출연자:
이정모 교수 (생물학자, 現 서울시립과학관장, 前 서대문자연사박물관장, 독일 본대학교 대학원 화학과 박사 과정 수료)
장하준 교수 (케임브리지대학교 경제학부 교수)
과학하면 바로 떠오르는 학문은 물리학이다. 물리학이 세상 만물을 설명할 수 있다고 믿기 때문이다.
그리고 세상 만물, 우리를 둘러싼 자연을 이해하는 것이 생물학이다. 생물학은 동물, 식물을 넘어 인간을 이해하는 가장 기초적인 학문이라고 볼 수 있다.
이) 물리학과 화학과 다르게 생물학은 정해진 답이 존재하지 않다. 예를 들어 자동차는 분해 후 다시 결합해도 문제없고, 때론 성능이 향상되기도 한다. 하지만 생물은 분해하면 되살아니지 못한다. 생물계는 위계 구조를 가지고 있어서 한 단계를 오를 때마다 아래 단계에서는 없었던 새로운 성질이 나타난다. 이렇게 나타나는 새로운 성질을 "창발성"이라고 한다. 창발성(Emergence)은 진화의 중요한 속성으로 복잡한 체계에서 전혀 예상하지 못한 새로운 속성을 나타내는 것을 가리키며, 20세기 다윈이라 불리우는 에른스트 마이어(Ernst Mayr, 1904-2005)가 그의 책 [이것이 생물학이다.(This is Biology)]에서도 설명하였다. 단백질 분자들이 모여 생명체를 만드는 것, 인식 능력이 없는 뉴런들이 결합해 자기 인식 능력이 발생하는 것이 차아발성의 예이다. 자기 자신을 조직해 무의식 중에 더 높은 차원의 질서를 만들어내는 모든 것을 창발성이라고 지칭할 수 있다.
물리학과 화학은 환원적인 속성이 있다. 분자 상태부터 시작해 전체를 다룰 수 있다. 하지만 생물학은 전체를 먼저 그리는 학문이다. 과연 생물은 무엇일까? 이 질문은 인간이 계속 골몰해왔던 질문이다.
자연에서 태어나 자연에서 살아온 인간
살아있는 것에 대한 관심
생명의 정의? 생명(생물)은 살아있는 것이다.
성장은 생명인가? 경제도 성장하고, 암석들도 시간이 지남에 따라 자라난다. 성장만으로 생명을 설명할 수 없다.
생명의 속성 - 자발적 운동? 로보트도 움직인다. 자발적 운동만으로 생명을 설명할 수 없다.
생명의 속성 - 호흡? 자동차도 호흡한다. 호흡만으로 생명을 설명할 수 없다.
인체가 항상성을 유지하는 이유는 호르몬 때문이다. '항상성'은 생체가 항상 외적 혹은 내적인 변동을 받고 있음에도 불구하고 생리적, 형태적인 내부 환경을 안정하게 유지하는 것을 가리킨다. 기계와 로봇의 항상성은 생명이 정해주는 것이다. 하지만 생명과 무생명의 결정적인 차이는 '자발적인 항상성'이다. 바위와 로봇은 물질대사를 하지 않지만, 인간은 물질대사를 하므로 이는 생명의 속성이라고 할 수 있다. '물질대사'는 생명 활동에 쓰는 물질이나 에너지를 생성하고 필요하지 않은 물질을 몸 밖으로 배출하는 작용을 가리킨다. 단백질은 성장 호르몬의 주요 성분이며, 물질대사 작용을 위한 효소 역할을 한다. 생물학이 과학의 영역에 들어온 것은 19세기이다.
생물학의 기원은 아리스토텔레스로부터 시작한다. 아리스토텔레스는 경험주의적인 자연관과 자연 질서를 강조하였다. 그는 [오르가논], [자연학] 등 생물학분야에 관련된 많은 저서를 남겼다. 그는 동물학 연구에서 관찰과 이론 성립에 큰 기여를 하였다.
칼 린네(Carl Linne, 1707-1778)는 스웨덴의 박물학자로 그의 책 [자연의 분류]에서 생물의 학명을 속명과 종명으로 나타내는 이명법을 차아안해 현대 생물 분류학의 기초를 확립하였다.
칼 부르다흐(Karl Burdach, 1776-1847)는 독일 프로이센의 신경해부학자이다. 그는 신경해부학이 육안 해부학의 시대에서 현미경을 사용하는 시대로 넘어가는 과도기의 학자로서 뇌와 첫수의 여러 구조를 발견하고 명명하였다.
고트프리트 트레비라누스(Gottfried Treviranus, 1776-1837)는 독일의 생물학자이다. 비교 해부학 연구를 하고 특히 무척추 동물의 조직 및 해부 연구에서 생물학(Biologie)이란 말을 처음 사용했다.
장 라마르크(Jean Lamarc, 1744-1829)는 프랑스의 동물학자, 진화론자이다. 무척추동물학의 기초를 세우고 자연 발생설, 용불용설을 주장하며 다윈보다 앞서 진화론을 제창하였다. 그는 1809년 [동물 철학]이라는 저서를 출간하였으며, 이 책에서 생물종이 점진적으로 변화하는 기본 원리를 최초로 제시하였다.
<용불용설 (Theory of Use and Disuse)>
자주 사용하는 기관은 생물이 세대를 거듭함에 따라 발달하며 그렇지 않은 기관은 점점 퇴화한다는 진화론
이 후, 찰스다윈은 1859년 간행한 [종의 기원]을 통해 생물학을 학문으로서 자리메김 하도록 하였다.
<진화론: 종의 기원의 요지>
1. 모든 생명체는 변이한다.
2. 변이는 후대로 물려 전해진다.
3. 생존을 위한 극심한 투쟁이 있다.
4. 생존에 유리한 변이가 일어나는지 여부가 생명체의 생존을 결정한다.
5. 지질학적 역사 속에서 성공적 변이로 다양한 동식물 종이 생성된다.
<그레고어 멘델의 유전법칙>
그레고어 멘델은 오스트리아의 유전학자이다. 완두를 이용해 부모의 형질이 자식에게 유전된다는 것을 발표하였다.
토머스 모건(Thomas Morgan, 1866-1945)은 미국의 유전학자로서 생물의 유전형질을 나타내는 유전자가 쌍을 이루어 염색체에 선상배열을 하고 있다는 염색체 지도를 초파리 실험으로 증명하였다.
1953년 04월 25일, <네이처>지에 제임스 왓슨과 프렉시스 크랙에 의해 DNA 이중 나선 구조가 발견이 실렸다. 이중 나선 구조는 DNA의 분자 구조를 칭한다. DNA는 당과 인산으로 이루어진 두 가닥의 사슬이 중앙에서 4개의 염기에 의해 이어져 있는 구조를 띄고 있다.
이 후, 유기체 생물학, 세포 및 분자 생물학으로 세분화 되었고 유전체학과 단백질학같이 더욱 세밀화된 생물학 분야가 발전되었다. 현대는 생물학의 시대이다. 약물이나 의료 장비 개발은 생물학과 직간접적인 관계를 맺고 있다. -중략-
"왜 보통 사람은 생물학을 알아야하는가?"
인가을 포함한 모든 생물은 사회적의미를 가진다. 책임 있는 시민이 되기 위해서는 생물에 관한 지식이 필요하다. 우리 자신을 알자는 것이다. 우리가 스스로를 만물의 영장이라고 착각하는 것은 진화의 과정에 대한 오해 때문이라고 생각한다. 모든 진화는 박테리아로부터 시작되었다. 진화를 인간을 향한 진보라고 생각할 수 있지만, 사실 진화는 모든 생명의 다양성을 증가시키는 것이었다. 수 많은 박테리아의 종에 비해 인간은 단 하나의 종에 불과하다. 영장류의 종은 400종이지만, 조류는 1 종, 어류는 3만 종, 곤충은 지구의 모든 생명체의 약 80%를 차지한다. 진화는 사람을 위한 것이 아니라 모든 생명을 대상으로한 것이다.
"진화의 개념을 통하지 않고는 생물학에 그 무엇도 의미가 없다." - 테오도시우스 도브잔스키
생물의 기원과 분포에 이르는 모든 생명 현상을 진화로 설명할 수 있다. 또한, 인간 행동의 많은 원인이 진화에 의해 각인된 유전자 때문이다. 진화를 알면 우리 인류는 겸손해질 수 있다. 우리는 진화를 통해 모든 생명의 존귀함을 깨달을 수 있다. 진화의 궁극적 목적은 '생명의 다양성'이라고 생각한다. 지동설을 통해 지구가 우주의 중심이 아니라 우주의 한 점에 불가능한 것을 깨달았듯이, 진화는 인류가 모든 생명의 지배자가 아니라 수 많은 생명중에 하나임을 깨닫게 해준다. 우리는 생물학을 통해 우리 스스로를 알고, 다른 생물과 함께 공생하는 법을 배울 수 있다.
[장하준 교수와 이정모 교수의 대담]
Q) 환원주의적인 물리학과 통섭적인 생물학 간의 갈등을 과학자들은 어떻게 바라보고 있는가?
이) 서로의 공부법이 다르다. 통제된 실험 가능 여부에 대한 차이도 존재한다. 생물학에서는 완벽한 통제는 불가능하다. 이를 시도한 생물학적 실험은 1991년 미국에서 시작된 '바이오스피어2'라는 실험이다. -중략- 생물학은 환원적인 연구가 불가능하다. 하지만 20세기의 분자생물학으로 생물학에서도 환원적인 관점을 가지게 되었다. 사고의 전환이 필요한 시점이다.
Q) 새로운 세기는 생물학의 시대인가?
장) 경제학의 오류 - 많은 경제학자들이 진화, 적자생존의 개념을 획일화를 위해서 오용하는 경우가 많다.
이) 최재천 교수가 언급한 '거품'의 개념을 이야기한다. 경제학에서 '거품'은 낭비이고 비효율적이지만, 자연에서의 '거품'은 생명을 지키기 위한 필수적 선택이다
장) 금융거품은 부정적이지만, 기술거품은 긍정적인 효과를 유발하는 것.
Q) 겸손함이 있어야 더 창의적인 사회가 되지 않을까?
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