만약 운이 성공에 그렇게 중요한 역할을 한다면, 운과 불운에 대해서 생각하는 방식도 달라져야 하는 거 아닐까요? 만약 당신이 능력주의 사회에 살고 있다고 믿는다면, 성공은 재능 있는 사람들에게 나눠지고 우연이나 운이 아니라, 모든 성공에 대해서 스스로에게 칭찬을 해주고, 모든 실패에 대해서 자신을 탓하는 게 당연하겠죠. 하지만 무작위적인 것과 우연이 우리 삶에 엄청난 변화를 가져다준다는 걸 인정한다면, 삶에 대한 관점이 달라질 거예요. 룰렛에서 졌을 때, 쓸모없는 실패자라고 자책하지 않잖아요. 그냥 임의적인 결과라고 받아들이고 다음으로 넘어가는 거죠. 의미 없는 우연한 결과가 서로 연결된 복잡한 세상에서 나온다는 걸 인정하면 힘이 생기고 자유로워져요. 우리는 모두 성공에 대한 칭찬은 조금 덜 하고, 실패에 대한 비난은 조금 덜 해야 해요.
우리는 특히 무작위적인 불행을 마주했을 때 가짜 설명을 만들어내고 거기에 매달리는 경향이 있어요. 암에 걸리거나 교통사고를 당하는 이유를 무작위성으로 쉽게 받아들일 수가 없거든요. 나쁜 소식에는 뭔가 이유가 있어야 말이 되잖아요. 고통의 진짜 이유를 알아내지 못하면 불행에서 벗어날 수가 없는 거예요. 의미 없는 재앙에서 의미를 찾는 거죠. "모든 일에는 이유가 있다"는 말은 직장을 잃거나, 갑자기 이별을 통보받거나, 사람들이 죽었을 때 가장 많이 듣는 위로의 말인데요. 그 말은 우리에게 의미 없는 일에서 의미를 찾도록 도와주고, 모든 것에 대한 깔끔하고 질서 있는 계획이라는 신화로 위로를 해 주지만, 사실은 아니거든요. 그냥 일어나는 일도 있는 거예요. 중요한 일, 짜증 나는 일, 끔찍한 일조차도 그냥 일어나는 거죠. 그게 바로 서로 연결된 혼란스러운 세상의 불가피한 결과인 거예요. 사고, 실수, 그리고 무엇보다 임의적인 변화가 종을 만들고, 사회를 만들고, 우리 삶의 방향을 바꾸는 거죠.
반대로, 연구에 따르면 사람들은 복권 당첨처럼 예상치 못한 좋은 일을 경험했을 때 무작위성이나 우연을 만족스럽게 받아들인대요. 그런 놀라운 기쁨의 순간에 우리는 강아지처럼 자기 생일 파티에 참석해서 왜 갑자기 닭고기랑 치즈가 이렇게 많은지 모르겠지만 그냥 맛있게 먹는 거죠.
하지만 중요한 일을 설명하려고 할 때는 무작위성이나 우연은 바로 사라져 버려요. 사람들 사이의 차이를 어떻게 설명하는지 생각해 보세요. 우리는 거의 항상 단순한 이분법에 의존하잖아요. 유전자와 환경, 성장 과정, 경험 때문이라고 생각하죠. 하지만 세 번째 가능성은 종종 무시돼요. 그 불가사의한 마모크렙처럼 우리 사이의 차이가 그냥 우연적이거나 임의적인 건 아닐까요?
행동 유전학자들은 우리 사이의 차이 중 절반 정도는 DNA 때문이라고 결론지었대요. 그렇다면 나머지 절반은 도대체 뭘까요? 킹스 칼리지 런던의 행동 유전학자 데이미언 모리스는 우리 삶의 경로는 때때로 무작위적인 우연에 좌우될 수 있다고 주장하면서 교실에 있는 쌍둥이 이야기를 예로 들었어요. "한 명은 창밖을 바라보다가 새가 날아가는 모습에 정신이 팔리고, 다른 한 명은 선생님이 시에 대해서 이야기하는 것에 푹 빠져서 시를 평생 사랑하게 되는 거죠." 그들의 대학 전공과 직업 경로는 나중에 달라지는데, 그 모든 게 창밖으로 날아가는 새 때문인 거죠.
이 추측은 과학적으로 입증되고 있대요. 겉보기에는 무작위적인 변동이 태어나기 전 뇌 발달 과정에서 시작되고, 그 작은 변화가 우리 삶의 궤적에 엄청난 영향을 미칠 수 있다는 게 점점 분명해지고 있대요. 연구자들은 유전적으로 똑같은 초파리를 똑같은 환경에서 키우면서 그들의 행동을 비교하는 실험을 했대요. 그런데도 유전되지 않은 특징에서 상당한 차이가 있었대요. 이런 차이는 신경 회로의 아주 작은 차이, 발달 과정에서 일어나는 작은 변동 때문인 것 같대요. 우리 뇌도 초파리 뇌와 비슷한 구조를 가지고 있기 때문에 인간에게 똑같은 실험을 하는 건 비윤리적이지만, 우리 뇌도 태어나기 전부터 무작위적이지만 중요한 변화를 겪을 거라고 믿을 만한 이유가 충분한 거죠. 아무리 아니라고 해도, 우리는 때때로 우연의 꼭두각시인 거예요.
많은 사람들이 이런 세상을 보는 방식에 반대하면서 철학자들이나 고민할 만한 이야기라고 주장하지만, 그냥 "소음"일 뿐이라고 이야기하기도 해요. 아마도 그런 무작위적인 변동은 시간이 지나면서 사라질 거라고 생각하는 거죠. 변화는 구조화된 패턴과 질서에 따라서 일어날 거라고 생각하는 거예요. 그렇다면 이제 핵심 질문에 답해 봅시다. 우리 세상은 우연적인 걸까요, 아니면 수렴적인 걸까요? 모든 일에는 이유가 있는 걸까요, 아니면 그냥 일어나는 걸까요?
힌두 신화, 중국 신화, 그리고 일부 아메리카 원주민의 기원 이야기에서는 거대한 거북이 등에 지구가 얹혀 있다고 하잖아요. 잘 알려진 우화에 따르면, 어떤 아이가 그 이야기를 듣고 당연히 이런 질문을 한대요. "그럼 그 거북이는 뭘 딛고 서 있나요?" 첫 번째 거북이는 두 번째 거북이 위에 서 있다고 하죠. "그럼 두 번째 거북이는 뭘 딛고 서 있나요?"라고 아이가 물으면 대답은 빠르고 확실하게 "거북이는 끝없이 계속 이어진다"라고 이야기하죠.
"거북이는 끝없이 계속 이어진다"라는 말은 설명이 계속 이어지는 무한 퇴행을 의미하는 은어가 됐대요. 우연성이 작동하는 방식도 마찬가지예요. 우연적인 세상에서 당신은 거의 무한한 사건들의 결과물이고, 당신의 존재를 만들어내기 위해서 올바른 가닥과 연결 패턴으로 배열된 거죠. 아주 작은 가닥이라도 바꾸면 당신은 사라지고 도킨스가 "태어나지 않은 유령"이라고 불렀던 존재가 되는 거예요. 아주 작은 변화만 있었어도 모든 것이 달라졌을 거예요. 우연성은 끝없이 계속 이어지는 거죠.
많은 인기 있는 책들이 인간 역사의 "만약에"라는 상상을 하잖아요. 하지만 근본적인 문제가 하나 있어요. 우리는 지구를 하나밖에 가지고 있지 않거든요. 다른 가능한 세상에 대한 가설을 테스트할 수가 없는 거죠. 시간을 되돌리거나, 사건을 약간 수정해서 다시 실행해서 역사가 어떻게 달라질지 실험할 수 있는 방법이 없어요. 우리는 그냥 추측만 할 수밖에 없는 거죠.
1998년에 "슬라이딩 도어즈"라는 영화가 나왔는데, 다른 가능한 세상을 볼 수 있다는 상상을 했어요. 영화는 헬렌이라는 여자가 런던 지하철에서 기차를 타려고 뛰어가는 장면으로 시작해요. 헬렌은 계단을 뛰어 내려가지만, 어린 소녀 때문에 잠시 막히게 돼서 아주 짧은 시간 동안 늦어지게 돼요. 헬렌이 기차에 도착했을 때, 문이 닫히고 헬렌은 플랫폼에 남게 되죠. 그러다가 영화는 15초 정도 되감기 되고 다시 시작돼요. 모든 게 똑같아 보이지만, 이번에는 소녀의 엄마가 딸을 데리고 길을 비켜줘요. 그 결과 헬렌은 문이 닫히기 직전에 기차에 타게 되죠. 영화는 헬렌이 기차를 탔을 때와 타지 못했을 때의 삶을 모두 보여주는데, 어떤 면에서는 헬렌의 삶이 완전히 달라지지만, 다른 면에서는 헬렌의 삶이 비슷한 결과로 수렴되기도 해요. 다만, 경로가 달라질 뿐이죠. 영화를 보면 우리 삶이 이렇게 흘러가는구나 하는 걸 알 수 있지만, 우리는 거의 생각하지 않잖아요. 아마도 모든 순간이 중요하다는 걸 인정하기에는 너무 힘들고 짜증 나기 때문일 거예요. 그리고 영화 제작자와는 달리 우리에게는 되감기 버튼이 없기 때문에 어떤 "슬라이딩 도어즈" 순간이 가장 중요했는지 절대 알 수 없는 거죠.
진화 생물학 연구는 "슬라이딩 도어즈"의 개념을 반영하고 있어요. 종은 진화 열차를 타든 타지 못하든 예측 가능한 패턴으로 흥망성쇠를 겪는 걸까요? 아니면 작고 사소해 보이는 변화와 사고가 궤적을 바꾸고 새로운 특성, 새로운 행동, 새로운 종을 만들어내는 걸까요? 진화 생물학은 우리에게 변화에 대해서 생각하고 평가할 수 있는 방법을 제공하는 역사 과학이거든요. 그러니까 다른 동식물의 교훈을 통해서 우리 삶과 사회가 어떻게 변하는지 이해하는 게 가치 있는 일인 거죠.
다윈의 핵심 통찰력은 자연 세계가 평균적으로 누가 생존하고 누가 죽을지를 결정하는 "선택 압력"을 만들어낸다는 것이었어요. 만약 부리가 넓은 새들이 바위 절벽에 살고 있고 좁은 틈에서만 먹이를 찾을 수 있다면, 그 틈에서 먹이를 꺼낼 수 있는 좁은 부리를 가진 새들보다 죽을 확률이 더 높겠죠. 시간이 지나면서 좁은 부리가 있는 새들은 생존하고 번식할 확률이 더 높기 때문에 "선택"되는 거예요. 먹이를 먹을 수 없는 다른 새들은 죽어가겠죠. 대대로 종은 환경에 적응하고, 만약 좁고 창처럼 생긴 부리를 가진 새가 태어난다면 진화 경쟁에서 다른 새들을 이길 거예요. 이 과정은 환경이 변하고 생존을 위한 선택 압력이 바뀔 때까지 계속되는 거죠.
진화가 말이 되려면 지구는 오래되어야 했어요. 종이 실험하고 적응할 시간이 있어야 했으니까요. 수 세기 동안 지구 나이는 5,850년 정도밖에 안 됐다는 게 주류였거든요. (1600년대에 제임스 어셔 주교는 지구가 기원전 4004년 10월 22일 오후 6시에 창조됐다고 결론지었죠.) 진화가 마법을 부리기에는 턱없이 부족한 시간이었어요. 로마도 하루아침에 만들어지지 않았는데 비둘기가 6일 만에 나타날 리가 없잖아요. 그러다가 지질학자들이 지구 나이가 이전보다 훨씬 더 오래됐다는 걸 발견하기 시작하면서 진화론이 설득력을 얻게 된 거죠.
다윈은 살아있는 동안에는 그 근본적인 메커니즘을 이해할 수 없었어요. 현미경으로나 볼 수 있는 화학 레시피가 종 내에서, 그리고 종 간에 차이를 만들어낸다는 걸 몰랐던 거죠. 하지만 다윈이 죽은 지 수십 년 후에 진화 생물학은 현대 종합설이라고 불리는 아이디어에 의해서 형성되기 시작했어요. 그건 인간 사회와 문화 변화, 그리고 종 내, 종 간의 변화를 이해하는 데 유용한 간단하지만 강력한 모델이거든요. 유기체는 돌연변이를 일으키고 무작위적인 변이가 축적되면서 문제 해결을 위한 시행착오 접근 방식의 유전적 기반이 만들어지는 거죠. (오늘날 우리는 DNA가 복제될 때 무작위적인 돌연변이가 일어난다는 걸 알고 있지만, 다윈은 DNA 이중 나선이 발견되기 71년 전에 죽었어요.) 그런 돌연변이는 부리 모양을 다르게 만들 수 있는데, 어떤 건 길고 좁고, 어떤 건 짧고 넓적하겠죠. 그러면 자연 선택이 작동하는 거예요. 더 유용한 특징을 가진 유기체는 생존하고 유전자를 다음 세대로 더 많이 전달하는 반면에, 덜 유용한 특징을 가진 유기체는 번식하기 전에 죽는 빈도가 더 높아지는 거죠.
생존자가 미래를 결정하는 거예요. 잔인하지만 효과적이죠.
하지만 생물학자들은 진화적 변화를 피할 수 없는 결과로의 부드럽고 예측 가능한 수렴으로 묘사하는 사람들과 우연에 의해서 정의되는 예측 불가능한 변화의 행진으로 보는 사람들로 나뉘어 있어요. (이런 분열은 역사, 경제학, 정치학, 사회학과 같은 분야에서도 비슷하게 나타나죠.) 변화는 얼마나 갑자기 일어날까요? 과학자들은 이 논쟁에 유머 감각을 발휘하는데요. 변화가 느리고 꾸준하게 일어난다고 주장하는 사람들은 "기어가는 진화"를 대표한다고 비꼬아서 부르고, 진화는 대부분 안정적이다가 갑작스러운 변화가 모든 것을 바꾼다고 주장하는 사람들은 "돌발적인 진화"를 대표한다고 조롱한대요.
이런 논쟁은 우리에게 중요하거든요. 왜냐하면 "스누즈 버튼 효과"라고 부를 수 있는 것과 관련이 있기 때문이에요. 만약 세상이 대부분 수렴적이라면 원래 계획했던 것보다 5분 늦게 일어난다고 해서 크게 달라지지 않을 거예요. 하지만 세상이 작고 우연적인 사건 때문에 방향이 바뀌기도 한다면 스누즈 버튼을 누를 때마다 모든 게 바뀔 수도 있는 거죠.
자연 세계는 두 가지 관점에 대한 증거를 모두 제공해 줘요. 우연성의 측면에는 오리너구리와 같은 생물이 있거든요. 생물학자 조너선 로소스는 오리너구리를 "진화적 특이 사례"라고 불렀어요. 오리너구리는 독이 있고 알을 낳는 포유류인데, 오리 부리에 비버 꼬리, 수달 발을 가지고 있고, 땀구멍에서 젖이 나와서 새끼를 먹인대요. 그 생물은 너무 특이해서 1799년에 처음 영국으로 표본이 배송됐을 때 한 해부학자는 "인위적인 방법으로 만든 가짜가 아닐까 하는 생각이 든다"라고 말했대요. 그는 다른 동물의 사체를 꿰매 붙여서 오리너구리 프랑켄슈타인을 만든 흔적을 찾으려고 했지만 찾지 못했죠. 어떤 사람은 진화적 난교의 기형적인 자손이라는 가설을 세우기도 했대요. "서로 다른 동물의 암수가 난잡하게 교미한 결과"라는 거죠. 진짜 황당한 가설이죠.
아니면, 빈투롱을 생각해 보세요. 동남아시아에 사는 사향고양이과의 동물인데요. 소변에 2-아세틸-1-피롤린이라는 화학 물질이 들어 있대요. 그 화학 물질은 팝콘을 튀길 때 나는 향긋한 냄새를 내는 물질이거든요. 빈투롱은 발과 꼬리에 소변을 자주 묻히는데, 그래서 빈투롱 서식지를 걸어 다니는 사람들은 정글에서 영화관 로비 냄새를 맡을 수 있는 거죠. 진화는 우연적인 사건을 통해서 꽤 이상하게 변할 수도 있는 거예요.
게는 수렴의 대표적인 예이고, 오리너구리는 우연성의 대표적인 예라고 할 수 있대요. 예를 들어서 왕게, 도자기게, 소라게는 진짜 게가 아니라 관련 없는 갑각류거든요. 왜냐하면 진화는 최소 5번 이상 동물을 게와 비슷한 몸으로 바꿔놨기 때문이에요. 너무 흔한 일이라서 "카르시니제이션"이라는 용어까지 있대요. "무언가를 게와 비슷한 형태로 바꾸는 것"이라는 뜻이죠. (어떤 사람들은 수렴력이 너무 커서 인간도 결국 집게발로 돌아다니게 될 거라고 주장하기도 한대요.) 마찬가지로 비행 능력은 곤충, 박쥐, 새, 익룡 등 생명의 나무에서 최소 4개의 다른 가지에서 진화해 왔대요. 자연은 일반적인 문제에 대한 비슷한 해결책으로 수렴하는 경향이 있는 거죠.
우리 세상은 우연과 수렴 사이를 왔다 갔다 하면서 구조와 질서가 있는 것처럼 보이지만, 아주 작은 조정 하나가 모든 것을 바꿔놓을 수도 있는 거예요. 정교한 DNA 염기서열 분석을 통해서 레딩 대학교의 진화 생물학자 마크 페이지는 새로운 종의 78%가 단일 사건에 의해서 촉발됐다는 증거를 발견했대요. 자연은 무작위적인 실수를 저지르거나, 우연적인 일탈을 하고, 뿅! 하고 새로운 종류의 딱정벌레가 생겨나는 거죠.
그런데 그게 우리에게 왜 중요할까요?
인간 역사를 이해하는 건 우연과 수렴 사이의 싸움이거든요. 안정적이고 장기적인 추세가 변화를 이끄는 걸까요? 아니면 역사는 아주 작은 세부 사항에 따라서 방향을 바꾸는 걸까요? 우리는 과거를 실험적으로 테스트할 수 없기 때문에 두 가지 세계관 사이에서 추측할 수밖에 없어요.
하지만 여러 개의 세상을 만들 수 있다면 어떨까요? 그리고 그 안에서 일어나는 일들을 통제할 수 있을 뿐만 아니라 시간까지 통제할 수 있다면 어떨까요? 신이 되어서 원하는 대로 일시 정지하고 되감기하고 주요 순간을 다시 재생할 수 있다고 상상해 보세요. 그러면 인과 관계의 비밀을 전례 없는 정확도로 엿볼 수 있을 거예요. 우리는 마침내 변화가 어떻게 일어나는지, 그리고 우연성이 우세한지 수렴성이 우세한지 알 수 있을 거예요. 정말 매혹적인 사고 실험이죠. 하지만 가능할까요?
몇십 년 전에 리처드 렌스키라는 과학자가 공상 과학 소설 없이도 가능하다는 걸 깨달았대요. 인상적인 다윈 스타일의 턱수염을 가진 렌스키는 진화 생물학자로 일하면서 포식성 남부 땅 딱정벌레를 연구하기 위해서 노스캐롤라이나 시골에서 야외 조사를 했대요. 그는 야외 활동을 좋아했지만 일이 너무 느렸고, 독사도 많았고, 딱정벌레는 폭우에 익사하는 경우가 많았고, 무엇보다 현실 세계는 너무 복잡해서 자신이 가장 흥미롭게 생각하는 아이디어를 정확하게 테스트할 수가 없었던 거죠. 렌스키는 진화적 변화에 대한 실험을 길들일 수 없는 야생이 아니라 과학 실험실이라는 통제된 환경에서 실행할 수 있는지 궁금해하기 시작했어요. 1988년에 렌스키는 과학 역사상 가장 오랫동안 진행되고 가장 중요한 실험 중 하나를 시작했대요.
렌스키의 실험은 그 단순함이 돋보였대요. 똑같은 플라스크 12개를 가져다가 똑같은 대장균 12개 균주를 넣고 똑같은 포도당 배지를 먹인 다음에 진화하도록 내버려 두는 거죠. 대장균은 번식을 빨리 하기 때문에 하루에 6.64세대를 거치거든요. 사람의 평균 세대는 26.9년이니까 대장균의 하루는 사람의 178년과 비슷한 거예요. 믿기 힘들겠지만 렌스키는 1988년부터 대장균의 7만 세대가 넘는 진화를 직접 관찰해 왔는데, 인간으로 치면 190만 년에 해당하는 변화래요. 2004년에 또 다른 과학자 재커리 블런트가 렌스키 연구실에 합류했대요. 그들은 오랫동안 플라스크 안에서 소용돌이치는 12개의 미생물 우주를 감독해 왔대요.
저도 그 통제된 우주를 보고 싶어서 그곳을 방문했는데요. 미시간 주립대학교에 있는 렌스키와 블런트의 연구실은 평범했대요. 비커, 눈금 실린더, 페트리 접시, 화학 물질이 담긴 하얀 병들이 선반에 가득 쌓여 있었죠. 문 옆에서 렌스키는 네모난 배양기를 가리켰는데, 37°C, 그러니까 사람 체온과 똑같은 온도로 설정되어 있었대요. 배양기는 미생물 플라스크를 천천히 흔들면서 윙윙거리고 있었죠. 겉모습은 살균된 것처럼 보이지만, 연구실은 진화의 비밀에 집착하는 곳이라는 단서를 제공해 주는데요. 다윈의 유명한 항해를 묘사한 포스터가 벽에 붙어 있고, 스위치 옆에는 사람처럼 서 있지만 문어의 촉수를 가진 환상적인 생물 그림이 걸려 있었대요. 그 위에는 미국의 모토인 "여럿에서 하나로"를 뒤집은 문구가 적힌 배너가 걸려 있었대요. 장기 진화 실험에서는 "하나에서 여럿으로"라는 진화적 변화에 대한 찬사를 담은 다른 모토를 따르고 있는 거죠.
그 모토를 채택하고 배너를 만든 재커리 블런트는 미시간 주 이스트 랜싱에 있는 연구실 근처 쇼핑몰에 있는 인도 음식점에서 만났는데요. 하이킹 부츠 위로 올라오는 화려한 줄무늬 양말 때문에 쉽게 알아볼 수 있었대요. 그는 자칭 "21세기 괴짜"인데 휴대폰이 없대요. 블런트는 미생물의 가장 은밀한 비밀을 풀기 위해서 연구실에 있거나, 야생 캠프장에서 두꺼운 역사책을 읽으면서 비밀을 곰곰이 생각하고 있을 가능성이 가장 높대요. 그는 미생물과 인간 역사 모두에서 일어나는 뜻밖의 행운에 매료되어 있는데, "낮에는 박테리아, 밤에는 비잔틴 제국"을 생각하는 사람이라고 표현할 수 있대요. 그와 4시간을 보낸 후에, 저는 세상에 대해서 그렇게 궁금해하고 사려 깊게 이해하려고 노력하는 사람을 만나본 적이 없는 것 같아요.
블런트는 실험에 대해서 열정적으로 설명해 줬대요. 매일 플라스크에 있는 박테리아는 똑같은 포도당 배지, 그러니까 설탕과 구연산이라는 배지에서 자란대요. 구연산은 오렌지 주스에 신맛을 내는 산으로 더 잘 알려져 있죠. 미생물은 구연산 안에서 헤엄치지만 포도당만 먹을 수 있대요. 박테리아는 짝짓기를 하는 대신에 거의 똑같은 딸세포로 나눠진대요. 따라서 플라스크의 변이는 주로 DNA 복제 중에 일어나는 돌연변이 때문에 생기는 거죠. 실험의 장점은 하나의 공통 조상에서 12개의 다른 개체군이 똑같은 환경에서 자유롭게 진화할 수 있다는 거예요. 하나에서 여럿으로. 따라서 실험에서는 성별, 환경 변화, 포식자를 제거해서 과학자들이 진화를 순수하게 관찰할 수 있도록 한 거죠. 렌스키와 블런트는 그래서 우연성이 지배하는지 수렴성이 지배하는지 테스트할 수 있었대요. 만약 변화가 수렴에 의해서 주도된다면 12개의 플라스크는 오랜 시간이 지나도 약간의 차이밖에 없을 거예요. 12개의 다른 경로를 택할 수도 있지만, 거의 같은 곳에 도착하겠죠. 그렇다면 진화의 스누즈 버튼은 거의 의미가 없다는 뜻이겠죠. 하지만 우연성이 우세하다면 12개의 개체군은 결국 실질적으로 달라질 거고, 우연한 사건이 미생물 기형을 만들어서 진화의 경로를 영원히 바꿔놓겠죠. 스누즈 버튼을 한 번 누르면 모든 게 바뀔 수도 있는 거예요.
렌스키와 블런트는 대부분의 과학자들이 가지고 있지 않은 타임머신도 가지고 있대요. 대장균은 냉동해도 손상되지 않기 때문에 냉동고를 일시 정지 버튼처럼 사용할 수 있는 거죠. 재생하려면 박테리아를 다시 해동하기만 하면 돼요. 렌스키와 연구팀은 처음부터 500세대마다 박테리아 12개 라인을 모두 얼려놨대요. 그러니까 실험의 어느 시점이든 다시 재생할 수 있다는 뜻이죠. 소련이 붕괴된 날이나 2001년 9월 11일부터 박테리아를 다시 시작하고 싶으세요? 문제없어요. 그 12개 배지 우주에서 렌스키와 블런트는 시간을 통제할 수 있는 거죠.
10년 넘게 실험은 진화적 수렴 가설을 뒷받침하는 것처럼 보였대요. 12개의 배양액은 조금씩 달랐지만, 작은 변화는 불가피했으니까요. 하지만 12개 모두 비슷한 방식으로 변하고 있는 것처럼 보였대요. 각 박테리아 계통은 포도당을 더 잘 먹게 되면서 다윈적인 의미에서 더 "적합"해지고 있었죠. 질서가 분명히 보였어요. 구체적인 돌연변이는 별로 중요하지 않은 것처럼 보였죠. 마치 12개 모두 똑같은 철로를 따라가면서 똑같은 목적지를 향해서 달려가는 것 같았대요. 돌발적인 진화가 아니라 기어가는 진화가 입증되고 있었던 거죠.
그러다가 2003년 1월, 추운 어느 날 postdoctoral 연구원 팀 쿠퍼가 12개의 개체군을 관리하기 위해서 연구실에 도착했대요. 이전에도 수백 번이나 했던 일이었죠. 그런데 이번에는 뭔가 달랐대요. 11개 개체군은 정상처럼 보였는데, "우유 한두 방울을 섞은 물 플라스크처럼 약간 뿌옇게 흐려져서 수백만 마리의 박테리아가 살고 있다는 걸 나타내는 것"처럼 보였대요. 하지만 12번째 플라스크는 완전히 달