유레카 3 -쉰두번째이야기
(고생대 페름기 말기의 그때처럼 지구 온도 상승으로 메탄이 순식간에 녹아 방출되기 시작하면 지구는 걷잡을 수 없는 환경재앙에 직면하게 되며 인류는 지구의 모든 생물들과 지구의 역사에게 씻을 수 없는 죄를 짓게 될지도 모른다)
2부. 생명
19장. 진화2-3
* 이 글은 <유레카3>의 52번째 글입니다. 우주와 생명에 대한 철학적 진실을 탐구하고, 그를 바탕으로 새로운 삶의 방식을 제시하고자 합니다. 1부 우주, 2부 생명, 3부 길로 구성되어 있으며, 26장 73편의 이야기로 나뉘어져 있습니다. 이 글을 접하시는 모든 분들이 제가 깨달은 것을 함께 깨달아, 지성의 즐거움을 함께 만끽하며, 인류와 생명의 진보와 진화의 길을 함께 걸어가게 되기를 기대합니다.
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143. 진화 4단계 눈(目) - 생명! 세상을 보다
4단계 진화는 눈(目)이다. 생명이 세상을 보기 시작했다. 지금부터 약 5억 4천 3백만 년 전의 일이다. 그 최초의 생명은 삼엽충이고 이때부터 다양한 생물종이 폭발적으로 나타나기 시작한다. 지질 역사로 따지면 고생대 캄브리아기의 시작점이다. 고생대의 시작을 5억 4천 2백만 년 전부터 라기도 하고 어떤 자료는 5억 7천만 년이나 5억 8천만 년 전부터 라고도 하지만, 우리에게는 그 멀고 먼 옛날의 몇 천만 년의 정확도가 그리 중요한 것은 아니다. 우리는 과학적 시기의 정확성을 알고자하는 것이 아니라 그 현상에 나타나는 철학적 의미를 깨닫는 것이 더 중요하기 때문이다.
삼엽충의 또 하나의 특징은 갑옷과 같은 딱딱한 외피를 갖추어 입었다는 것이다. 삼엽충의 눈과 갑옷은 어떤 상관관계가 있을까? 그 이전의 생물은 갑옷이 필요하지 않았는데 갑옷이 갑자기 왜 필요하게 된 것일까? 그것은 포식자의 머리에 눈과 입이 생긴 때문이다. 그 이전의 생물들은 서로 보지 못한다. 먹고 먹히는 관계라는 것은 주변의 물이나 흙을 몸의 어떤 구멍으로 흡수해 우연히 들어오는 플랑크톤이 있으면 먹는 것이고 그 반대의 경우가 되면 먹히는 것이다. 그 구멍을 입이라는 표현을 쓰기에는 부족한 점이 많다. 그러므로 굳이 먹이를 쫓아가거나 혹은 도망가거나 숨을 필요가 없었을 것이다.
(지질연대표)
144. 진화2단계 다세포(多細胞) - 역할 분담과 조화
이 시기의 중요한 생태변화는 삼중 공생을 하던 식물 진핵세포 생물들이 진화하여 번성하기 시작한 것이다. 모든 생명은 아직 물속에 있다. 식물이든 동물이든 뭍으로 올라온 생명은 아무것도 없다. 그러므로 이때의 식물은 우리가 지금 흔히 식물로 부르는 풀이나 나무의 형태는 아니다. 육상 식물이나 동물의 출현은 아직도 멀고 먼 미래의 이야기이다. 생물이 육상으로 올라온 것은 이로부터 약 1억년 후인 실루리아기 때로 추정된다. 자료에 따라서는 이보다 조금 빨랐다고 추정하는 경우도 있다. 아무튼 겨우 조류 형태의 물속 식물들이지만 광합성을 하여 양분을 만드는 까닭에 식물은 우수한 양분을 만드는 먹이임에 틀림이 없다.
식물이 번성하자 환경이 바뀌었다. 식물을 먹는 놈이 훨씬 더 유리한 생활을 할 수 있다. 새로운 환경에 적응하지 못한 생물은 가차 없는 멸종만이 기다리고 있을 뿐이다. 이제 동물들이 먹이인 식물들을 찾아 움직이기 시작한다. 물에 떠다니는 플랑크톤을 흡수하는 수동적인 먹이 사냥이 아니라 능동적으로 먹이를 찾아 움직인다. 그 동물들에게는 먹이를 흡수 할 구멍이 아니라 그 식물을 움켜쥐고 물어뜯을 주둥이가 필요하였고 식물을 찾아다닐 눈이 필요하였고 빠르게 움직일 수 있는 지느러미나 다리가 필요하였다.
생물들은 점점 덩치가 커질 필요가 생겼고 우리 눈에 보일 정도로 커지기 시작한다. 그래봐야 처음에는 mm단위이기는 하지만 세균 수준의 크기에서 이만한 성장은 혁명적인 크기의 변화임에 틀림없다. 세포의 역할분담이 오랜 시간에 걸쳐 서서히 이루어진다. 처음에 다세포 생물은 단세포생물들이 뭉쳐있는 군집에 지나지 않았다. 그러던 것이 점점 세포의 역할분담으로 바뀐다. 이제 생물체의 몸짓이 커지는 것은 시간문제이다. 역할분담. 그것은 조화이다. 한 생명체가 멋진 몸을 가지고 잘 살기 위해서는 수많은 세포들이 분화되어 자기 역할을 충실히 수행하여야한다. 어느 한 곳이라도 부실하거나 역할을 수행하지 못한다면 그 생명체 전체는 심각한 결함이 발생하거나 죽게 된다. 이는 우리 인간의 사회도 마찬가지이다. 문명사회라는 의미는 다세포 생물과 같이 사회 구성원이 분화되어 역할을 분담하여 수행하고 있다는 의미이다. 이 중 어느 한 구성부분이라도 결함이 생기면 그 사회는 심각한 문제가 발생하게 된다. 몸의 어느 부분이 고장 나면 약을 먹든가 수술을 하든가 해야 하듯이 우리 사회가 조화를 이루지 못하고 있다면 그 부조화가 곪아 썩기 전에 처방을 하여야 한다.
다세포 생물은 약 17억 년 전에 처음 나타난 것으로 추정되고, 캄브리아기의 생물 대폭발 때 본격적으로 많은 다세포 생물이 나타나기 시작한다. 다세포 생물의 철학적 의미는 <역할분담>과 <조화>이다.
다세포 생물로의 진화를 나는 2단계 진화로 정의하고자한다.
(다세포 생물로 진화하는 과정을 나타낸 그림)
145. 위대한 진화 - 삼엽충(三葉蟲)
고생대가 시작하기 전의 생물들에게는 눈도 없었고 갑옷도 없었다. 당연히 고생대 이전의 시기에는 남아있는 화석이 드물다. 화석으로 남을 딱딱한 부분이 없는 까닭이었다. <종의 기원>쓰기 전 다윈을 가장 곤란하게 하였던 것이 바로 이 부분이다. 캄브리아기에 생명의 빅뱅이라 불릴 만큼 다양한 화석들이 많이 발견되었고 현재 지구에 살고 있는 모든 생물종의 조상이 발견되었는데 바로 그 앞 시기까지는 발견된 화석이 없었다. 진화가 설명되기 위해서는 그 생명의 연결고리가 있어야하는데 이를 증명하지 못했던 것이다. 그러다 1900년 무렵 캐나다 로키산맥의 버제스고개에서 마침내 고생대 이전의 연체동물들의 화석이 대거 발견됨으로서 이 의문이 풀리게 되었다.
(피카이아(pikaia)의 상상도: 모든 척추동물의 시조로 여겨지며 척추로 발전할 척삭을 가지고 빠르게 헤엄친다. 삼엽충 이전의 생물들은 이처럼 뼈나 껍질이 없거나, 너무 작거나, 혹은 너무 오래되어서 화석으로 남아 있는것이 거의 없다.)
식물을 뜯어먹는 동물들이 번성하게 되자 이 동물들을 잡아먹는 포식동물이 나타난다. 지금의 화살벌레와 비슷한 프로토헤르트지나가 최초의 포식동물로 추정된다. 1~5mm의 작은 동물로 동물을 잡는데 필요한 입은 있었으나 아직 눈을 가지진 못했다. 이때 전 세계의 해양에는 프로토헤르트지나의 이빨에 맞설 딱딱한 갑옷을 지닌 생물들이 나타나기 시작하였다. 그리고 마침내 5억 4천 4백만 전부터 5억 4천 3백만 전 까지 약 100만년에 걸쳐 갑옷에 눈을 가진 삼엽충이 진화하였다. 눈은 이 시기 100만년의 진화 결과라 한다. 생명이 세상을 보는 역사적 순간이었다.
(최초의 포식자로 추정되는 프로토헤르트지나 화석의 상상도 : 지름이 1~5mm 정도로 아주 작다.)
눈을 가진 생물이 나타나 번성하자 뒤에 진화하는 다른 동물들도 눈을 가지는 쪽으로 진화하게 되었다. 눈은 공통의 조상으로 부터 진화한 것이 아니라 환경에 적응하기 위해 가지게 된 다발적 기원의 산물이다. 어찌되었든 생물들에게 눈이 생김으로서 생물의 세계는 급속도로 팽창하게 된다.
(삼엽충 화석 : 갑옷과 눈을 가진 최초의 생물로 고생대를 대표하는 생물종으로 몸을 머리, 가슴, 다리로 나눌 수 있어 삼엽충이라 불린다. 17,000종까지 분화하여 번성하였으며, 크기는 0.5Cm에서 70Cm까지 다양하였으나 보통 5~8Cm정도였다)
눈의 철학적 의미는 <지각(知覺)>과 <팽창(膨脹)>이다. 생명은 드디어 지구를 보기 시작했다. 보는 것과 그렇지 못한 경우는 받아들이는 정보의 양에서 현격한 차이가 난다. 엄청난 생활의 변화뿐만 아니라 진화의 방향도 새로 정해야 한다. 지금까지 30억년이 넘는 기간 동안의 굼벵이 진화가 아니라 진화의 폭발이 일어난 것이다. 마치 산업혁명 이전의 인류와 이 후의 인류의 차이, 컴퓨터와 인터넷 이전의 인류와 이 후의 인류의 차이보다 훨씬 더 큰 변화가 생물의 진화 여정에 생긴 것이다.
눈의 진화로 인해 생명은 삶의 영역을 육지로 넓힐 준비를 마쳤으며 온 지구를 생명으로 가득 채울 만큼 다양한 생물종으로 번성할 다양성의 기회를 가지게 되었다.
146. 대멸종 - 온실가스와 대충돌
고생대, 중생대, 신생대를 거치는 5억 5천만년 동안 지구 생태계는 크게는 5번의 대멸종, 비교적 작은 규모를 합치면 15번의 멸종 사건을 겪게 된다. 우리가 지질시대를 구분하는 기준은 대체로 이 멸종 사건과 관계가 있다. 2억 5천 1백만 년 전 고생대 페름기와 중생대 트라이아스기를 가르는 대멸종은 생물종의 90%가 멸종했다고 한다. 이 사건은 정확하지는 않지만 시베리아의 대폭발이 원인이었을 것으로 추정하고 있다. 시베리아에서 약 100만년 정도 지속된 화산 활동으로 공기 중 이산화탄소의 양이 올라가고 이로 인해 지구의 평균기온이 상승하였다. 요즘 북극과 남극이 녹는 것처럼 당시 얼어있던 땅들과 바다들이 녹기 시작하였다. 그러자 동토의 땅과 바다 깊숙이 숨어있던 불타는 얼음으로 불리는 고체 메탄인 메탄하이드레이트가 녹아 분출되기 시작하였다. 메탄은 이산화탄소보다 무려 72배나 강력한 온실가스이다. 이 결과 대기 중 산소의 양은 줄어들고 온도는 급격히 상승하였다. 그리고 90%의 생물종이 멸종하는 결과를 가져왔다. 생물 개체의 90%가 죽었다는 뜻이 아니라 단 한 마리도 살아남지 못해 대가 끊긴 생물종이 90%이고, 나머지 10%도 대부분은 다 죽었지만 어찌어찌 운이 좋게 살아남은 몇 마리의 개체들에 의하여 유전자의 끈이 이어졌다는 의미이다. 생물 개체수로 환산하면 전체 생물의 99.99%가 죽었다는 추측이 가능하다. 우리와 지구위의 모든 생명들은 이 때 살아남은 0.01%의 지독하게 운이 좋았던 조상의 후예들이다.
6천 5백만 년 전 중생대와 신생대를 가르는 유카탄반도에 떨어진 지름 10km 짜리 소행성의 충돌은 공룡을 비롯한 전체 생물종의 75%가 멸종했다. 인간의 문명이 지구를 지배하는 지금, 과학자들은 6번째 대멸종이 이미 시작되었다고 평가한다. 현재 지구에는 2천만~1억 종의 생물종이 산다고 하고 매년 약 5천~2만5천종의 생물종이 멸종한다고 한다. 이 정도 속도이면 짧게는 800년 길게 잡아도 2만년 후에는 지구의 모든 생물이 멸종할 것이다.
고생대 이 후 가장 무서운 사건인 2억 5천 1백만 년 전 지구 생물종의 90%를 멸망시켰던 고생대 대멸종은 100만년에 걸쳐서 일어난 사건이었다. 인류문명이 얼마나 무서운 일을 하고 있는지 인간은 성찰하고 자성하여야할 필요가 있다. 시베리아의 화산 대폭발과 메탄하이드레이트의 폭발로 지구의 평균온도는 약 6도 상승하였고, 현재 인류 문명이 석탄, 석유, 가스 등의 화석 연료의 사용으로 올려놓은 지구 온도가 이 정도 되기 때문이다. 참고 그림에서 보는 것과 같이 지구 해양의 곳곳에는 메탄하이드레이트가 엄청나게 갖혀 있다. 우리나라 동해에도 많은 양이 있어 이를 개발하여 연료로 쓴다고 한다. 그리고 시베리아를 비롯한 툰드라 지방의 땅속엔 역시 얼어 있는 메탄 덩어리들이 엄청나게 존재한다. 고생대 페름기 말기의 그때처럼 지구 온도 상승으로 메탄이 순식간에 녹아 방출되기 시작하면 지구는 걷잡을 수 없는 환경재앙에 직면하게 되며 인류는 지구의 모든 생물들과 지구의 역사에게 씻을 수 없는 죄를 짓게 될지도 모른다.
(메탄 하이드레이트 매장지도 ; 지구 곳곳에 어마어마한 양이 묻혀있다. 기온이 올라가 이것들이 기화될 경우 지구 환경은 걷잡을 수없이 변화할 것이 자명하다)
(지구에는 전체 화석연료가 5조톤이고 메탄 하이드레이트가 그 2배인 100조톤이 존재한다.)
원문 ; 2014년 3월 6일
1차 수정 ; 2014년 10월 10일
2차 수정 ; 2014년 11월 12일