우연이 지배하는, 실수들의 세계

‘우연’을 주제로 한 독특한 관점의 과학책이 나왔다. 『이보디보』, 『세렝게티 법칙』, 『진화론 산책』 등의 베스트셀러를 쓴 탁월한 이야기꾼이면서 저명한 진화생물학자인 션 B. 캐럴 위스콘신 대학 교수의 신간 『우연이 만든 세계』가 그것이다. 이 책에서 캐럴은 지질학, 생물학 등의 과학적 지식을 총동원해서 우리를 지금 여기에 존재하게 만든 결정적인 요인, ‘우연’에 대해 놀랍고도 영감을 주는 이야기들을 들려준다. 그는 우연이, 확률이, 운 따위가 우리 삶에 무시하지 못할 영향을 미친다는 식의 이야기를 하려는 것이 아니다. 엄밀한 과학을 바탕으로, 그는 우연이 우리의 세계를 지배하는 사실상 ‘유일한’ 요인이라고 주장한다.

캐럴은 최신의 과학이 밝혀낸 흥미로운 이야기들을 들려준다. 행성 수준에서 분자 수준에 이르는 놀라운 발견들을 소개하고, 전 지구적 대격변의 이야기, 인간을 포함하여 모든 생명체의 모든 세포 내에서 작동하는 우연의 기제에 대해서도 이야기한다. 우연에서 비롯한 ‘실수’들이 어떻게 전염병과 가뭄, 기타 문명을 뒤바꾼 격변들을 초래하고, 우리가 지구에서 함께 살아가는 경이롭고 아름다운 모든 생명체들의 바탕이 되는지에 대해서도 가르쳐준다.

결론적으로 이 모든 발견들은 안락한 인간 중심적 세계관을 몰아내고, 세계와 우리 주변의 생명를 경외감을 갖고 다시 바라보도록 만든다. 이 책에 따르면 우리는 도저히 있을 법하지 않은 우연적 사건들로 인해 지금 여기에 존재한다. 우연에 휘둘리는 우리의 존재는 우리가 가능한 모든 세계들 가운데 최고의 세계에 사는 것이 아니라, 소설가 크리스티안 융게르센이 말한 것처럼 “무자비한 무작위성, 극도의 혼란, 계속적인 취약성”의 세계에 산다는 불편한 곤경을 들추어낸다. 이 예측할 수 없고 혼란스러운 세계에서 우리는 어떻게 살아야 할까? 이 책은 이 어려운 질문에 답하기 위한 진지하고도 유쾌한 시도이다.

우리를 쓰러트리지 못한 것이 우리를 강하게 만든다

이야기는 지금으로부터 6600만 년 전, ‘멸종의 날’로부터 시작된다. 공룡 시대를 끝장낸 것이 외계에서 온 우연, 소행성이었다는 사실은 이제 잘 알려져 있다. 캐럴은 지금까지 알려진 지질학적, 생물학적 지식을 바탕으로 멸종의 날을 생생히 재구성한다. 그것은 얼마나 거대한 참사였을까? 우리는 단순히 공룡이 멸종했다고 알고 있지만, 실상은 훨씬 참혹했다. 지구상에 존재하던 모든 생명체의 4분의 3이 사라졌기 때문이다. 꽃과 나무가 사라지고, 벌과 새가 자취를 감췄다. 바다에서는 프랑크톤이 사라졌다. 먹이사슬의 기초가 무너지면서 사슬에 얽혀 있던 생물들도 함께 무너져내렸다. 그러나 모두가 무너진 것은 아니었다.

공룡이 무려 1억년 동안 지구를 지배하는 동안, 우리의 조상이 되는 포유류 역시 그들과 공존했다. 그러나 상대적으로 크기가 작았고, 공룡이 차지하지 못한 생태적 틈새를 채웠을 가능성이 크다. 연구에 따르면 그런 포유류가 공룡이 사라지고 불과 몇십만 년 만에 그 어느 때보다 몸집이 커져서 생태계의 지배적 개체가 된다. 이는 공룡이 포유류의 크기를 제한하는 주요 요인이었음을 시사한다. 그러니까 소행성 충돌이 없었다면 1억년 넘게 지구를 지배해온 공룡들이 여전히 지금 여기 있을 것이고, 그러면 우리는 여기 없었을 것이라고 보는 게 타당하다.

그렇다고 해서 소행성 때문에 우리가 여기 있다고 말하는 것도 터무니없다. 이야기는 그리 간단치 않다. 캐럴은 소행성 충돌이 지구의 환경과 생명의 경로를 바꾼 수많은 사건 가운데 하나였음을 보여준다. 소행성은 외계에서 왔지만, 대부분의 다른 사건들은 지구 내부에서 왔다. 지구는 우리가 상상하듯 아름답고 평온하기만 한 행성이 아니다. 오히려 캐럴이 표현한 것처럼 ‘성질 고약한 짐승’이다. 지각판을 움직여 대륙을 충돌시키고, 화산을 분출하고, 온실과 냉실을 급격히 오가는 기온 변화를 상시적으로 일으키는 지극히 변덕스러운 행성이다. 이 책이 보이는 것은 이 모든 변덕이 또한 우연에서 비롯되었는 사실이다.

지구는 자신을 터전으로 삼고 살아가는 생명들을 자주 극한까지 몰아붙였다. 그로 인해 많은 종들이 멸종하고 세(世)가 바뀌었다. 한편으로 많은 생명들이 그러한 극한의 환경에 적응함으로써 살아남았다. 이것은 결국 지구가 날린 크고 작은 펀치들을 인류가 어떻게 피하고 견뎌서 지금에 이르렀는지에 관한 이야기다.

실수는 우리의 운명

생명이 환경에 적응해서 진화했다고 할 때, 그것은 구체적으로 무엇이 어떻게 되었다는 말일까? 생명체 내부에서 어떤 일이 벌어지는 것일까? 캐럴은 이어서 생명의 진화를 추동하는 내적 우연의 기제를 소개한다.
공교롭게도, 진화론 정립의 계기가 된 비글호 탐사에 다윈이 합류한 것 자체가 우연이었다. 비글호가 갈라파고스 제도를 방문할 수 있었던 것도 그저 운이 좋았기 때문이었다. 다양한 관찰을 통해 다윈도 일찌감치 간파한 것처럼 진화는, 그러니까 생명체의 유전적 텍스트의 변화는 순전히 ‘우발적’인 사건이다.

‘돌연변이’는 사전적으로 “생물체에서 부모 계통에 없던 새로운 형질이 나타나 유전하는 현상”을 뜻하며 “유전자나 염색체의 구조에 변화가 생겨 일어난다.” 신문이나 책에서 오타가 발생하듯, DNA도 복제 과정에서 오타(실수)가 나타날 수 있다. 이 실수가 바로 돌연변이이며 진화의 원천이 된다. 최신의 과학은 다양한 종을 대상으로 유전체에서 발생하는 돌연변이의 양상을 조사해서 그것이 무작위적 분포를 보인다는 것을 확인했다. 실수는 정말로 ‘우연히’ 발생한다는 뜻이다. 또 DNA 복제 과정에서의 실수가 10억분의 1 확률로 나타나는 것도 확인되었다. 대단히 낮은 확율이기는 하지만, 배양접시 위에서 박테리아를 배양하는 것만으로도 수많은 돌연변이를 확인할 수 있을 만큼 큰 확율이기도 하다.

그런데 실수들은 대체 왜 일어날까? 1953년 왓슨과 크릭은 DNA를 구성하는 네 가지 염기(A, C, G, T)가 각각 G-C, A-T의 형태로 결합하면서 이중나선 구조를 만든다는 것을 밝혀냈다. 그런데 생화학자들이 최근에 확인한 바에 따르면, 아주 가끔 G와 T가, 또 A와 C가 실수로 결합하기도 한다. 이 현상이 나타나는 이유는 ‘양자천이’ 때문인 것으로 밝혀졌다. 구아닌(G)의 결합 부위에 있는 수소 원자의 위치가 양자천이로 인해 틀어지면 사이토신(C) 대신 타이민(T)과 결합하게 되는 것이다. 양자천이는 찰나의 순간(1,000분의 1초) 동안 나타났다가 사라지지만 피할 수 없는 물리적 현상이다. 다시 말해 우리는 원천적으로 실수를 피할 수 없다. 실수는 오류가 아니라 생명의 엄연한 특징이라고 해야 마땅하다.

실수가 우리의 운명이라면, 생명은 이 실수들로 무엇을 할까? 인류가 진화를 통해 두뇌의 크기를 키워서 혹독한 빙하시대를 견뎌냈다면, 매머드와 영하의 물속에 사는 물고기들은 혈액의 결빙을 방지하는 유전자를 만들어내서 혹독한 환경을 견뎌냈다. 오늘날 지구 구석구석 어떤 환경에서도 확인할 수 있는 경이로운 생명의 다양성은 바로 이 실수들 덕분인 것이다.

삶과 죽음

2부에서 우리는 생명의 진화에서 우연이 어떤 활약을 했는지 알게 되었다. 그리고 이제는 우리의 삶과 죽음에 우연이 어떻게 개입하는지 살펴볼 차례다.
우리가 대략 억 대 일의 경쟁률을 뚫고 세상에 나온다는 이야기는 누구나 익숙할 것이다. 우리의 존재가 시작부터 우연이라는 뜻이다. 그런데 진짜 우연은 부모의 정자와 난자 단계에서부터 개입한다. 스탠포드 대학의 연구에 따르면 정자와 난자 세포는 각각 25~36개의 돌연변이를 갖고 있다. 따라서 아이는 평균적으로 40~70개 정도의 새로운 돌연변이를 갖게 되는 것이다. 캐럴이 지적한 것처럼, 대부분의 돌연변이는 좋지도 나쁘지 않고 아무 영향을 미치지 않는다. 그러나 때로는 엄청난 불운을(다운 증후군 같은 유전병), 때로는 엄청난 행운을 낳기도 한다. 캐럴이 예시로 든 후천성 면역 결핍 증후군(에이즈)에 내성을 갖는 CCR5 델타32 돌연변이는 그런 믿기지 않는 행운 중 하나다.

우리의 삶을 유지시키는 우연에 대해 이야기할 때 빼놓을 수 없는 주제가 바로 면역계다. 캐럴은 우리의 면역계가 고작 163개의 유전자 분절로 100억 개 이상의 서로 다른 항체를 만드는 메커니즘을 상세히 기술한다. 물론 이 또한 우연과 실수 덕분이다. COVID-19처럼 동물에서 유래해서 인간의 면역계가 한 번도 본 적 없는 바이러스일지라도 우리가 대체로 이겨낼 수 있는 비결이 바로 여기에 있다.

한편 죽음에 대해 생각할 때 근본적인 질문이 있다. 우리는 왜 영원히 살 수 없을까? 캐럴은 간결하게 이것 역시 우연 때문이라고 설명한다. 앞서 우리는 우연이 어떻게 진화와 생명 활동의 원천인지를 배웠다. 그런데 우리를 유한한 존재로 만드는 것 또한 바로 우연(돌연변이)이다. 캐럴은 최대 사망 원인 질병 중 하나인 암을 예로 든다. 통계에 따르면 일흔다섯 살의 암 발병률은 서른 살의 100배에 달하는 것으로 나타난다. 또 다섯 명 가운데 두 명은 언젠가는 암의 공격을 받는다는 통계도 있다. 최근 연구에 따르면 암은 세포에 돌연변이가 여러 차례 축적됨으로써 일어나는 것이다. 생명 활동을 하다보면 우리 세포에는 ‘우연히’ 돌연변이가 생길 수 있다. 그리고 생명 활동이 오래되면 오래될 수록, 즉 오래 살 수록 돌연변이는 많아질 수밖에 없다. 그러면 암에 걸릴 확률도 따라서 높아지는 것이다. 그것도 기하급수적으로. 남들보다 오래 산다는 것은 행운일 수 있다. 그러나 이 행운에는 암이라는 불운이 그림자처럼 따라 붙는다.

25년 전, 우리는 암을 일으키는 돌연변이를 찾기 위해 어디를 들여다봐야 할지 몰랐고, 설사 찾았다 해도 넋 놓고 바라보는 수밖에 없었다. 그러나 1998년 초부터 이른바 운전자 돌연변이가 생산하는 특정 분자를 표적으로 삼는 새로운 부류의 약물이 개발되고 있다. 오늘날에는 암의 성장과 확산에 관여하는 30개 이상의 분자들을 표적으로 삼는 수십 가지 약물이 있으며, 더 많은 것들이 개발 중이다. 우리는 생에 언젠가는 암을 만나게 된다. 다행스러운 점은 이제 암에 걸리고도 생존할 확률이 점점 높아지고 있다는 점이다.

의미 있는 삶은 가능한가?

우연이 지배하는 세상이라는 개념은 심오한 깨달음이다. 이 모든 맹목적인 우연이 생물권에서 일어나는 모든 새로움, 다양성, 아름다움의 원천이라는 진실은 참으로 놀랍다. 소행성 충돌이, 지각판의 이동이, 그저 네 개 염기의 심실세동이 어떤 결과를 일으켰는지 알게 되면 누구든 틀림없이 깜짝 놀랄 것이다. 그러나 동시에 우리의 운명을 결정하는 것이 지고의 존재인 신이 아니라 예측할 수 없는 한낱 우연이라는 사실이 우리를 심란하게 한다. 이 예측할 수 없는 세계에서 우리는 어떻게 살아야 할까?

후기에서 캐럴은 우연의 중요성을 일찌감치 깨달은 과학자, 철학자, 코미디언들과 대화를 가짐으로써 답을 구하고자 한다. 알베르 카뮈, 자크 모노, 커트 보니것 같은 명사들이 포함된 가상의 대화다. 위트와 유머를 잃지 않는 그들의 조언은 간결하지만 핵심을 꿰뚫는다. 이를테면 보니것의 “우리가 여기 지구에 있는 이유는 빈둥거리기 위함이에요. 다른 사람이 뭐라 해도 신경 쓸 것 없어요” 같은 조언이 그렇다. 혼란스러운 세계에서 길을 잃은 독자라면, 이 조언들을 분명 고맙게 생각하게 될 것이다. 그리고 이 우연 가득한 세계를 한결 낙관적으로 볼 힘을 얻을 것이다.

들어가는 말 : 우연의 난감함

1부 어쩌다 벌어진 일
1장 모든 우연의 어머니
2장 성질 고약한 짐승

2부 실수들의 세계
3장 맙소사, 대체 어떤 동물이 그것을 빨아먹겠나?
4장 무작위
5장 아름다운 실수들

3부 23의 비밀
6장 모든 어머니의 우연
7장 불행한 사건들의 연속

후기 : 우연에 관한 대화
감사의 말
주
참고문헌과 더 읽어볼 책들
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