공생자 행성 / 린 마굴리스

생명의 시작은 공생이었다. 지구상의 모든 생명은 '공생'이라는 고리로 서로 연결되어 있다. 생명은 '공생 진화'가 없었다면 존재할 수 없었을 것이다. 인간 같은 동식물의 몸은 수많은 세포들이 공생한 결과물이다. 그리고 세포 역시 여러 고대 세균들이 공생 진화의 길을 택하면서 형성된 것이다. 어쩌면 지구 자체도 수많은 생물들이 결합되어 있는 또 하나의 공생자일지 모른다.  - '공생진화론'

 

 

 

과학의 신비화를 경계하라

ㆍ린 마굴리스 = 칼 세이건의 부인

 

ㆍ린 마굴리스는 미토콘드리아와 엽록체 같은 세포 소기관들이 원래는 독립된 생물이었다가 융합되어 세포의 한 성분이 되었다는 이론을 내놓았다. 

 

ㆍ공생은 새로운 생명을 낳는 원천이다. 

 

ㆍ지구가 생명으로 가득한 행성이 된 것은 공생 덕분이었다. 

 

 

머리말- 40억 년 역사의 초대형 실험실 지구

ㆍ내가 과학자의 삶을 살아오는 내내 연구했던 과학 개념을 두 가지 꼽으라면,
1) 연속 세포 공생 이론 (SET, serial endosymbiosis theory)

2) 가이아 (Gaia) 
를 들 수 있다. 둘이 어떤 관계에 있는 지가 이 책의 핵심 주제다. 

 

ㆍ'가이아는 그저 우주에서 본 공생일 뿐이다.'

 

ㆍ'길들여진 무능력', '생각 집합', '현실의 사회적 구성물' 같은 문화적 제약들을 생각해 보라. 그런 것들은 우리 모두에게 영향을 미치며, 과학자들이라고 예외가 아니다. 언어, 국가, 지역, 시대는 우리의 인식에 한계를 설정한다. 

 

ㆍ인간이라는 종은 여전히 자신이 중심에서 벗어나 있다는 생각을 받아들이고 싶어 하지 않는다. 

 

ㆍ과학과 사회가 충돌할 때 이기는 쪽은 언제나 사회니까.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1│지구는 공생자들의 행성

ㆍ공생 - 서로 다른 종이 물리적으로 접촉하며 살아가는 방식

 

ㆍ우리는 공생자 행성에 살고 있는 공생자들이며, 조금만 주의를 기울이면 어디에서든 공생을 볼 수 있다. 또한 물리적 접촉이 생존의 필수 조건인 생물들도 많다. 

 

ㆍ동물과 식물의 세포가 공생을 통해 생겨났다는 것은 이제 더 이상 논란거리가 아니다. 세균이 식물과 동물의 세포로 들어가서 영구적으로 통합되어 색소체와 미토콘드리아로 변했다는 것은 내 연속 세포 내 공생 이론의 한 부분이다. 

 

ㆍ제이굴드의 '단속 평형' - 생물들은 짧은 기간에 갑자기 변하고, 그 뒤로 변화가 없는 시기가 오래 이어진다. 

 

ㆍ라마르크주의 - 환경 조건에 따라 부모에게 생긴 형질들을 자손이 물려받는다고 말하는 반면, 공생 발생은 생물이 형질이 아니라 다른 생물 전체 그리고 물론 그들의 유전자 전체를 획득한다고 말한다. 

 

ㆍ공생 발생은 획득된 유전자 집합의 유전을 통해 이루어지는 진화적 변화다.

 

ㆍ살아 있는 존재들은 명쾌한 정의를 부정한다. 그들은 싸우고, 먹고, 춤추고, 짝짓고, 죽는다. 공생은 새로움을 낳는다. 이것이 우리에게 익숙한 커다란 생명체들이 지닌 창조성의 근원이다. 공생은 서로 다른 생명체들을 하나로 묶는다. 

 

ㆍ종의 생물은 하나의 개체처럼 보이고 행동하지만, 사실 막으로 둘러싸인 미생물들의 집합, 즉 하나의 집단이다. 

 

 

 

2│정통 견해에 맞서다

ㆍ세포라는 미시 세계의 변두리에서 시작된 것이 지금은 중심 무대로 더 가까이 이동했다. 

 

ㆍ인간과 다른 동물들의 의식뿐만 아니라, 생물학적 아름다움과 복잡성은 공진화하는 아주 작은 세균 조상들을 통해 이어져 내려온 특성들이다. 

 

ㆍ엽록체는 부모 중 한쪽, 대개 모계로부터 물려받으며, 식물을 초록색을 띠게 만든다. 엽록체의 유전은 비핵 유전이다. 

 

ㆍ식물 세포의 세포질에 자리 잡고 살기 위해 세포벽을 벗어던진 시아노박테리아는 사람들이 엽록체라고 부르는 세포 소기관과 똑같아 보였다. 

 

 

3│개체는 합병에서 태어났다

ㆍ공생은 다른 이름을 가진 생물들이 함께 살아가는 것이다. - 데바리

 

ㆍ장기적인 동거는 공생 발명을 낳기도 한다. 즉 새로운 몸, 새로운 기관, 새로운 종을 출현시킨다. 나는 진화적 새로움이 대부분 공생의 직접적인 산물이었으며, 지금도 그렇다고 믿는다. - 식물, 동물, 그리고 기타 진핵세포들이 공생 발생에서 기원했다.

 

ㆍ생명은 화학적으로 대단히 보존성이 좋으므로 그들이 어떤 순서로 융합되었는지를 추론할 수 있다. 연속 세포 내 공생 이론에서 연속이라는 말은 융합이 순서대로 이루어졌다는 것을 가리킨다. 

 

ㆍ광합성을 하고 산소를 만드는 초록색 세균은 시아노박테리아라고 하는데, 지금도 연못이나 하천, 진흙탕, 해안에 살고 있다. 그들의 친척들은 무수히 많은 더 큰 생물들과 동거하고 있다. 모든 식물과 조류의 몸속에서 말이다. 

 

ㆍ개체수로만으로 따지면, 지구를 지배하는 생명체는 인간이 아니라 엽록체와 미토콘드리아다. 인간이 어디에 가든지 미토콘드리아도 함께 간다. 그들은 우리 몸속에서 우리의 모든 대사 활동에 필요한 에너지를 공급하고 있다. 우리의 근육, 소화기, 생각하는 뇌에 말이다. 

 

ㆍ진핵세포의 기원을 다루는 모든 사람들이 동의하는 부분은 그것이 지구 생명의 진화에서 중요하고 획기적인 사건이었다는 것이다. 핵을 지닌 최초의 미생물들은 산소를 싫어하는 작은 유영자들이었다. 

 

ㆍ우리가 마시는 산소는 혈액을 통해 뇌로 들어오며, 예전에 호흡을 하는 세균이었다고 알려진 미토콘드리아를 통해 대사를 계속한다. 우리는 여전히 공생자 행성에서 공생하는 존재다. 

 

 

 

 

4│생명의 덩굴

ㆍ분류학은 생물을 찾고 이름 붙이고 분류하는 학문이다. 이름과 분류 체계는 대량의 정보를 체계적으로 정리하는 방법이다. 

다섯 가지 주요 생물집단

1) 모든 세균들

2) 원생생물

3) 동물

4) 곰팡이

5) 식물

 

ㆍ현대인들은 보통 생물을 세 종류로 구분한다. 식물, 동물, 병균

 

ㆍ바이러스는 다른 생물의 대사에 의존하므로, 최초의 바이러스는 세균에서 진화했을 가능성이 가장 높다. 

 

ㆍ바이러스의 자원이든 다른 무엇의 자원이든 간에, 과잉 성장은 생태계를 파괴하고 약화시키는 경향이 있다. 우리는 자신의 바이러스다. 

 

 

5│세포는 생명 탄생의 기억을 가지고 있다

ㆍ생명의 기본 단위는 세포다. 

 

생명의 기원을 밝히는 방법

1) 모든 생물들을 비교하여 공통점이 무엇인지 알아보는 방법

2) 미화석, 즉 초기 생명의 잔해를 연구하는 고생물학

3) 세포를 다시 만드는 방법

 

ㆍ모든 생명체의 몸을 이루고 있는 물질들의 입장에서 보면, 우리는 우주의 탄생 때부터 존재해 온 것이나 다름없다. 포유류를 비롯한 모든 생명체의 몸을 이루는 물질들은 거슬러 올라가면 초신성 폭발 때 생긴 탄소, 질소, 산소 같은 원소들에서 유래했으니까. 

 

ㆍ세균들도 단백질, 지방, 비타민, 핵산, 당, 탄수화물 같은 우리와 똑같은 구성 요소들을 이용하여 끊임없이 대사 활동을 한다. 따라서 가장 단순한 세균조차도 사실은 극도로 복잡하다. 유전자 서열과 대사 과정을 자세히 연구하면 할수록, 우리는 생명이 기원한 이래로 모든 생물은 동포인 다른 생물들과 언제나 비슷했다는 것을 더욱 실감하게 된다. 

 

ㆍ파스퇴르는 세균이 우리처럼 살아 있다는 것을 입증했다. 세균이 질병이나 음식 오염과 상관 관계가 있다는 것을 증명한 것이다. 

 

ㆍ미생물이 우리의 동료이자 조상이라는 더 균형 잡힌 견해는 거의 숨을 죽이고 있는 상황이다. 우리 사회는 이런 질병 '매개체', 즉 '병균'이 모든 생명을 낳았다는 확정된 사실을 무시한다. 우리 조상들은 바로 그 병균들, 즉 세균이었다. 

 

ㆍ생명은 본질적으로 기억 저장 시스템이다. 

 

ㆍ세포는 두 부분으로 나뉘어 일을 한다. 첫째 세포는 유전자를 복제한다. 이 유전자 생성 단계를 DNA 합성이라고 한다. DNA가 복제된 뒤, 유전 정보 중 한쪽은 그대로 보존된다. 다른 쪽은 '번역'된다. 먼저 유전체 중에서 선택된 부분의 DNA서열 정보가 RNA로 옮겨진다. 세포에는 리보솜이라는 작은 '공장들'이 있다. 그곳에서 RNA는 단백질 사슬을 만들라고 지시한다. 

 

ㆍ생명이라는 책은 수학의 언어나 영어로 씌어진 것이 아니다. 그것은 탄소 화학의 언어로 씌어졌다. 세균들이 다양해지면서 퍼져 나가 지구 전체에서 화학 언어로 대화했다. 

 

 

 

 

6│섹스의 진화

ㆍ성은 본질적으로 성별이 다른 세포들의 일시적이거나 지속적인 결합을 뜻한다. 

 

ㆍ정자의 핵은 난자의 핵과 영구히 융합된다. 이 융합은 주기성을 띤 공생 융합처럼 보인다. 

 

ㆍ동물이 된다는 것은 성적인 존재가 된다는 것이다. 

 

ㆍ모든 동물들은 전적으로 호기성 생물이다. 그들의 미토콘드리아는 언제나 산소를 요구하며, 산소가 없으면 죽는다. 

 

ㆍ인간은 늘 폐기물을 만든다. 생물은 늘어나는 폐기물을 몸 밖으로 배출해야 한다. 

 

ㆍ바로크 양식의 건물처럼 기괴한 '우리'는 돌연변이를 하는 공생 세균의 융합을 통해 약 20년마다 재생산을 한다. 우리의 몸은 체세포 분열을 통해 스스로를 복제하는 원생생물 생식 세포로부터 만들어진다. 공생 상호 작용은 이 행성에 바글거리는 생명의 원료다.

 

ㆍ공생과 마찬가지로 성도 융합의 문제다. 

 

 

 

7│초바다의 해변에서

ㆍ생태계는 생물학적으로 중요한 원소들을 재순환시키는 최소 단위다. 이산화탄소는 화학적으로 고정되어 식량과 몸으로 전환된다. 유기 탄소는 배출되거나 반응하거나 분해되거나 다른 유기물질로 전환된다. 유기 탄소는 궁극적으로 누군가의 효소나 심호흡을 통해 산소와 반응하여 다시 CO2 형태로 방출된다. 이런 의미에서 탄소는 순환된다. 질소도 마찬가지다. 

 

ㆍ한 생태계에서 생물들이 필요로 하는 물질과 에너지는 생명 유지에 필요한 많은 화학 물질들을 재순환시킴으로써 충족된다. 

 

ㆍ생명은 바다에서 진화했지만, 생명이 적대적인 새 환경 맨 땅에서 살 수 있었던 것은 오로지 상생(interliving), 즉 공생 발생 덕분이었다. 

 

ㆍ세포질은 80% 이상이 물로 이루어져 있다. 

 

ㆍ'남'이 없다면 우리는 살아갈 수 없다. 우리는 살아있는 물을 통해 공생하고, 상호 작용하고, 상호 의존하던 과거와 연결된다. 

 

 

 

 

8│가이아

ㆍ고유감각 - 자기 자신을 감지하는 능력

 

ㆍ우리가 지구를 돌보는 것이 아니라, 지구가 우리를 돌보는 것이다. 

 

ㆍ열역학 제2법칙은 다음과 같이 분명히 말한다. 신체 조직을 유지하려면 에너지를 잃어야 하고, 열로 분산시켜야 한다. 어떤 생물도 자신의 폐기물을 먹으며 살지는 않는다. 한 생물의 폐기물은 다른 생물의 먹이가 된다. - 지구 규모에서 물질들을 재순환시킨다. 하나의 계인 가이아는 그 몸을 이루는 1000만 종이 넘는 서로 연결된 끊임없이 활동하는 생물들로부터 출현한다. 

 

ㆍ우리는 인간 종 특유의 오만함을 버려야 한다. 인간이 선택되었다는, 다른 모든 생물들이 오로지 인간을 위해 만들어졌다는 증거는 전혀 없다. 

 

ㆍ가이아는 하나의 생물이 아니다. 가이아 이론은, 행성의 표면이 제한된 특정한 방식으로 생리학적 계처럼 행동한다고 가정한다. 

 

ㆍ선택압들, 성장하고 번식하는 모든 생물들에게 가해지는 선택압들은 특정한 조건에서 특정한 종류의 생명을 선호한다. 생물들은 성장하고 팽창하고 폐기물을 제거하고 재순환한다. 그러면서 그들은 다른 생물들에게 엄청난 선택압을 가한다. 그 결과가 바로 가이아다. 

 

 

 

 

 

 

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