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고양이🐱가 유연한 이유! 다양한 동물의 생김새, 별꼴 전시에서 확인해보세요! l 싸돌이가 간다

동물의 다양한 형태는 오랜 시간에 걸쳐 환경에 적응하며 진화해온 결과입니다. 우리가 흔히 볼 수 있는 고양이의 유연한 몸이나 독수리의 튼튼한 날개, 그리고 상어의 독특한 머리 모양까지, 모두 각자의 생존 환경에 맞춰 최적화된 구조를 가지고 있습니다. 이러한 형태적 특징은 단순히 외형적인 차이만이 아니라, 생존과 번식에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 형태학의 관점에서 동물의 모습을 살펴보면, 왜 각 동물이 그렇게 생겼는지에 대한 과학적 이유를 이해할 수 있습니다. 육상 동물들은 좁은 공간에서 많은 생물과 경쟁해야 하므로, 뛰어난 운동 능력을 갖추게 되었습니다. 예를 들어 고양이는 244개의 뼈를 가지고 있어, 사람보다 훨씬 더 유연하게 몸을 구부릴 수 있습니다. 특히 목뼈, 척추뼈, 꼬리뼈에 뼈가 집중되어 있어, 액체처럼 흐물흐물한 움직임이 가능합니다. 이러한 유연성은 고양이가 좁은 공간을 통과하거나 빠르게 움직일 수 있게 해주며, 생존에 큰 이점을 제공합니다. 하늘을 나는 새들은 날갯짓을 위해 뼈가 가볍고 튼튼해야 합니다. 독수리의 경우, 날개를 펼쳤을 때 길이가 3미터에 달할 정도로 크지만, 그 무게를 견디기 위해 뼈 구조가 삼각형 그물 형태로 되어 있습니다. 삼각형 구조는 외부 힘에 잘 견디고 모양이 쉽게 변하지 않아, 날갯짓을 할 때 안정성을 제공합니다. 반면 사각형 구조는 힘을 받으면 쉽게 변형되기 때문에, 새의 뼈에는 삼각형 구조가 주로 나타납니다. 해양 생물들은 물의 저항을 줄이기 위해 유선형의 몸을 가지게 되었습니다. 하지만 귀상어처럼 독특한 형태를 가진 동물도 존재합니다. 귀상어는 얼굴이 넓게 퍼져 있어 물의 저항이 클 것 같지만, 눈이 양옆에 달려 있어 넓은 시야를 확보할 수 있습니다. 또한 콧구멍이 눈 옆에 위치해 후각 범위가 넓고, 미세한 전류를 감지하는 능력까지 갖추고 있어 사냥에 매우 유리합니다. 이처럼 환경에 따라 동물들은 각기 다른 형태와 감각을 발달시켜 왔습니다. 진화는 항상 좋은 방향으로만 일어나는 것이 아니라, 그 시대와 환경에서 최선의 선택을 하는 과정입니다. 동물들의 다양한 형태는 각자의 생존 전략과 환경에 맞춰 변화해온 결과입니다. 같은 환경에서도 서로 다른 모습이 나타나는 이유는, 각 동물이 처한 상황과 필요에 따라 다른 방식으로 적응했기 때문입니다. 이러한 진화의 다양성은 지구상에 존재하는 수많은 동물들의 형태적 차이를 만들어냈습니다.

국립과천과학관💙싸돌이💙

[석학 인터뷰] Nature vs Nurture🤷‍♀️🤷‍♂️ | 2022 카오스강연 '진화'

오랜 시간 이어져 온 본성과 양육에 관한 논쟁은 현대 과학을 통해 더욱 복잡하고 흥미로운 양상을 띠게 되었습니다. 과거에는 비만을 단순히 개인의 게으름 탓으로 돌리기도 했으나, 오늘날에는 유전적 요인과 장내 미생물 생태계의 영향력이 크다는 사실이 밝혀졌습니다. 인간은 유전자로부터 막대한 영향을 받는 동시에, 스스로 환경을 개선하고 발전시켜 '문명'이라는 독특한 체계를 구축했습니다. 우리는 문명 안에서 살아가며 그 혜택을 누리지만, 동시에 문명이 제공하는 새로운 환경으로부터 다시금 깊은 영향을 받으며 변화해 나가는 존재입니다. 만약 10만 년 전의 호모 사피엔스를 현대의 뉴욕에 데려다 놓는다면, 그는 수렵 채집 대신 뉴요커의 삶을 살게 될 것입니다. 이는 인류의 뇌 구조가 과거와 큰 차이가 없음에도 불구하고, 환경의 변화가 개체의 삶을 얼마나 극적으로 바꿀 수 있는지를 보여줍니다. 현대 사회에서는 생물학적 진화보다 '문화적 진화'가 더 강력한 힘을 발휘합니다. 유전적 후손을 남기는 것보다 어떤 '밈(meme)'을 생성하고 공유하느냐가 환경 문제 해결과 삶의 질에 더 큰 영향을 미치며, 이러한 문화적 변화는 생물학적 변화의 속도를 훨씬 앞지르고 있습니다. 유전자와 환경은 독립적으로 작용하는 것이 아니라 끊임없이 상호작용하며 인간의 삶을 형성합니다. 인간의 DNA는 진공 상태에서 발현되는 것이 아니라, 특정한 환경적 신호가 주어질 때 비로소 그 기능을 수행하기 때문입니다. 적절한 양육과 환경이 뒷받침되지 않는다면 생물학적으로는 인간일지라도 인간다운 행동이나 정신 상태를 갖추기 어렵습니다. 따라서 본성과 양육을 이분법적으로 나누어 어느 하나가 더 중요하다고 단정 짓는 것은 무의미하며, 두 요소가 결합하여 한 개인의 온전한 삶을 완성한다는 통합적 관점이 필요합니다. 최근 주목받는 후성유전학은 유전자가 고정된 운명이 아님을 시사하며 우리에게 새로운 가능성을 제시합니다. 유전적 바탕은 수억 년의 진화를 거쳐 형성되었지만, 우리가 무엇을 먹고 어떻게 활동하느냐에 따라 유전자의 발현 양상은 가역적으로 변할 수 있습니다. 예를 들어 특정 질병에 취약한 유전자를 가졌더라도 환경적 노력을 통해 그 영향을 조절할 수 있다는 사실은 인간에게 삶의 선택권과 의지를 부여합니다. 이는 유전학을 운명론으로 받아들이는 대신, 자신을 깊이 이해하고 더 나은 삶을 설계하는 도구로 활용해야 함을 의미합니다. 인간의 모든 활동은 생물학적 토대 위에서 펼쳐지는 고도의 지적 유희라고 할 수 있습니다. 유전자가 허락하는 유전적 한계 내에서 우리는 자연계의 어떤 생물보다 유전자의 직접적인 명령에서 벗어나 자유롭고 다채로운 문화를 향유합니다. 개인의 차원에서는 유전적 특성이 두드러지게 나타날 수 있으나, 집단의 규모가 커질수록 환경에 적응하며 쌓아온 문화적 역량이 공동체의 발전과 생존을 결정짓는 핵심적인 원동력이 됩니다. 본성과 양육은 대립하는 개념이 아니라, 서로를 보완하며 인류를 지금의 모습으로 이끌어온 두 개의 거대한 축입니다.

김상욱, 김영준, 김유섭, 박정재, 이준호, 장대익, 장이권, 전중환, 최재천, 한창석

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[석학 인터뷰] 인간은 유전자가 만든 로봇?🤖 | 2022 카오스강연 '진화'

리처드 도킨스의 '이기적 유전자' 이론은 우리가 유전자의 운반자에 불과하다는 도발적인 메시지를 던집니다. 이는 우리의 자유의지와 의식을 부정하는 것처럼 들려 심리적인 거부감을 일으키기도 하지만, 생물학계에서는 지난 수십 년간 생명 현상을 이해하는 핵심적인 틀로 받아들여져 왔습니다. 개체의 행동이나 표현형이 결국 유전자가 자신의 복제본을 더 널리 퍼뜨리기 위한 전략이라는 관점은, 우리가 불편함을 느끼더라도 직면해야 할 과학적 사실 중 하나로 자리 잡았습니다. 자연선택의 대상이 반드시 유전자나 개체에만 국한되는 것은 아닙니다. 최근 인류를 괴롭힌 바이러스의 사례를 보면, 개체 수준에서는 숙주를 빠르게 이용해 복제하는 것이 유리해 보이지만, 집단 수준에서는 숙주를 너무 빨리 죽이면 전파가 불가능해집니다. 따라서 바이러스의 독성이 약해지는 방향으로 진화하는 것은 집단 수준의 선택이 개체 수준의 선택보다 강하게 작용했음을 보여줍니다. 이처럼 생명 현상은 유전자의 의도대로만 흘러가는 것이 아니라 다양한 층위의 선택 과정이 복합적으로 얽혀 있습니다. 도킨스가 사용한 '이기적'이라는 표현은 유전자가 인간처럼 욕심을 부린다는 뜻이 아니라, 결과적으로 경쟁 유전자를 제치고 더 많은 복제본을 남기는 특성을 은유한 것입니다. 예를 들어 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 멜라닌을 분비하는 유전자가 선택된 과정은, 생존에 유리한 형질이 보존되는 자연선택의 결과일 뿐입니다. 그러므로 이러한 은유를 글자 그대로 받아들여 삶의 의미나 자유의지가 무너진다고 좌절할 필요는 없습니다. 이는 복잡한 생명 현상을 설명하기 위한 효과적인 언어적 도구에 가깝기 때문입니다. 우리의 신체는 수개월마다 먹는 음식에 의해 구성 성분이 바뀌지만, 부모로부터 물려받은 유전 정보는 변하지 않고 유지됩니다. 이런 측면에서 DNA는 생명을 이해하는 가장 중요한 정보 단위임이 분명합니다. 하지만 유전자 결정론에만 매몰되어서는 안 됩니다. 지리학적 관점에서 보면 환경의 선택 역시 진화의 핵심적인 동력이며, 인간의 교육과 경험은 유전적 프로그램을 끊임없이 교정하고 보완합니다. 즉, 생명은 유전자라는 설계도와 환경이라는 무대가 상호작용하며 만들어가는 예술과 같습니다. 인간은 지구상에서 유전자의 존재와 그 작동 원리를 이해한 유일한 생명체입니다. 우리는 유전자의 복제 본능에 반하여 피임을 하거나 독신을 선택하는 등 이른바 '유전자의 폭거'에 항거할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 도킨스 역시 책의 마지막에서 인간만이 유전자의 지배를 거부할 수 있다고 강조했습니다. 과학적 사실이 주는 허무함에 빠지기보다, 유전자가 부여한 생물학적 한계를 인지하고 그 위에서 자신만의 자유의지로 삶의 의미를 개척해 나가는 태도가 진정으로 중요합니다.

김상욱, 김영준, 김유섭, 박정재, 이준호, 장대익, 장이권, 전중환, 최재천, 한창석

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생명과학
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[인터뷰] 이수지 _ 연구를 위해 만들어진 섬, 까요 산띠아고 | 2022 '진화가 필요한 순간'

진화 인류학은 인류의 진화 과정을 이해하기 위해 형태적, 유전적, 행동적 자료를 종합적으로 분석하는 학문입니다. 특히 인간이 속한 영장류의 출산율 패턴과 '생애사' 과정은 진화적 맥락에서 매우 중요한 연구 대상입니다. 인간의 진화사를 구축하는 과정에서 우리는 단순히 과거를 돌아보는 것에 그치지 않고, 현재 우리가 보이는 행동 표현형 특질들이 어떤 생물학적 기반 위에서 형성되었는지를 탐구합니다. 이러한 비교 연구는 인간과 현생 영장류 사이의 공통점과 차이점을 밝혀내어 인류만의 독특한 생존 전략을 이해하는 열쇠가 됩니다. 진화 생물학의 관점에서 볼 때, 모든 생명체가 무조건 오래 살고 자손을 많이 낳는 방향으로만 진화하지 않는 이유는 무엇일까요? 그 해답은 '상쇄 관계'라는 개념에 있습니다. 생명체가 가진 자원은 한정되어 있기 때문에, 특정 형질에 자원을 집중하면 다른 형질에 투자할 자원이 줄어들 수밖에 없습니다. 예를 들어, 성장에 많은 에너지를 쏟으면 번식 시기가 늦어지거나 자손의 수가 줄어들기도 합니다. 이러한 상쇄 관계는 주어진 생태적 조건에 따라 최적의 균형점을 찾아가며, 결과적으로 지구상의 다양한 종들이 각기 다른 생애사 패턴을 보이게 만드는 근본적인 원인이 됩니다. 협력 육아는 부모 외의 개체들이 양육에 참여하는 현상으로, 곤충부터 조류, 포유류에 이르기까지 폭넓게 관찰됩니다. 개미나 벌처럼 고도로 조직화된 사회를 이루는 경우도 있고, 새들처럼 독립 전의 형제자매를 돌보는 형태도 존재합니다. 하지만 포유류 중에서 인간의 협력 육아는 매우 특별한 위치를 차지합니다. 인간은 집단 내에서 음식을 나누고 끈끈한 유대감을 바탕으로 공동 양육을 수행하며, 특히 번식 수명이 끝난 조부모가 손주를 돌보는 행동은 다른 종에서 찾아보기 힘든 독특한 특징입니다. 이러한 협력적 구조는 인간의 긴 유년기를 지탱하는 중요한 진화적 장치가 되었습니다. 현대 사회의 저출산 현상은 단순히 아이를 낳지 않으려는 선택이라기보다, 출산 시기가 지연되는 생애사적 변화로 이해할 수 있습니다. 인간은 영장류 중에서도 성체가 되기까지의 유년기가 매우 길고 느린 생애사 패턴을 가지고 있습니다. 현대의 젊은 세대는 자원을 획득하고 사회적 기반을 마련하는 데 과거보다 더 많은 시간을 소모하게 되었고, 이는 자연스럽게 출산의 지연으로 이어집니다. 그러나 생물학적 생식력에는 분명한 한계가 존재하기 때문에, 개인의 출산 의도와 실제 이행 사이에는 생태적 어려움으로 인한 간극이 발생하게 됩니다. 따라서 저출산 문제는 인간의 생물학적 특성과 사회적 환경 사이의 충돌로 보아야 합니다. 인간의 생애사를 깊이 이해하기 위해 연구자들은 붉은털원숭이와 같은 영장류 군집을 장기적으로 관찰합니다. 푸에르토리코의 카요 산티아고 섬은 1950년대부터 유지되어 온 연구용 군집으로, 인위적인 개입을 최소화한 상태에서 원숭이들의 전 생애를 추적할 수 있는 귀중한 장소입니다. 이곳에서는 개체들의 사회적 행동, 유전적 구성, 생리적 기전 등이 어떻게 상호작용하는지에 대한 방대한 데이터가 축적됩니다. 이러한 야생에 가까운 환경에서의 비교 연구는 인간이 가진 인구학적 패턴의 뿌리를 찾고, 우리가 직면한 생물학적 질문들에 대한 실마리를 제공하는 중요한 토대가 됩니다.

이수지

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[강연] 새는 날고 곤충은 뛴다 : 진화가 만들어 낸 움직임의 신비 _ by이상임 ㅣ 2022 '진화가 필요한 순간' 2강 | 2강

자연선택에 의한 진화는 개체 간의 유전적 차이가 환경에 따라 생존과 번식의 차이로 이어지며 개체군의 조성이 변화하는 과정입니다. 이 과정을 통해 만들어진 결과물을 우리는 '적응'이라 부릅니다. 적응은 단순히 환경에 맞추는 것을 넘어 개체의 적응도를 높이는 구체적인 특징을 의미합니다. 진화의 역사 속에서 날개나 다리의 구조와 같은 중요한 적응이 나타날 때마다 생태계에는 폭발적인 종분화가 일어났으며, 이는 생명체가 새로운 환경으로 진출하는 결정적인 계기가 되었습니다. 새의 날개는 공룡의 앞다리에서 분화된 놀라운 적응의 산물입니다. 날개는 단순히 하나의 판이 아니라 수많은 깃털이 정교하게 모여 익형 구조를 이룹니다. 특히 인접한 깃털 사이에는 미세한 돌기와 가시가 존재하여 마치 벨크로처럼 서로를 붙잡아주는 역할을 합니다. 이러한 구조 덕분에 날개를 아래로 내릴 때는 넓은 면적을 형성해 큰 힘을 받고, 위로 올릴 때는 틈이 생겨 공기가 잘 흐르게 됩니다. 깃털 하나하나가 비행에 최적화된 독립적인 익형이면서도 동시에 거대한 날개의 일부로 기능하는 셈입니다. 비행의 정교함은 '알룰라'라고 불리는 깃에서 정점을 찍습니다. 새의 엄지손가락에 해당하는 이 구조는 착륙이나 방향 전환 시에 주로 사용됩니다. 비행기 날개의 슬랫과 유사한 역할을 하는 알룰라는 날개 앞부분에서 와류를 발생시켜 공기 흐름이 날개 표면에 밀착되도록 돕습니다. 이를 통해 받음각이 높은 상황에서도 실속을 방지하고 양력을 높여줍니다. 아주 작은 깃털 하나가 비행의 안정성과 기동성을 결정짓는 핵심적인 장치로 작용하며 자연선택의 정밀함을 보여주는 사례라 할 수 있습니다. 비행의 원리는 중력, 양력, 추력, 항력이라는 네 가지 힘의 상호작용으로 설명됩니다. 날개의 유선형 구조는 위아래의 압력 차이를 만들어내며, 뉴턴의 작용-반작용 법칙과 베르누이의 원리에 의해 기체를 위로 떠오르게 하는 양력을 발생시킵니다. 새들은 수천만 년 전부터 이러한 물리 법칙을 몸의 구조와 행동으로 구현해 왔습니다. 상황에 따라 날개의 받음각을 조절하며 양력을 키우거나 줄이는 새들의 비행 기술은 인간이 만든 최첨단 비행기보다 훨씬 유연하고 효율적인 자연의 공학적 성취라고 볼 수 있습니다. 곤충의 세계에서도 물리학을 이용한 놀라운 적응을 발견할 수 있습니다. 소금쟁이는 수면의 표면장력을 깨지 않으면서도 강력하게 도약하는 기술을 가졌습니다. 이들은 다리를 내리는 속도와 물을 치는 힘을 정교하게 조절하여 수면이 허용하는 최대치의 힘을 이끌어냅니다. 만약 다리가 수면을 뚫고 빠지게 되면 도약에 필요한 힘을 얻을 수 없기 때문에, 소금쟁이의 다리 형태와 움직임은 수면의 물리적 특성과 밀접하게 연관되어 진화했습니다. 이는 생명체가 환경의 물리적 한계를 어떻게 극복하고 이용하는지를 잘 보여줍니다. 적응은 개체의 생존 전략과도 깊이 연결되어 있습니다. 암컷 소금쟁이는 교미 시 수컷을 등에 업고 있어 포식자의 위험에 더 많이 노출되는데, 이로 인해 체중 변화에 더 민감하게 반응하여 도약 속도를 조절하는 기작을 발달시켰습니다. 또한 베트남의 거대 소금쟁이는 일반적인 종과 달리 다리를 수면 아래로 빠뜨리면서도 털 사이에 포집된 공기 방울을 이용해 도약하는 독특한 방식을 취합니다. 이처럼 같은 목적을 가진 행동이라도 종의 크기와 환경에 따라 서로 다른 진화적 해결책이 존재한다는 점은 생명 다양성의 신비를 더해줍니다. 생명체의 구조와 기능은 결코 분리될 수 없으며, 이를 온전히 이해하기 위해서는 생물학뿐만 아니라 물리, 공학, 수학 등 다학문적 접근이 필수적입니다. 진화는 모든 생명 현상의 근간을 이루는 원리이기에, 분자 수준부터 생태계 전체에 이르기까지 어느 스케일에서나 연구될 수 있습니다. 자연이 수억 년에 걸쳐 완성한 적응의 결과물은 현대 과학의 난제를 해결할 중요한 열쇠가 됩니다. 생체 모방 기술을 넘어 생명의 원리를 깊이 탐구하는 과정은 우리가 자연과 공존하며 미래를 설계하는 데 큰 영감을 줄 것입니다.

이상임

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 이상임 _ 새의 날개와 비행의 신비 | 2022 '진화가 필요한 순간'

생명체의 비행과 도약은 오랜 진화의 역사를 거쳐 만들어진 정교한 적응의 산물입니다. 새가 공중을 날고 물고기가 바다를 헤엄치는 것은 기계가 작동하는 원리와 유사한 환경적 제약을 공유합니다. 유체와의 상호작용을 연구할 때 생물학적 관점뿐만 아니라 기계공학적 도구를 활용하는 이유도 여기에 있습니다. 날개와 같은 복잡한 구조는 단 한 번의 돌연변이로 탄생하지 않습니다. 수많은 변이가 누적되고 자연선택을 거치며 비로소 환경에 최적화된 비행이라는 놀라운 능력이 완성되는 것입니다. 새와 곤충은 모두 하늘을 날지만 그 진화적 기원은 완전히 다릅니다. 곤충의 날개는 다리를 둘러싼 조직의 일부가 변형된 것이라면, 새의 날개는 척추동물의 앞다리가 진화한 결과입니다. 이처럼 서로 다른 조상으로부터 출발했음에도 비행이라는 동일한 해결책에 도달한 것은 진화의 흥미로운 지점입니다. 곤충의 날개가 네 개라고 해서 새보다 비행 능력이 우월한 것은 아니며, 각자 자신이 처한 환경에서 충분한 양력과 조종력을 확보할 수 있는 독자적인 생존 전략을 구축해 온 것입니다. 비행기와 새의 날개 사이에는 결정적인 차이가 존재합니다. 고정된 형태를 가진 비행기 날개와 달리, 새의 날개는 위아래로 움직일 뿐만 아니라 각도를 자유자재로 조절할 수 있는 유동적인 구조를 가집니다. 이러한 유연성 덕분에 새는 이륙 시 다리로 지면을 차고 오르는 동시에 날갯짓으로 방향과 힘을 정밀하게 제어합니다. 특히 알바트로스처럼 날개가 뾰족한 새들은 까치와 달리 도움닫기가 필수적인데, 이는 종마다 신체 구조에 맞춰 비행 방식이 최적화되었음을 보여주는 사례입니다. 진화은 흔히 단순함에서 복잡함으로 나아가는 일정한 방향성이 있다고 오해받곤 하지만, 실제로는 예측 불가능한 과정에 가깝습니다. 생명체의 형질은 최선의 선택이 아니라 현재 주어진 조건에서 문제를 해결하기 위한 최적의 선택을 따릅니다. 우리가 생체모방공학을 통해 자연에서 아이디어를 얻는 이유도 바로 여기에 있습니다. 비슷한 환경에 놓인 생명체들이 공통으로 도출해낸 효율적인 해결책을 분석함으로써, 우리는 기계 설계에 있어 보다 혁신적이고 실질적인 영감을 얻을 수 있게 됩니다. 새의 비행은 본능과 학습, 그리고 물리적 법칙이 절묘하게 어우러진 결과물입니다. 비행을 위한 근육과 골격은 타고나지만, 변화무쌍한 환경에서 날개를 어떻게 움직일지는 경험을 통해 습득됩니다. 특히 까치의 비행을 관찰하면 깃털 하나하나가 공기의 흐름에 따라 유연하게 휘어지는 모습을 볼 수 있습니다. 새가 의도적으로 깃털을 구부리는 것이 아니라, 깃털의 재질과 공기역학적 상호작용이 만들어내는 이 아름다운 움직임이야말로 생태계가 빚어낸 가장 경이로운 예술 중 하나입니다.

이상임

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[강연] 매머드는 왜?_ 멸종, 인간, 기후 _ by 박정재 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 9강 | 9강

진화와 멸종은 생명 역사를 이끄는 두 축입니다. 흔히 진화를 새로운 환경에 적응하여 종 분화가 일어나는 과정으로 이해하지만, 그 이면에는 경쟁에서 밀려난 종의 멸종이 필연적으로 존재합니다. 특정 지역에서 생존 가능한 종의 수는 한정되어 있기에, 새로운 종의 출현은 곧 다른 종의 퇴장을 의미하기도 합니다. 따라서 현재 우리가 직면한 생물 다양성 감소 문제를 해결하기 위해서는 과거의 멸종 사례를 면밀히 검토하고, 그 원인이 기후 변화인지 혹은 인간의 개입이었는지를 분석하는 과정이 반드시 필요합니다. 마지막 빙기 말, 지구 기온이 급격히 상승하던 시기에 매머드를 비롯한 수많은 대형 포유류가 사라졌습니다. 학계에서는 이를 두고 기후 변화 가설에 따른 식생의 변화가 원인이라는 주장과 인간의 과잉 사냥 가설이 결정적이었다는 주장이 팽팽하게 맞서고 있습니다. 기후 변화 가설은 초원이 숲으로 변하며 먹이가 부족해졌음을 강조하고, 인간의 과잉 사냥 가설은 인간이 진출한 시점과 멸종 시기가 일치함을 근거로 듭니다. 이 논쟁은 오늘날 인위적인 기후 위기와 서식지 파괴가 생태계에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 시사점을 제공합니다. 대멸종의 소용돌이 속에서도 아메리카들소처럼 살아남은 종들이 존재합니다. 이들은 변화하는 환경에 맞춰 먹이 습성을 바꾸는 등 놀라운 적응력을 보여주었습니다. 나무가 내뿜는 독성 방어 물질을 중화할 수 있는 반추 능력을 갖춘 덕분에, 초원이 사라지고 숲이 들어서는 환경에서도 생존을 이어갈 수 있었습니다. 이는 생물의 생존이 단순히 힘의 논리가 아니라, 변화의 속도에 얼마나 유연하게 대응할 수 있느냐에 달려 있음을 보여줍니다. 하지만 현재의 온난화 속도는 생물의 자연적인 적응 한계를 위협하고 있습니다. 섬이라는 고립된 환경은 생물에게 독특한 진화의 기회를 제공하지만, 동시에 멸종의 함정이 되기도 합니다. 자원이 한정된 섬에서 매머드는 몸집을 줄이는 왜소화 과정을 거쳤고, 반대로 포식자가 없는 곳에서는 도마뱀이 거대해지기도 했습니다. 그러나 이러한 고립된 종들은 인간과 함께 유입된 외래종이나 급격한 환경 변화에 매우 취약합니다. 모리셔스의 도도새나 마다가스카르의 코끼리새 사례는 인간의 등장 이후 고립된 생태계가 얼마나 빠르게 붕괴할 수 있는지를 극명하게 보여주는 아픈 역사입니다. 과거의 대멸종이 화산 폭발이나 운석 충돌 같은 자연재해에 의한 것이었다면, 현재 진행 중인 '여섯 번째 대멸종'은 인류의 활동이 주원인이라는 점에서 차이가 있습니다. 산업화 이후 급증한 이산화탄소 농도는 지구의 온도를 전례 없는 속도로 높이고 있으며, 이는 생물의 이동과 적응을 가로막고 있습니다. 인간이 만든 도로와 도시는 생태 통로를 단절시켜 생물들이 적합한 서식지를 찾아 북상하는 것을 방해합니다. 결국 인위적인 기후 변화와 서식지 파괴의 결합은 생태계의 복원력을 심각하게 훼손하고 있습니다. 생물 다양성을 보존해야 하는 이유는 단순히 도덕적인 차원을 넘어 인류의 생존과 직결됩니다. 생태계 내의 모든 종은 고유한 기능을 수행하며 서로 얽혀 있습니다. 예를 들어 숲코끼리가 사라지면 그들이 퍼뜨리던 식물의 씨앗도 발아하지 못해 숲 전체가 변하게 됩니다. 이러한 연쇄 반응은 결국 지구 전체의 복원력을 약화시킵니다. 또한 자연은 인류에게 식량과 의약품의 원천이자 기술 혁신의 아이디어를 제공하는 거대한 창고입니다. 생물 다양성이 높을수록 지구는 외부 충격으로부터 스스로를 보호할 힘을 갖게 됩니다. 우리는 이제 생물 다양성 핫스팟을 설정하고 멸종 위기 지역을 집중적으로 관리하는 등 창의적이고 적극적인 해결책을 모색해야 합니다. 기후 위기와 생물 다양성 감소는 서로 악순환을 일으키는 관계이지만, 반대로 생태계를 복원함으로써 기후 위기를 완화하는 선순환을 만들 수도 있습니다. 인류는 과거 오존층 파괴 문제를 협력을 통해 해결했던 경험이 있습니다. 비관론에 빠져 무기력해지기보다는, 과학적 데이터를 바탕으로 생태계와 공존할 수 있는 길을 찾는 혁신적인 노력이 필요한 시점입니다.

박정재

카오스재단카오스강연

생명과학
지구환경과학

[강연] 이보디보: ‘유전과 발생’ 연구 열차의 종착역은 ‘진화’ _ by 이준호 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 8강 | 8강

생명과학은 크게 두 가지 질문을 던집니다. 생명 현상이 '어떻게' 일어나는지, 그리고 '왜' 일어나는지에 대한 것입니다. 발생학이나 유전학이 '어떻게'라는 기전에 집중한다면, 진화학은 그 현상이 나타난 근본적인 이유인 '왜'를 탐구합니다. 이 두 분야가 통합되어 탄생한 학문이 바로 '이보디보(Evo-Devo)', 즉 진화 발생 생물학입니다. 이는 분자생물학의 발전으로 유전자가 발생에 기여하는 역할을 종간 비교를 통해 밝혀내며 생명의 신비를 풀어가는 현대 생물학의 핵심 분야입니다. 찰스 다윈은 자연선택을 통해 종의 기원을 설명했지만, 개체 간의 변이가 정확히 어디서 오는지에 대해서는 답을 내놓지 못했습니다. 오늘날 우리는 그 답이 DNA라는 유전 물질에 있음을 알고 있습니다. 유전은 부모의 형질을 자손에게 정확하게 물려주는 과정이지만, 그 복제 과정에서 발생하는 미세한 오류가 곧 변이가 됩니다. 99.9%의 정확성과 아주 작은 부정확성이 결합된 이 현상은 생명 다양성을 만드는 가장 기본적인 재료가 되어 진화의 긴 여정을 이끌어가는 원동력이 됩니다. 진화의 과정에서 때로는 기괴한 모습의 '괴물'이 등장하기도 합니다. 초파리의 안테나 자리에 다리가 돋아나는 것과 같은 돌연변이는 생명 현상을 이해하는 중요한 단서가 됩니다. 이러한 변화를 일으키는 '호메오틱 유전자'는 놀랍게도 초파리부터 인간에 이르기까지 진화적으로 매우 잘 보존되어 있습니다. 이를 '툴킷(Toolkit) 유전자'라고 부르는데, 마치 도구 상자 속의 망치나 스패너처럼 동일한 유전자 도구들을 어떻게 조합하느냐에 따라 서로 다른 종의 다양한 신체 구조가 만들어지게 됩니다. 자연계에서 일어나는 실제 진화 사례 중 가시고기의 변화는 매우 흥미롭습니다. 바다에서 호수로 서식지를 옮긴 가시고기들은 포식자인 잠자리 유충으로부터 살아남기 위해 배 쪽의 가시를 없애는 방향으로 진화했습니다. 놀라운 점은 유전자 자체의 서열이 바뀐 것이 아니라, 특정 부위에서 유전자를 켜고 끄는 '스위치' 역할을 하는 조절 부위가 변했다는 사실입니다. 이는 완전히 새로운 유전자가 나타나지 않더라도 기존 유전자의 발현 방식만 조절함으로써 환경에 적응하는 새로운 형질이 나타날 수 있음을 보여줍니다. 예쁜꼬마선충의 연구를 통해서도 이보디보의 원리를 확인할 수 있습니다. 썩은 과일에서 새로운 서식지로 이동하기 위해 다른 곤충에 몸을 싣는 '닉테이션(히치하이킹)' 행동은 특정 뉴런의 작용으로 일어납니다. 연구 결과, 이 행동은 완전히 새로운 유전자가 만든 것이 아니라 기존에 존재하던 유전자의 아미노산 서열이 아주 미세하게 변형된 '동형체(isoform)'에 의해 결정된다는 것이 밝혀졌습니다. 아주 작은 유전적 변화만으로도 개체의 행동 양식을 완전히 바꾸고 새로운 생존 전략을 만들어낼 수 있다는 점은 진화의 놀라운 효율성을 증명합니다. 최근 진행된 한국 선충 유전체(게놈) 프로젝트는 종의 다양성이 유전체 전체 차원에서 어떻게 나타나는지 보여줍니다. 특히 염색체 끝부분을 보호하는 '텔로미어' 서열을 분석한 결과, 교과서에 실린 표준 서열과는 다른 다양한 변이들이 여러 종에서 발견되었습니다. 이는 텔로미어의 특정 염기서열 자체가 절대적인 것이 아니라, 염색체를 보호한다는 본연의 기능만 수행할 수 있다면 진화 과정에서 다양한 서열이 채택될 수 있음을 의미합니다. 즉, 진화는 정해진 정답을 향해가는 과정이 아니라 상황에 맞춰 최선을 찾는 기회주의적 속성을 지닙니다. 진화는 단순히 과거의 기록이 아니라 현재 우리 주변에서 끊임없이 일어나고 있는 역동적인 현상입니다. 유전과 발생 연구의 종착역은 결국 진화라는 거대한 흐름으로 연결될 수밖에 없습니다. 아주 작은 유전적 변화들이 쌓여 혁명적인 결과를 만들어내는 과정은 마치 비틀즈의 노래 가사처럼 점진적이면서도 파괴적인 변화를 내포하고 있습니다. 생명의 다양성을 이해하려는 인간의 끈기 있는 탐구는 우리가 어디에서 왔으며, 생명이 가진 무한한 가능성이 어디까지 뻗어 나갈 수 있는지를 끊임없이 일깨워 줍니다.

이준호

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생명과학

[강연] 종의 기원, 종의 분화 _ by 장이권 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 5강 | 5강

찰스 다윈의 저서 '종의 기원'은 현대 생물학의 근간을 이루며 세상 속 인간의 위치를 새롭게 정립했습니다. 다윈은 이 책에서 종분화의 가능성과 그 메커니즘을 심도 있게 다루었는데, 흔히 갈라파고스의 핀치새를 대표적인 사례로 떠올리곤 합니다. 하지만 종분화는 먼 과거의 역사나 외딴섬의 전유물이 아닙니다. 우리 주변의 논과 숲에서도 지금 이 순간 종분화의 흔적을 발견할 수 있으며, 특히 우리나라의 멸종위기종인 수원청개구리는 종의 탄생과 분화를 연구하는 데 있어 매우 중요한 실마리를 제공합니다. 새로운 종이 탄생하기 위해서는 개체군 사이의 유전적 교류가 차단되는 '생식격리'가 필수적입니다. 생식격리는 크게 수정 전 격리와 수정 후 격리로 나뉘는데, 서식지나 번식 시기의 차이, 혹은 구애 노래의 변화 등이 수정 전 격리에 해당합니다. 생물학적 관점에서 볼 때, 귀중한 생식 세포를 낭비하지 않는 수정 전 격리가 개체에게 더 유리한 전략으로 작용합니다. 이러한 격리 메커니즘이 오랜 시간 유지되면서 하나의 공통 조상에서 갈라져 나온 개체군들은 각자 독립적인 진화의 길을 걷게 되며 마침내 서로 다른 종으로 고착됩니다. 현재 수원청개구리와 청개구리는 같은 논에 살면서도 독특한 방식으로 생식격리를 유지하고 있습니다. 청개구리는 주로 논둑 근처에서 노래하는 반면, 수원청개구리는 경쟁에서 밀려나 논 안쪽 깊숙한 곳에서 벼를 붙잡고 노래를 부릅니다. 또한 수원청개구리는 포식자의 위험을 무릅쓰고 청개구리보다 이른 오후부터 노래를 시작하여 자신들만의 시간을 확보하려 애씁니다. 이러한 공간적, 시간적 분화는 두 종이 서로 섞이지 않고 각자의 정체성을 유지하며 공존할 수 있게 만드는 현재 진행형의 진화적 장치라고 할 수 있습니다. 과거의 서식지를 추적해 보면 두 종의 분화 과정을 더욱 명확히 이해할 수 있습니다. 청개구리의 원서식지는 산지 습지였던 반면, 수원청개구리는 평지의 늪지에서 기원한 것으로 추정됩니다. 원래는 서로 마주칠 일이 없던 두 종이었으나, 인간이 농경지를 확대하고 늪을 논으로 개간하면서 강제로 한 공간에 모이게 되었습니다. 급격한 환경 변화 속에서 수원청개구리는 생존을 위해 기존의 행동 양식을 수정해야만 했고, 이는 인위적인 생태계인 논에서 살아남기 위한 처절하면서도 아름다운 적응의 결과물로 나타났습니다. 최근에는 종분화의 반대 과정인 '역종분화' 현상이 관찰되어 우려를 낳고 있습니다. 서식지 파괴와 개체수 감소로 인해 수원청개구리와 청개구리 사이의 생식격리가 무너지면서 잡종이 형성되는 '이입교잡'이 빈번하게 일어나고 있기 때문입니다. 특히 개체수가 적은 수원청개구리의 유전체가 흔한 청개구리의 유전체 속으로 흡수되면서 고유한 종의 특색이 사라질 위기에 처해 있습니다. 이는 종분화가 단순히 종이 늘어나는 과정만이 아니라, 환경 변화에 따라 언제든 다시 하나로 합쳐지거나 사라질 수 있는 역동적인 과정임을 시사합니다. 종분화의 또 다른 형태인 '이소종분화'는 지리적 장벽에 의해 발생합니다. 최근 신종으로 발표된 노랑배청개구리는 차령산맥이라는 지리적 경계를 사이에 두고 수원청개구리와 갈라져 독립적으로 진화해 온 사례입니다. 산맥이 유전자 흐름을 막는 장벽 역할을 하면서 남쪽의 노랑배청개구리와 북쪽의 수원청개구리는 형태와 노랫소리에서 뚜렷한 차이를 보이게 되었습니다. 이처럼 돌연변이와 자연선택, 그리고 지리적 격리가 맞물려 돌아가며 지구상의 생물 다양성을 풍성하게 만드는 원동력이 됩니다. 우리는 흔히 종을 고정된 실체로 생각하지만, 생물학적으로 종은 끊임없이 변화하고 만들어지며 사라지는 연속적인 과정 위에 있습니다. 종분화의 단계를 1에서 10까지의 수치로 본다면, 우리가 마주하는 생물들은 그 과정의 어느 한 지점을 지나고 있는 셈입니다. 수원청개구리 연구를 통해 알 수 있듯이, 종분화는 지금 우리 곁에서 살아 숨 쉬는 현재의 이야기입니다. 이러한 진화의 여정을 이해하고 기록하는 일은 단순히 학술적 가치를 넘어, 사라져가는 생명들의 고유한 가치를 지키고 공존의 길을 모색하는 첫걸음이 될 것입니다.

장이권

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생명과학

[강연] 유전자의 눈으로 본 진화: 해밀턴의 포괄 적합도 이론 _ by 전중환 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 4강 | 4강

윌리엄 해밀턴은 찰스 다윈 이후 가장 위대한 진화 생물학자로 칭송받는 인물로, 생명 과학의 패러다임을 바꾼 혁신가입니다. 그는 생명체가 단순히 자신의 생존과 직접적인 번식만을 위해 설계되었다는 고전적 관점을 넘어, '포괄 적합도'라는 혁신적인 개념을 세상에 제시했습니다. 이는 개체가 자신과 유전자를 공유하는 친족의 번식을 도움으로써 결과적으로 자신의 유전적 성공을 거둘 수 있다는 이론입니다. 해밀턴의 통찰은 생태계 전반에서 발견되는 수많은 이타적 행동들을 논리적이고 수학적으로 설명하는 결정적인 열쇠가 되었습니다. 자연계에는 자신의 번식 기회를 완전히 포기하면서까지 타인을 돕는 경이로운 사례들이 빈번하게 관찰됩니다. 일개미는 평생 자식을 낳지 않는 불임성 암컷으로 살아가며 여왕이 낳은 동생들을 돌보는 데 헌신하고, 꿀벌은 침을 쏘고 죽음으로써 군락의 안전을 지키는 자살 공격을 감행합니다. 다윈은 이러한 이타성이 개체의 생존에 명백히 불리함에도 어떻게 대를 이어 유지되는지 깊이 고민했습니다. 해밀턴은 이 난제를 해결하기 위해 진화의 주어를 '개체'에서 '유전자'로 옮겼으며, 복잡한 적응은 결국 유전자를 더 널리 퍼뜨리기 위한 정교한 설계임을 밝혀냈습니다. 과거의 많은 학자들은 '종족 보존의 본능'이나 '집단의 이익'을 위해 개체의 이타적 행동이 진화했다고 믿는 경향이 있었습니다. 하지만 이러한 집단 선택설은 집단 내부에서 발생하는 이기적인 개체, 즉 타인의 희생을 착취하는 '무임승차자'의 등장을 막지 못한다는 치명적인 논리적 약점을 지니고 있습니다. 모두가 집단을 위해 희생할 때 혼자 살아남아 번식하는 이기주의자가 더 많은 자손을 남기게 되면, 결국 이타적인 집단은 세대를 거치며 붕괴할 수밖에 없습니다. 따라서 진화의 진정한 동력은 막연한 집단의 이익이 아닌, 유전자 수준의 선택과 복제 과정에서 찾아야 마땅합니다. 해밀턴의 규칙으로 불리는 부등식은 이타적 행동이 자연선택을 통해 진화하는 조건을 수학적으로 명쾌하게 보여줍니다. 상대방이 얻는 이득에 근연도를 곱한 값이 내가 감수하는 비용보다 크다면, 그 행동을 유도하는 유전자는 다음 세대에 더 높은 빈도로 전달됩니다. 이는 혈연이 단순한 가족 관계를 넘어 '나 자신의 유전자 복제본'을 일정 비율 공유하는 존재임을 과학적으로 증명합니다. 결국 생태계의 이타주의는 유전자의 관점에서 볼 때 자신의 복제본을 더 효율적으로 지키고 퍼뜨리기 위한 지극히 합리적이고 이기적인 전략의 결과물인 셈입니다. 포괄 적합도는 개체가 직접 낳은 자식의 수뿐만 아니라, 자신의 행동이 친족의 번식 성공도에 끼친 영향까지 모두 포괄하는 광범위한 개념입니다. 모든 생명체는 마치 자신의 포괄 적합도를 최대화하려는 명확한 목적을 가진 것처럼 정교하게 설계되어 있습니다. 이 이론은 단순히 혈연을 돕는 행위에 국한되지 않고, 곤충의 독특한 성비 조절, 기생체의 독성 진화 과정, 개체의 이주 전략 등 생태계의 수많은 복잡한 현상을 설명하는 강력한 분석 틀이 됩니다. 유전자의 눈으로 세상을 바라볼 때 비로소 우리는 생명이 보여주는 복잡하고 효율적인 질서의 실체를 선명하게 파악할 수 있습니다. 리처드 도킨스는 해밀턴의 심오한 사상을 '이기적 유전자'라는 강렬한 개념으로 정립하여 대중에게 널리 알렸습니다. 그는 개체를 유전자가 다음 세대로 안전하게 넘어가기 위해 잠시 머무는 '생존 기계'이자 '운반체'로 정의하며 진화의 본질을 꿰뚫었습니다. 하지만 이러한 관점이 인간의 삶이 허무하다거나 모든 행동이 유전자에 의해 기계적으로 결정된다는 숙명론을 의미하는 것은 결코 아닙니다. 오히려 우리는 유전자가 설계한 본능의 기원을 이해함으로써, 그 본능을 주체적으로 조절하거나 때로는 거스르며 자신만의 삶의 가치를 창조해 나갈 수 있는 독특하고 존엄한 존재로 거듭날 수 있습니다. 진화론은 우리가 왜 단 음식을 갈망하고, 아기의 얼굴을 보며 귀여움을 느끼며, 때로는 타인을 위해 숭고한 희생을 하는지에 대한 근원적인 해답을 제공합니다. 이러한 심리적 특성들은 머나먼 과거의 환경에서 유전자의 생존과 번식에 유리했기에 우리 몸과 마음에 새겨진 소중한 유산입니다. 현대 사회가 직면한 저출산 문제나 반려동물에 대한 깊은 애착 역시 이러한 진화적 기제와 변화된 환경이 상호작용한 결과로 해석할 수 있습니다. 진화의 원리를 깊이 있게 이해하는 과정은 결국 인간 본성의 뿌리를 탐구하고, 우리 자신과 우리가 살아가는 세상을 더 넓고 깊은 시각으로 바라보는 지혜로운 여정과 같습니다.

전중환

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생명과학

[인터뷰] 전중환 _ 이기적 유전자가 이타적 행동을 하는 이유는? | 2022 카오스강연 '진화'

진화심리학은 단순히 심리학의 한 분야가 아니라, 인간의 마음을 이해하는 근본적인 틀을 제공합니다. 인간의 두뇌는 천문학적으로 복잡한 생물학적 기관이며, 여기서 비롯되는 마음 역시 자연선택에 의해 정교하게 설계된 적응의 산물입니다. 기존 심리학이 현상에 대한 직관적 설명에 머물렀다면, 진화심리학은 특정 심리 기제가 과거 조상들의 번식과 생존에 어떤 이득을 주었는지 그 기능적 목적을 명시적으로 탐구합니다. 즉, 진화라는 렌즈를 통해 인지, 발달, 사회적 행동 등 인간의 모든 심리 현상을 새롭게 조명하는 접근법이라 할 수 있습니다. 자연선택의 진정한 단위는 개체나 집단이 아닌 유전자입니다. 오직 유전자만이 스스로를 복제하여 다음 세대로 전달될 수 있기 때문입니다. 흔히 유전자를 강조하면 환경의 영향을 무시한다고 오해하기 쉽지만, 이는 수천 세대에 걸친 진화와 한 세대 안에서 일어나는 형질 발달을 혼동한 결과입니다. 모든 과학자는 형질 발달 과정에서 유전과 환경이 상호작용한다는 점을 인정합니다. 다만 진화적 관점에서는 어떤 유전자가 복제본을 더 많이 남겨 살아남았는가에 주목하며, 이러한 유전자의 '이기성'이 생명체의 복잡한 특성을 만들어내는 핵심 동력이 됩니다. 이기적인 유전자의 관점은 역설적으로 인간의 숭고한 이타주의를 명쾌하게 설명해 줍니다. 유전자는 자신이 담긴 개체의 희생을 감수하더라도, 동일한 유전자를 공유할 확률이 높은 혈연관계의 다른 개체를 도움으로써 자신의 복제본을 간접적으로 보존할 수 있습니다. 이것이 바로 가족을 향한 헌신이나 일개미의 희생이 자연계에 존재하는 이유입니다. 상대방이 얻는 이득에 유전적 근연도를 곱한 값이 자신의 손해보다 크다면, 그러한 이타적 행동을 유도하는 유전자는 자연선택을 통해 살아남아 다음 세대로 이어지게 됩니다. 인간의 행동 차이를 유전적 요인으로 설명하는 것에 대해 거부감을 느끼는 시각도 존재하지만, 과학적 설명은 결코 도덕적 정당화가 아닙니다. 남녀의 심리적 차이나 폭력성 같은 부정적 현상의 원인을 진화적으로 규명하는 이유는, 그 현상을 방치하기 위해서가 아니라 오히려 정확한 인과관계를 파악하여 사회적 문제를 효과적으로 해결하기 위해서입니다. 예를 들어 남성이 여성의 미소를 오해하는 진화적 경향성을 이해한다면, 이를 성희롱 예방 교육 등에 활용하여 실질적인 변화를 이끌어낼 수 있습니다. 현상을 과학적으로 이해하는 것은 그것을 극복하기 위한 첫걸음입니다. 현대 진화생물학의 기틀을 마련한 윌리엄 해밀턴은 다윈 이후 가장 위대한 생물학자로 평가받으며, 포괄 적합도 이론을 통해 사회성 진화의 비밀을 풀었습니다. 리처드 도킨스의 저작들 역시 해밀턴과 같은 선구자들의 연구에 깊은 뿌리를 두고 있습니다. 진화심리학은 단순히 흥미로운 가설을 제시하는 데 그치지 않고, 유전자의 눈으로 세상을 바라봄으로써 인간 본성에 대한 깊은 통찰을 제공합니다. 이러한 과학적 토대를 이해할 때 우리는 비로소 '문화라는 깡패'에 휘둘리지 않고, 생물학적 존재로서의 인간을 더욱 객관적이고 입체적으로 바라볼 수 있게 됩니다.

전중환

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[강연] 집단의 유전학: 진화의 톱니바퀴는 어떻게 돌아가는가? _ by 김유섭 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 3강 | 3강

집단유전학은 집단 내에 존재하는 유전 변이의 원인과 결과를 연구하는 학문입니다. 개체들이 모인 집단에서 각기 다른 DNA 염기서열을 가질 때 이를 유전 변이라 하며, 이 변이의 분포가 시간에 따라 변하는 현상을 진화라고 정의합니다. 즉, 집단유전학은 생물의 진화 과정을 명확히 이해하고 추론하는 데 필수적인 도구입니다. 최근에는 유전체학의 발달로 방대한 데이터가 축적되면서 의학, 농학, 인류학 등 다양한 분야의 발전에 기여하고 있으며, 수학과 유전학이 결합된 다학제적 성격을 띠고 있습니다. 찰스 다윈은 자연선택을 통해 형질이 점진적으로 변한다는 이론을 제시했지만, 유전의 구체적인 기작은 알지 못했습니다. 반면 멘델은 유전 법칙을 발견했으나 이는 불연속적인 형질에 국한된 것처럼 보였습니다. 이 두 거장의 이론은 1920년대에 이르러서야 '현대적 종합'을 통해 통합되었습니다. 여러 유전자의 변이와 환경의 영향이 복합적으로 작용하여 연속적인 분포를 만드는 양적 형질의 진화가 수학적으로 설명되면서, 비로소 집단유전학이라는 학문적 토대가 마련되었고 진화는 대립유전자 빈도 변화로 정의되기 시작했습니다. 집단유전학의 탄생은 진화라는 다채로운 생물학적 현상을 '대립유전자 빈도 변화'라는 하나의 숫자로 환원하여 설명할 수 있게 했음을 의미합니다. 영국의 피셔와 홀데인, 미국의 라이트와 같은 학자들은 생물학과 수학을 결합하여 진화의 기작을 정교한 모델로 구축했습니다. "진화의 빛을 비추지 않고는 생물학의 그 무엇도 이해될 수 없다"는 도브잔스키의 말처럼, 수학적 기초 위에 세워진 진화 이론은 성선택, 종분화, 협력의 진화 등 복잡한 생명 현상을 논리적으로 풀어내는 열쇠가 되었으며 분자 진화라는 새로운 연구 분야를 탄생시켰습니다. 20세기 후반에는 일본의 기무라 모토가 주도한 '중립 진화 이론'이 집단유전학의 중요한 진보를 이끌었습니다. 이는 유전적 부동, 즉 자연선택 없이 무작위적으로 대립유전자 빈도가 변하는 현상이 분자 수준의 진화에서 핵심적인 역할을 한다는 주장입니다. 당시 얻어진 유전 데이터들은 이 중립 진화 모델과 아주 잘 맞아떨어졌으며, 이는 자연선택만을 강조하던 기존의 시각에 새로운 지평을 열었습니다. 비록 모든 진화가 중립적이지는 않지만, 이 이론은 현대 집단유전학에서 관찰 데이터를 해석하고 가설을 검증하는 가장 유용한 기준 모델로 자리 잡았습니다. 21세기에 들어서며 집단유전학은 유전체학 혁명과 함께 르네상스를 맞이했습니다. 유전체 해독 비용이 획기적으로 감소하면서 방대한 염기서열 데이터가 쏟아졌고, 이를 해석하기 위한 '계보수렴 이론'이 발전했습니다. 이 이론은 현재 관찰되는 유전 변이를 바탕으로 과거의 유전자 계보를 역추적하여 집단의 크기 변화나 이주 경로를 정량적으로 추정하게 해줍니다. 이를 통해 호모 사피엔스가 아프리카에서 기원하여 전 세계로 퍼져나간 상세한 역사와 네안데르탈인과의 교배 사실 등이 명확히 밝혀졌으며, 인류의 과거를 재구성하는 강력한 수단이 되었습니다. 자연선택에 의한 적응 진화의 흔적을 찾는 것도 현대 집단유전학의 주요 과제입니다. 이로운 돌연변이가 집단 전체로 퍼지면 주변의 중립 변이들까지 함께 휩쓸려 사라지는 '선택 일소' 현상이 나타납니다. 과학자들은 유전체 데이터에서 유전 변이가 급격히 줄어든 구간을 찾아내어 최근에 일어난 적응의 증거를 포착합니다. 유럽인의 옅은 피부색이나 성인의 젖당 분해 능력 등이 대표적인 사례입니다. 이러한 연구는 인류가 각기 다른 환경에 어떻게 적응해 왔는지를 유전학적으로 증명하며, 특정 유전 형질과 환경 사이의 밀접한 관계를 보여줍니다. 집단유전학은 이제 순수 학문을 넘어 맞춤 의학 시대를 여는 필수적인 학문으로 자리매김하고 있습니다. 개개인의 유전적 특성은 그가 속한 집단의 진화적 역사에 의해 결정되므로, 질병의 위험을 진단하고 예방하기 위해서는 집단의 변이를 해석하는 능력이 매우 중요합니다. 또한, 이 분야는 수학적 소양이 높은 우리나라의 젊은 학자들이 세계적인 업적을 낼 수 있는 유망한 영역이기도 합니다. 진화의 톱니바퀴를 이해하는 것은 결국 우리 자신의 과거와 현재를 파악하고, 나아가 인류의 건강한 미래를 설계하는 가장 과학적인 방법입니다.

김유섭

카오스재단카오스강연

생명과학

[페스티벌+어스] 지속가능한 지구: 기후 by 박록진, 김백민 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

기후 변화는 이제 먼 미래의 경고가 아닌 현실의 위기로 다가왔습니다. 1880년 산업혁명 이후 지구의 평균 기온은 이미 1.1도 상승했으며, 한반도는 이보다 높은 2도 가까운 상승 폭을 기록하고 있습니다. 이러한 지구 온난화는 단순히 숫자의 변화에 그치지 않고 전 지구적인 폭염, 가뭄, 집중호우와 같은 극단적인 기상 현상을 빈번하게 야기합니다. 북극의 빙하가 녹아내리고 해수면이 상승하는 현상은 생태계 전반의 위기를 초래하며 인류의 생존을 위협하고 있습니다. 우리는 현재 지구 곳곳에서 발생하는 기후 재난을 통해 변화의 시급성을 체감하고 있습니다. 파리 협정의 핵심 목표인 탄소 중립은 인위적인 탄소 배출량과 자연적인 흡수량이 균형을 이루는 상태를 의미합니다. 우리가 배출한 이산화탄소는 숲의 광합성과 해양의 용해 작용을 통해 자연적으로 흡수되는데, 현재는 배출량이 자연의 흡수 능력을 크게 초과하여 대기 중 농도가 계속 높아지고 있습니다. 2050년까지 탄소 중립을 달성하기 위해서는 전력 생산과 운송 수단 등 주요 배출원의 에너지 구조를 근본적으로 전환하여 자연의 흡수 범위 안으로 배출량을 줄여야 합니다. 이는 단순히 배출을 줄이는 것을 넘어 지구 시스템의 순환 원리를 회복하는 과정입니다. 자연의 탄소 흡수 능력은 고정된 것이 아니라 기후 변화와 밀접하게 상호작용하며 변합니다. 최근 빈번해진 대형 산불은 그동안 나무가 흡수했던 탄소를 다시 대기로 방출하는 악순환을 만들고 있으며, 해수 온도의 상승은 바다의 탄소 용해도를 낮추어 흡수 효율을 떨어뜨립니다. 또한 이산화탄소보다 지구 온난화 지수가 25배나 높은 메테인 기체의 농도 증가는 기후 위기를 더욱 가속화하는 요인이 됩니다. 따라서 자연의 흡수 기작에 대한 정밀한 과학적 이해와 감시가 탄소 중립 전략의 필수적인 토대가 되어야 하며, 이를 위해 위성 관측과 같은 첨단 기술의 활용이 중요해지고 있습니다. 기후 위기에 대응하는 과정에서 우리는 탄소 감축뿐만 아니라 변화하는 환경에 적응하는 지혜도 함께 갖추어야 합니다. 지구 온도가 6도 이상 상승하여 인류가 멸종할 것이라는 극단적인 공포에 매몰되기보다는, 과학적 근거에 기반한 합리적인 대응책을 마련하는 것이 중요합니다. 현재의 기술 발전 속도와 국제적인 협력을 고려할 때, 우리는 온도 상승 폭을 관리 가능한 수준으로 억제할 수 있는 시간을 아직 확보하고 있습니다. 비관론에 빠져 포기하기보다는 우리가 처한 상황을 정확히 인식하고, 지속 가능한 성장을 위한 구체적이고 실현 가능한 경로를 설계해야 할 때입니다. 경제 성장과 탄소 배출 사이의 연결고리를 끊어내는 '탈동조화'는 지속 가능한 미래를 위한 핵심 과제입니다. 과거에는 GDP가 높아질수록 탄소 배출도 늘어나는 것이 당연시되었으나, 최근 선진국들을 중심으로 기술 혁신을 통해 경제 성장을 유지하면서도 배출량을 줄이는 사례가 나타나고 있습니다. 기업들은 탄소 발자국을 투명하게 공개하고 친환경 공정을 도입하며 생존을 위한 변화를 꾀하고 있습니다. 소비자 역시 탄소 배출이 적은 제품을 선택함으로써 시장의 흐름을 바꾸는 중요한 역할을 수행할 수 있으며, 이러한 개인의 선택이 모여 기업과 국가의 변화를 이끌어내는 동력이 됩니다. 에너지 전환의 성공은 단순히 재생 에너지 발전소를 많이 짓는 것에 그치지 않고, 이를 뒷받침하는 효율적인 에너지 인프라 구축에 달려 있습니다. 기상 조건에 따라 발전량이 변하는 태양광이나 풍력 에너지의 특성을 고려할 때, 남는 전력을 저장하고 필요한 곳으로 보내주는 지능형 전력망 확충이 필수적입니다. 또한 수소 에너지, 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS) 등 다양한 창의적 대안들을 검토하고 실용화해야 합니다. 에너지의 생산부터 소비까지 전 과정에서의 효율화와 인프라의 혁신은 기후 위기 극복을 위한 가장 강력한 수단이 될 것이며, 이는 국가 경쟁력과도 직결되는 문제입니다. 기후 위기는 인류에게 커다란 도전이지만, 동시에 새로운 문명으로 도약할 수 있는 기회이기도 합니다. 우리는 인공위성을 활용한 정밀 관측과 고도화된 모델링을 통해 미래 기후를 예측하고 최선의 대응 경로를 찾아가고 있습니다. 개인의 절제와 기업의 혁신, 그리고 국가의 현명한 정책이 조화를 이룰 때 우리는 비로소 지속 가능한 지구를 후손에게 물려줄 수 있습니다. 인류는 언제나 위기 속에서 답을 찾아왔으며, 이번에도 과학적 근거와 연대의 힘을 바탕으로 지구와 공존하는 새로운 길을 개척해 나갈 것입니다. 우리의 작은 실천과 창의적인 사고가 모여 결국 지구를 위한 올바른 답을 완성할 것입니다.

김백민, 박록진

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

지구환경과학

[인터뷰] 강호정_땅속 미생물이 인간이 배출하는 CO2의 5배 이상 배출한다? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

흙 속 미생물과 기후 변화를 연구하는 생태학의 세계에서 가장 주목받는 식물 중 하나는 '스파그넘'이라 불리는 물이끼입니다. 이 식물은 화려한 꽃도 없고 성장 속도도 매우 느리지만, 죽은 뒤에도 잘 썩지 않고 땅속에 층층이 쌓이는 독특한 성질을 지니고 있습니다. 주로 춥고 축축한 북미나 시베리아 지역에 분포하며, 광합성을 통해 흡수한 탄소를 장기간 저장하는 중요한 역할을 수행합니다. 기후 변화 대응의 핵심인 탄소 저장고로서 물이끼의 가치는 매우 높습니다. 지표면의 극히 일부만을 차지하는 습지는 지구 생태계의 거대한 스펀지와 같습니다. 비가 많이 올 때는 물을 머금어 홍수를 예방하고, 가뭄 시에는 저장했던 물을 조금씩 내보내 피해를 줄이는 조절 능력을 발휘합니다. 또한 수많은 동식물이 서식하는 생물 다양성의 보고이자, 전 지구적인 탄소 저장고로서 인류 문명사적으로도 막대한 가치를 지닙니다. 철새들이 긴 여정 중에 쉬어가는 기착지 역할까지 수행하며 지구의 생명력을 유지하는 데 기여하고 있습니다. 기후 변화로 인한 온도 상승은 땅속 미생물의 호흡을 가쁘게 만들어 탄소 분해를 가속화합니다. 이는 대기 중으로 더 많은 이산화탄소를 배출하는 결과를 초래하며, 강수량 변화에 따른 미생물 구성의 변화는 환경에 또 다른 연쇄 반응을 일으킵니다. 특히 미생물이 매년 내뿜는 이산화탄소의 양은 인류가 화석 연료를 태워 발생하는 양의 5배가 넘습니다. 메탄이나 아산화질소 같은 강력한 온실기체 발생에도 핵심적인 역할을 하기에 미생물 연구는 기후 위기 해결의 열쇠가 됩니다. 생태학은 실험실 안의 분석을 넘어 자연 그 자체를 연구 대상으로 삼는 학문입니다. 연구자들은 야외 조사지에서 장기간 생태계의 변화를 관찰하고, 때로는 인위적으로 온도를 높이거나 이산화탄소를 살포하여 미래 환경을 모사하는 조작 실험을 수행합니다. 현장 조사와 실험실 분석, 그리고 방대한 데이터를 처리하기 위한 통계학적 방법론이 결합된 융합적인 성격을 띱니다. 이러한 다각적인 접근을 통해 우리는 기후 변화가 생태계 전반에 미치는 영향을 보다 정밀하게 예측할 수 있습니다. 우리가 눈으로 보는 식물의 모습은 빙산의 일각에 불과하며, 땅속에는 그만큼 거대한 뿌리 시스템이 존재합니다. 뿌리는 단순히 식물을 지지하고 영양분을 흡수하는 것을 넘어, 주변 미생물 및 다른 식물들과 복잡한 네트워크를 형성합니다. 최근 연구에 따르면 나무들은 균류를 매개로 화학적 정보를 주고받으며 서로 소통하고 자원을 공유합니다. 겉으로 보이는 초록빛 잎사귀만큼이나 보이지 않는 땅속에서 일어나는 역동적인 상호작용에 주목할 때 식물의 진면목을 이해할 수 있습니다.

강호정

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 김광형_2050년 식량위기가 과장이 아닌 이유? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물병생태학은 식물병을 생태학적 관점에서 접근하여 기후변화에 따른 병원균의 동태와 생태계 내 다른 생물들과의 상호작용을 연구하는 학문입니다. 특히 전 세계 인구의 절반 이상이 주식으로 삼는 벼는 식량 안보와 직결되는 중요한 작물로, 기후변화에 대응하기 위한 연구의 핵심 대상이 됩니다. 기후 서비스는 이러한 기후 정보를 농업과 수자원 등 다양한 분야의 의사결정에 활용할 수 있도록 지원하며, 특히 기후변화에 취약한 개발도상국의 농업 체계를 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 과거의 기후변화는 비교적 완만하게 진행되어 농업 체계가 그 속도에 맞춰 적응할 여유가 있었으나, 산업혁명 이후의 변화는 그 속도가 너무 빨라 현재의 기술력으로 대응하기에 한계가 있습니다. 기후변화는 더 이상 50년이나 100년 뒤의 먼 미래 이야기가 아니라, 지금 당장 우리 삶에 영향을 미치고 있는 현실적인 위협입니다. 아열대 작물 재배와 같은 긍정적인 측면도 일부 존재하지만, 급격한 환경 변화로 인한 부정적인 영향이 훨씬 크기 때문에 우리는 기후변화의 당사자라는 인식을 가지고 적극적으로 대응해야 합니다. 농업이 기후변화와 만났을 때 발생하는 '방아쇠 효과'는 매우 치명적입니다. 작은 사건이 연쇄적인 반응을 일으켜 거대한 결과를 초래하듯, 농업의 타격은 기근과 전염병을 넘어 경제 위기와 국가의 존립을 흔드는 전쟁으로까지 이어질 수 있습니다. 역사를 되짚어 보더라도 기후변화로 인한 농업의 붕괴가 문명의 멸망으로 이어진 사례를 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 따라서 농업을 지키는 것은 단순히 먹거리를 확보하는 차원을 넘어, 우리 사회의 안정과 지속 가능성을 유지하기 위한 가장 기본적인 방어선을 구축하는 일과 같습니다. 기후변화로 인해 식물은 병해충에 의한 생물적 스트레스와 가뭄, 폭염 같은 비생물적 스트레스를 동시에 겪게 됩니다. 이러한 복합적인 스트레스 상황에서 식물이 나타내는 저항 메커니즘은 단일 스트레스 상황과는 전혀 다른 양상을 보일 수 있어 정밀한 연구가 필요합니다. 이상기후가 빈번해짐에 따라 식물의 대응 능력을 파악하고 이를 강화하는 방법을 찾는 것은 미래 농업의 핵심 과제입니다. 식물이 환경 변화에 어떻게 대처하는지, 그리고 어떤 상황에서 더 취약해지는지를 밝혀내는 연구는 기후 위기 시대의 농업을 지탱하는 과학적 토대가 됩니다. 2050년 90억 명에 달할 인구를 부양하기 위해서는 현재보다 약 70% 이상의 식량 생산 증대가 필요하지만, 기존의 기술로는 이를 달성하기 어렵습니다. 이에 대한 현실적인 대안으로 주목받는 것이 GMO입니다. GMO를 통해 병해충 저항성을 높이거나 열악한 환경에서도 잘 자라는 작물을 개발함으로써 소실되는 식량을 줄이고 생산성을 극대화할 수 있습니다. GMO에 대한 막연한 불안감보다는 인슐린 생산처럼 이미 우리 삶에 기여하고 있는 과학적 사례들을 바탕으로, 장기적인 생태계 영향을 면밀히 검토하며 식량 위기를 해결할 도구로 활용해야 합니다.

김광형

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 이지영_사과는 어떻게 우리에게 왔나? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물의 뿌리는 단순히 땅속에 박혀 있는 기관 이상의 의미를 지닙니다. 뿌리의 끝부분에는 생장점이라는 핵심 조직이 존재하며, 이곳에서 식물의 길이 성장이 주도됩니다. 생장점 내부에는 동물과 마찬가지로 미분화 상태의 줄기세포가 유지되고 있으며, 이들은 끊임없이 새로운 세포를 만들어내며 식물의 생존을 뒷받침합니다. 연구자들은 이러한 세포들이 어떻게 특정 기능을 가진 조직으로 분화하는지, 그 과정에서 일어나는 복잡한 유전자 조절 메커니즘을 유전학적이고 유전체적인 접근법을 통해 정밀하게 분석하고 있습니다. 뿌리의 또 다른 중요한 특성은 광합성 산물을 저장하는 능력입니다. 식물은 생애 주기의 마무리 단계에서 에너지를 종자나 열매로 보내기도 하지만, 많은 양의 탄수화물을 뿌리에 축적하기도 합니다. 인간은 이러한 식물의 특성을 극대화하여 고구마나 감자와 같은 알뿌리 작물을 식량 자원으로 개발해 왔습니다. 최근에는 페루의 마카와 같이 아직 인위적인 육종 과정을 많이 거치지 않은 식물들이 새로운 미래 식량 자원으로 주목받고 있습니다. 이러한 알뿌리 작물들은 인류의 영양 공급원으로서 여전히 무궁무진한 잠재력을 품고 있습니다. 발달 생물학의 관점에서 뿌리는 매우 매력적인 연구 시스템입니다. 뿌리 내부의 세포들은 매우 정교하게 정렬되어 있어, 시원 세포부터 분화된 세포까지의 과정을 체계적으로 관찰할 수 있습니다. 특히 뿌리는 3차원적인 공간 구조를 가지고 있을 뿐만 아니라, 분화 과정에 따른 시간이라는 요소가 더해져 4차원적인 분석이 가능합니다. 이러한 구조적 장점 덕분에 연구자들은 식물의 가장 기본적인 발달 형태를 들여다보며 생명 현상에 대한 근원적인 질문을 던지고 그에 대한 해답을 찾아가고 있습니다. 땅속에서 뿌리는 주변 환경 및 다른 식물들과 끊임없이 소통합니다. 제한된 공간에서 식물들은 서로의 존재를 인지하며 물과 영양분을 차지하기 위해 경쟁하고, 지상부의 크기를 조절하며 균형을 맞춥니다. 특히 기생 식물의 경우, 숙주 식물이 내뿜는 특정 화학 물질을 뿌리로 감지하여 숙주를 향해 자라나는 영리한 행동을 보입니다. 숙주의 뿌리 표면을 뚫고 들어가 관다발을 연결하는 이러한 과정은 식물이 단순히 수동적인 존재가 아니라, 정교한 인지 시스템을 갖춘 능동적인 생명체임을 잘 보여줍니다. 식물의 장수 비결 중 하나는 '모듈러'라고 불리는 독특한 성장 방식에 있습니다. 나무의 줄기를 잘라 물에 담그면 새로운 뿌리가 내리고 독립적인 개체로 성장할 수 있는 것처럼, 식물은 개체나 분지 수준에서 생명을 연장하는 놀라운 능력을 갖추고 있습니다. 수천 년을 살아가는 브리슬콘 소나무처럼, 식물은 성장에 따른 부작용을 극복하는 시스템을 가동하며 오랜 세월 생존합니다. 이러한 모듈러 구조는 식물이 환경 변화에 유연하게 대응하며 자신의 유전 정보를 보존하고 수명을 연장하는 핵심적인 수단이 됩니다.

이지영

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 이호정_식물도 스트레스 받는다! | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물은 우리 생각보다 훨씬 더 민감하게 환경의 변화를 감지하며 스트레스를 받습니다. 이러한 스트레스는 단순히 식물의 성장을 저해하는 데 그치지 않고, 인류의 경제 시스템 전반에 큰 영향을 미칩니다. 식물의 생산량이 감소하면 곡물 가격이 폭등하고, 이는 곧 전반적인 물가 상승으로 이어지는 '애그플레이션' 현상을 초래하기 때문입니다. 따라서 식물의 스트레스 저항성을 연구하는 것은 인류의 생존과 직결된 중요한 과제라고 할 수 있습니다. 지난 150여 년간 지구의 평균 기온은 약 0.9도 상승했습니다. 수치상으로는 작아 보일 수 있으나, 이는 농작물 생산에 치명적인 결과를 가져왔습니다. 실제로 옥수수와 같은 주요 곡물의 가격이 두 배 가까이 폭등하며 세계 곳곳에서 사회적 혼란이 발생하기도 했습니다. 기후 변화는 가뭄과 같은 비생물적 스트레스뿐만 아니라 특정 해충의 급증과 같은 생물적 스트레스까지 유발하여 식물의 생존을 더욱 어렵게 만들고 있습니다. 식물의 줄기는 단순해 보이지만 지지와 수송이라는 핵심적인 기능을 수행합니다. 잎이 광합성에 집중하고 뿌리가 수분과 무기질을 흡수한다면, 줄기는 이들을 연결하며 식물이 꼿꼿이 서 있을 수 있도록 돕습니다. 특히 줄기 내부의 관다발은 물과 영양분을 이동시키는 통로 역할을 합니다. 흥미로운 점은 뿌리와 줄기의 관다발 배치가 다르다는 것인데, 뿌리는 중심부에 모여 있는 반면 줄기는 주변부에 흩어져 있는 구조를 띱니다. 줄기의 관다발이 주변부에 흩어져 있는 구조는 외부 공격으로부터 생존하기 위한 전략으로 해석될 수 있습니다. 지상부에 노출된 줄기는 초식동물이나 강한 바람 등 다양한 위험에 직면합니다. 만약 관다발이 한곳에 모여 있다면 작은 상처만으로도 수송 기능 전체를 잃을 수 있지만, 여러 곳으로 분산되어 있으면 일부가 손상되더라도 나머지 조직을 통해 생명을 유지할 수 있기 때문입니다. 이는 식물이 환경에 적응하며 진화해 온 지혜를 보여줍니다. 식물의 지능은 우리가 상상하는 것 이상으로 뛰어납니다. 어떤 식물의 종자는 산불이 나야만 비로소 싹을 틔우는 독특한 생존 전략을 구사합니다. 이는 다른 경쟁 식물들이 불에 타 사라진 뒤, 충분한 자원과 빛을 확보할 수 있는 최적의 시기를 기다리는 것입니다. 수천 년을 살아가는 식물의 장수 비결 또한 특정 부위에만 존재하는 분열 조직을 통해 끊임없이 세포를 재생하는 정교한 메커니즘 덕분이며, 이는 식물이 결코 단순한 생명체가 아님을 증명합니다. 우리가 고기를 섭취하는 식습관조차 식물 자원과 밀접하게 연결되어 있습니다. 소고기 1kg을 생산하기 위해서는 무려 8kg의 곡물이 필요할 정도로 축산업은 막대한 식물 자원을 소비합니다. 결국 비건이 아니더라도 인류의 모든 먹거리는 식물로부터 시작되는 셈입니다. 이처럼 식물은 식량 안보뿐만 아니라 우리가 사용하는 가구의 원목 재료부터 정서적 안정감을 주는 조경에 이르기까지 우리 삶의 모든 영역에서 필수불가결한 존재로 자리 잡고 있습니다. 현대 농업에서 질소 비료는 필수적이지만, 과도한 사용은 심각한 환경 오염을 야기합니다. 식물이 흡수하지 못한 질소 성분은 강과 바다로 흘러 들어가 녹조 현상과 같은 부영양화를 일으키며 생태계를 파괴합니다. 따라서 식물이 질소를 더 효율적으로 흡수하고 이용할 수 있는 메커니즘을 밝혀내는 연구는 매우 중요합니다. 이를 통해 비료 사용량을 줄이면서도 생산성을 유지하는 지속 가능한 농업 모델을 구축하는 것이 미래 식물 과학의 핵심 목표입니다.

이호정

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 조현우_뿌리를 식물의 뇌라고 말할 수 있을까? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

농업은 단순히 먹거리를 생산하는 1차 산업을 넘어, 식물이 성장하는 근본적인 원리를 탐구하는 기초 과학의 영역입니다. 식물 연구는 인간의 풍요로운 삶뿐만 아니라 지구가 함께 건강해질 수 있는 방법을 찾는 여정이라 할 수 있습니다. 한곳에 뿌리를 내리고 움직일 수 없는 식물에게 성장은 주어진 환경에 적응하며 다음 세대를 이어가는 치열한 생존 게임과 같습니다. 이러한 식물의 고군분투를 이해하는 것은 생명 본연의 가치를 깨닫는 중요한 시작점이 됩니다. 식물의 성장에 가장 필수적인 요소는 빛과 물이지만, 모든 식물이 동일한 조건을 요구하는 것은 아닙니다. 지구상에 존재하는 40만 종의 식물들은 각기 선호하는 빛의 파장이 다르며, 어떤 종은 적외선을, 어떤 종은 청색광을 더 좋아하기도 합니다. 이러한 다양성은 식물이 각자의 환경에서 살아남기 위해 선택한 진화의 결과입니다. 식물형태학은 이처럼 다양한 형태가 어떤 환경 적응 과정을 거쳐 형성되었는지, 그리고 그 속에 숨겨진 공통적인 원리는 무엇인지 탐구하는 학문입니다. 인류가 생명 과학 분야에서 이룩한 위대한 발견들 중 상당수는 식물 연구에서 시작되었습니다. 유전 법칙을 밝힌 멘델의 완두콩 실험부터, 현대 의학의 핵심인 줄기세포라는 개념의 어원 역시 식물의 줄기에서 비롯되었습니다. 또한 유전자 이동 현상을 처음 발견하게 해준 것도 옥수수 연구였습니다. 이처럼 식물은 인류의 지적 발전에 지대한 공헌을 해왔으며, 우리가 생명체를 이해하는 방식에 혁신적인 변화를 불러일으킨 반전 매력을 지니고 있습니다. 지구의 생물량 중 탄소의 80% 이상을 식물이 차지하고 있다는 사실은 식물이 실질적으로 지구를 지배하는 주인공임을 시사합니다. 육상 생태계가 생명체가 살 수 있는 환경으로 조성된 것 역시 식물의 역할이 결정적이었습니다. 현재 인류가 직면한 가장 큰 위기인 기후 변화 문제를 해결할 열쇠 또한 식물이 쥐고 있습니다. 지구의 환경을 근본적으로 바꾸어 놓았던 식물의 힘을 빌려, 우리는 위기에 처한 지구를 다시 회복시킬 수 있는 실마리를 찾을 수 있을 것입니다. 최근 연구에 따르면 식물의 뿌리는 단순히 양분을 흡수하는 기관을 넘어, 주변 환경을 감지하고 반응하는 '뇌'와 같은 역할을 수행합니다. 뿌리는 물을 찾아 이동할 뿐만 아니라, 화학 물질을 내뿜어 주변 식물이나 미생물과 소통하며 복잡한 관계망을 형성합니다. 식물이 어떻게 길어지고 두꺼워지는지, 그 성장 과정을 정밀하게 이해하는 것은 농업의 미래를 설계하는 데 필수적입니다. 식물의 성장을 깊이 있게 들여다봄으로써 우리는 자연과 공존하는 새로운 길을 모색할 수 있습니다.

조현우

카오스재단카오스강연

생명과학

[술술과학] 최초로 땅을 밟은 식물은?🌎🌿_식물 EP.04 (식물의 관점#3)

우리가 일상에서 마주하는 식물들의 독특한 외형은 사실 생존을 위한 치열한 설계의 결과입니다. 만약 외계인이 지구의 식물을 관찰한다면, 그들이 가장 먼저 깨달을 사실은 식물에게 빛과 물이 절대적으로 중요하다는 점일 것입니다. 대부분의 식물이 하늘을 향해 똑바로 서서 잎을 넓게 펼치고 있는 이유는 태양 에너지를 효율적으로 흡수하기 위한 일종의 태양 전지판 역할을 수행하기 위해서입니다. 또한, 땅속 깊이 뻗은 뿌리와 줄기 내부의 정교한 수송 시스템은 물을 확보하고 운반하기 위한 필수적인 장치입니다. 이처럼 식물의 모든 구조는 움직이지 않고도 에너지를 얻고 생명을 유지하기 위한 최적의 효율성을 갖추고 있습니다. 생명체가 육상으로 진출한 것은 약 5억 년 전으로, 대기 중에 산소가 축적되어 오존층이 형성된 이후에야 비로소 가능해졌습니다. 태양의 강한 자외선을 막아줄 보호막이 생기자 식물들은 습한 물가를 떠나 황무지였던 땅 위로 발을 내디뎠습니다. 이때 가장 큰 과제는 수분 유지였습니다. 식물은 체내 수분 증발을 막기 위해 세포벽에 큐티클 층을 형성했고, 이끼류를 거쳐 양치식물에 이르러서는 물과 양분을 운반하는 관다발이라는 혁신적인 시스템을 구축했습니다. 이러한 관다발의 등장은 식물이 중력을 거슬러 더 높이 자라고, 잎과 뿌리를 유기적으로 연결하여 대지와 하늘의 물질을 순환시키는 토대가 되었습니다. 초기 육상 식물은 오늘날과 같은 잎이 없었기에 주로 줄기를 통해 광합성을 수행했습니다. 하지만 더 많은 빛을 갈구하는 과정에서 식물의 구조는 혁신적으로 변화했습니다. 처음에는 줄기에서 돋아난 아주 작은 돌기 형태의 소엽이 나타났고, 시간이 흐르며 이것이 점차 넓고 복잡한 형태의 진정엽으로 발전했습니다. 양치식물 단계에 이르러 식물은 비로소 진정한 의미의 진정엽을 갖게 되었으며, 이는 태양 전지판의 면적을 극대화하여 에너지 효율을 높인 것과 같습니다. 오늘날 우리가 보는 거대한 연잎이나 수련의 잎들은 빛을 향한 식물의 오랜 열망이 만들어낸 진화의 정점이라고 할 수 있습니다. 육상 진출은 식물의 번식 방식에도 거대한 변화를 불러왔습니다. 물속에서는 정자가 자유롭게 헤엄쳐 수정이 가능했지만, 건조한 육지에서는 수정란을 보호할 새로운 전략이 필요했습니다. 이에 식물은 어미 몸의 일부가 난자를 보호막처럼 감싸는 '배'를 형성하기 시작했습니다. 이러한 특징 때문에 육상 식물을 '유배 식물'이라고도 부르며, 이는 인간이 자궁 속에서 태아를 보호하는 것과 유사한 생존 전략입니다. 비록 초기 식물의 배는 얇은 막에 불과했지만, 외부의 열악한 환경으로부터 어린 개체를 안전하게 보호함으로써 식물이 물가에서 벗어나 더 넓은 대륙으로 퍼져 나갈 수 있는 결정적인 계기가 되었습니다. 식물은 배와 더불어 '포자'라는 독특한 생식 세포를 통해 육상 환경에 완벽히 적응했습니다. 포자는 두껍고 튼튼한 세포벽을 가지고 있어 극한의 환경에서도 생명 활동을 멈춘 채 수백 년간 휴면 상태로 버틸 수 있는 놀라운 생명력을 자랑합니다. 식물은 포자체와 배우체 세대를 교대로 거치는 복잡한 세대 교대 과정을 통해, 물이 부족한 상황에서도 때를 기다리며 번식을 이어가는 전략을 취했습니다. 이끼류나 양치식물 같은 식물들이 오늘날까지 번성할 수 있었던 비결은 바로 이러한 인내의 전략에 있습니다. 보잘것없어 보이는 작은 이끼류조차도 사실은 척박한 땅을 개척해낸 위대한 생존의 역사를 간직한 주인공들입니다.

카오스재단술술과학

생명과학

[인터뷰] 김기중_인간처럼 개성이 뚜렷한 나무들!?! | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물학자의 시선으로 바라본 식물은 단순한 생명체 이상의 의미를 지닙니다. 아프리카의 척박한 환경에서 살아가는 바오밥나무를 관찰하다 보면, 나무마다 각기 다른 개성이 뚜렷하다는 사실을 깨닫게 됩니다. 이는 마치 인간이 저마다 다른 성격과 특징을 가진 것과 같습니다. 생텍쥐페리의 소설 속 바오밥나무가 우리에게 친숙한 것처럼, 식물은 우리 곁에서 고유한 생명력을 뽐내며 존재합니다. 식물을 깊이 이해하려는 노력은 결국 우리 인간의 지적 탐구 영역을 넓히는 과정이며, 알면 알수록 더 많은 궁금증을 자아내는 식물만의 독특한 매력에 빠져들게 합니다. 식물의 진화 과정에서 나타나는 변화는 인류의 기술 혁신과 닮아 있습니다. 라이트 형제의 초기 비행기가 오늘날의 거대한 항공기로 발전했듯, 식물 역시 작은 변화의 시도를 통해 거대한 진화의 물줄기를 만들어냈습니다. 특히 이동성이 없는 식물은 기후 변화에 매우 민감하게 반응하며 생존을 위한 혁신을 거듭합니다. 최근 한반도 남쪽의 식물들이 북상하거나 난대성 식물이 내륙에서 발견되는 현상은 기후 변화에 적응하려는 식물들의 치열한 노력을 보여줍니다. 이러한 적응 과정은 식물이 지구상에서 번성할 수 있었던 핵심적인 이유이자 진화의 원동력이 됩니다. 생명의 역사를 거슬러 올라가면 식물 세포의 탄생은 매우 흥미로운 과정을 거쳤음을 알 수 있습니다. 초기 지구 환경에서 초기 진핵 세포에 세균이 들어와 미토콘드리아가 형성된 동물성 세포가 먼저 등장했고, 이후 광합성을 하는 남세균이 공생하며 식물성 세포가 만들어졌습니다. 이는 식물이 에너지를 스스로 생산하기 이전에 이미 환경 속의 유기물을 이용하는 생명체들이 존재했음을 시사합니다. 이러한 세포 수준의 공생과 변화는 식물이 광합성이라는 강력한 생존 전략을 갖추게 된 결정적인 계기가 되었으며, 복잡한 생태계의 기초를 닦는 중요한 전환점이 되었습니다. 식물이 물속에서 육지로 진화하기 이전부터 이미 암수의 구분이 존재했다는 사실은 놀랍습니다. 조류 조상에서 시작된 이러한 생식 과정은 육상으로 이동하며 더욱 정교해졌습니다. 또한, 단세포에서 군체를 이루고 다세포 생물로 진화하는 과정에서 식물은 세포 간의 네트워크를 형성하며 구조적 완성을 이루었습니다. 특히 세균으로부터 전수받은 능력을 바탕으로 만들어진 세포벽은 식물 진화의 신의 한 수였습니다. 셀룰로스로 이루어진 세포벽은 외부 환경으로부터 세포를 보호하고 삼투압에 저항하며 식물이 육상 환경에 성공적으로 안착할 수 있도록 도왔습니다. 현재 지구상에는 약 40만 종의 육상 식물이 존재하며, 이들의 역사는 끊임없는 혁신과 적응의 연속이었습니다. 아널드 토인비가 인류 역사를 '도전과 응전'으로 정의했듯이, 식물의 6억 년 진화사 역시 새로운 환경에 대한 도전과 그에 따른 혁신적인 응전의 기록입니다. 끊임없이 새로운 기술을 개발해 생존하는 기업처럼, 식물 또한 변화하는 지구 환경에 맞춰 자신을 혁신해온 종만이 번성할 수 있었습니다. 식물의 진화 역사를 혁신과 적응의 관점에서 바라보는 것은 생명의 신비를 이해하는 동시에, 우리 삶과 사회가 나아가야 할 방향에 대해서도 깊은 통찰을 제공합니다.

김기중

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 이원영_펭귄은 결코 인간을 반기지 않는다

펭귄이 귀엽게 보이는 이유는 남극의 혹독한 환경에 적응한 결과입니다. 차가운 바닷속에서 체온을 유지하기 위해 두꺼운 지방층을 갖게 되면서 몸이 둥글둥글해졌고, 물의 저항을 줄이기 위해 유선형 체형으로 진화했습니다. 이러한 신체적 특징은 인간의 아기와 비슷한 체형을 연상시켜 우리에게 친숙함과 귀여움을 줍니다. 하지만 이는 펭귄이 의도한 것이 아니라, 극한의 추위 속에서 살아남기 위해 선택한 생존 전략의 산물이며 그들의 삶 자체가 담긴 모습입니다. 펭귄은 주로 남반구에 서식하며, 특히 황제펭귄과 아델리펭귄은 남극의 혹독한 환경에 완벽히 적응했습니다. 남극은 다른 동물들이 쉽게 접근할 수 없는 장벽이었지만, 적응에 성공한 펭귄들에게는 경쟁자가 없는 기회의 땅이 되었습니다. 반면 북극에는 북극곰이나 여우 같은 강력한 포식자들이 존재하여 펭귄이 정착하기 어렵습니다. 과거 인간이 펭귄을 북극에 이주시키려 시도한 적도 있었으나, 생태계의 차이로 인해 결국 실패로 돌아갔습니다. 최근 펭귄은 기후 변화와 인간의 무분별한 어업 활동으로 인해 심각한 위기에 처해 있습니다. 지구 온난화로 빙하가 녹아 서식지가 줄어들고 있으며, 인간이 건강기능식품인 크릴오일을 얻기 위해 펭귄의 주 먹이원인 크릴을 대량으로 포획하면서 먹이 경쟁이 심화되고 있습니다. 특히 세종과학기지 인근 지역에서는 펭귄 개체 수가 눈에 띄게 감소하고 있어, 인간의 활동이 남극 생태계에 미치는 영향에 대한 경각심이 필요한 시점입니다. 우리는 흔히 펭귄을 호기심 많고 친근한 동물로 오해하곤 하지만, 사실 이들은 인간을 반기는 것이 아니라 단지 육상 포식자에 대한 경험이 없을 뿐입니다. 펭귄에게 인간은 수천만 년 동안 본 적 없는 낯선 존재이며, 이들에게 가까이 다가가 촬영하거나 접촉하는 행위는 극심한 스트레스를 유발합니다. 펭귄을 '남극의 일진'이라 부르는 등의 인간 중심적인 일반화보다는, 이들을 생태계의 상위 포식자로서 존중하며 적절한 거리를 유지하는 태도가 중요합니다. 해양 조류인 펭귄은 먹이를 섭취하는 과정에서 다량의 염분을 함께 들이키게 됩니다. 몸 안에 쌓인 과도한 소금기를 배출하기 위해 펭귄은 콧구멍 뒤쪽에 발달한 '염분샘'이라는 특별한 기관을 활용합니다. 신장처럼 노폐물을 걸러내는 이 기관을 통해 염분을 몸 밖으로 내보내는데, 이때 염분을 흘려보낼 민물이 필요합니다. 남극은 비가 내리지 않는 건조한 곳이기에 펭귄은 눈이나 얼음 조각을 먹어 수분을 보충하며 체내 염분 농도를 조절합니다. 북극에서 만난 사향소는 빙하기를 거쳐 살아남은 원시적인 생명력을 보여줍니다. 매머드와 함께 이동하며 진화해온 사향소는 현재 캐나다와 그린란드 일부 지역에만 서식하는 희귀한 동물입니다. 소보다는 산양에 가까운 분류학적 특징을 지니며, 추위를 견디기 위한 길고 치렁치렁한 털이 인상적입니다. 광활한 북극 대지에서 마주한 사향소의 거대한 존재감과 거친 숨소리는 자연의 신비로움과 함께 야생 동물이 지닌 본연의 에너지를 느끼게 해줍니다. 펭귄의 의사소통 연구는 이들의 사회적 삶을 이해하는 중요한 열쇠입니다. 펭귄들은 먼바다에서 먹이를 찾을 때 특정한 소리를 내어 동료들과 위치를 공유하고 무리를 짓는데, 이는 거친 파도 속에서도 협력하기 위한 생존 기술입니다. 우리는 펭귄을 단순히 관찰의 대상이나 귀여운 마스코트로만 여길 것이 아니라, 지구라는 행성을 공유하는 동등한 구성원으로 바라봐야 합니다. 이들이 직면한 위기를 해결하기 위해 인간의 책임을 다하고 공존의 길을 모색하는 것이 진정한 과학의 역할일 것입니다.

이원영

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생명과학

[과학자가 쓴 과학책 #25] 전중환_진화한 마음 ㅣ "왜 살아야 하나요?"에 대한 과학의 대답

리처드 도킨스는 "우리는 모두 죽는다. 그래서 우리는 아주 운이 좋다"라고 말했습니다. 존재할 수 있었던 수많은 가능성 중 극소수만이 인간으로 태어났기 때문입니다. 수십만 년 전부터 이어진 1만 세대의 직계 조상 중 단 한 명도 번식에 실패하지 않았기에 지금의 우리가 존재합니다. 우리는 생존과 번식에 유리한 형질을 물려받은 억세게 운 좋은 생존자들의 후손이며, 그 기나긴 생명의 사슬 맨 마지막에 서 있는 경이로운 존재입니다. 인간의 마음은 본질적으로 선하거나 악하게 설계되지 않았습니다. 또한 경제적 이득이나 공동체의 이익을 최대화하기 위해 만들어진 것도 아닙니다. 우리의 마음은 수백만 년 전 석기시대 조상들의 생존과 번식에 도움이 되는 방향으로 자연선택에 의해 정교하게 설계되었습니다. 찰스 다윈이 발견한 자연선택의 원리는 유전, 변이, 차별적 성공이라는 세 가지 조건이 충족될 때 일어나는 논리적 귀결이며, 이를 통해 생명체는 환경에 적응합니다. 인간의 마음은 조상들이 직면했던 현실적인 문제들을 해결하기 위해 설계된 복잡한 연산 장치입니다. 우리는 친구의 표정을 읽거나 언어를 구사하는 일을 당연하게 여기지만, 이는 공학적으로 보면 천문학적인 연산 능력이 필요한 기적 같은 활동입니다. 일그러진 글자를 보고 알파벳을 맞히는 보안 문자를 로봇은 통과하지 못해도 인간은 0.1초 만에 해냅니다. 이처럼 우리의 심리 기제는 생존에 필요한 정보를 처리하도록 특화되어 진화해 왔습니다. 인류 역사를 1년으로 압축한다면 농경이 시작된 시점은 12월 31일 오전 6시에 불과합니다. 우리는 364일 동안 수렵채집 생활을 하며 석기시대의 환경에 적응해 왔습니다. 이 때문에 현대 사회의 환경과 우리의 진화된 심리 기제 사이에는 불협화음이 발생합니다. 과거에는 유리했던 달콤하고 기름진 음식에 대한 탐닉이나, 명예를 지키기 위한 급발진 같은 행동들이 오늘날에는 건강을 해치거나 보복 운전 같은 사회적 문제를 일으키는 원인이 되기도 합니다. 진화심리학은 단순히 사후 설명을 늘어놓는 사이비 과학이 아닙니다. 오히려 인간 본성에 대한 새로운 예측을 가능하게 하는 강력한 도구입니다. 예를 들어, 추락 위험을 피하기 위해 높이를 실제보다 더 길게 인식하는 인지 편향이 아래에서 볼 때보다 위에서 내려다볼 때 더 강하게 나타날 것이라는 가설은 실험을 통해 입증되었습니다. 이처럼 진화적 시각은 우리가 미처 몰랐던 인간의 행동 원리를 과학적으로 규명하고 반증 가능한 가설을 제시하며 발전하고 있습니다. 인간 본성을 진화적으로 설명하는 것이 나쁜 행동에 대한 면죄부를 주는 것은 아닙니다. 사실에서 당위를 이끌어내는 '자연주의적 오류'를 경계해야 합니다. 암이나 지진을 연구하는 목적이 그것을 정당화하기 위함이 아니듯, 폭력이나 차별의 진화적 근원을 연구하는 이유는 이를 효과적으로 제어하기 위해서입니다. 인간 본성의 작동 원리를 정확히 이해할 때, 우리는 비로소 바람직하지 않은 본능에 휘둘리지 않고 더 나은 사회를 만들기 위한 실질적인 방안을 찾을 수 있습니다. 우리는 이기적인 유전자의 복제본을 남기기 위해 설계된 존재일지 모르지만, 그 유전자의 명령에 맹목적으로 복종할 필요는 없습니다. 자연선택은 우리의 행복이나 도덕성에는 관심이 없으며 오직 유전자 전파에만 집중하기 때문입니다. 우리는 이성이라는 또 다른 본성을 발휘하여 삶의 의미를 스스로 정의할 수 있습니다. 내세의 구원이 아닌 현세에서 타인의 복지를 증진하고 세상을 더 살기 좋은 곳으로 만드는 세속적 인본주의야말로 과학이 제시하는 진정한 삶의 목적입니다.

전중환

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[인터뷰] 전중환_진화심리학적으로 자아는 허상이다!

진화심리학은 인간의 마음을 자연선택에 의해 형성된 다양한 심리 기제들의 집합으로 파악합니다. 이 학문은 우리 마음이 특정 기능을 수행하기 위해 어떤 특질을 갖추었는지 선험적으로 예측하고 이를 과학적으로 검증하는 데 주력합니다. 연구 과정에서는 전통적인 심리학 방법론뿐만 아니라 뇌 영상 촬영, 비교 문화 연구, 행동 유전학 등 자연과학과 사회과학을 넘나드는 방대한 도구를 활용합니다. 이를 통해 인류가 오랜 세월 생존과 번식의 문제를 해결하며 다듬어온 마음의 설계도를 정교하게 그려내고자 노력합니다. 진화의 원리는 수만 년에 걸친 유전적 변화에만 국한되지 않습니다. 최근에는 대중문화의 유행이나 사회적 현상을 설명하는 문화 진화론이 주목받고 있습니다. 특정 노래나 영상 콘텐츠가 대중의 선택을 받아 널리 퍼지는 과정은 유전자가 생존 경쟁을 벌이는 방식과 매우 흡사합니다. 이를 '밈(meme)'의 관점에서 보면, 각 문화 요소는 사람들의 머릿속에 자리 잡기 위해 서로 경쟁하며 짧은 시간 안에 급격한 변화를 만들어냅니다. 유전적 진화와 문화적 진화는 서로 영향을 주고받으며 인간 행동의 복잡성을 더합니다. 흔히 뇌와 마음을 별개의 존재로 생각하기 쉽지만, 사실 이 둘은 하나의 대상을 바라보는 서로 다른 관점입니다. 뇌가 마음이 작용하는 물리적이고 화학적인 토대를 의미한다면, 마음은 그 토대 위에서 일어나는 정보 처리 기능을 강조하는 개념입니다. 이는 마치 물리적인 건물인 '집'과 그 안에서 이루어지는 정서적 유대인 '가정'의 관계와 비슷합니다. 우리는 맥락에 따라 두 단어를 구분해 사용하지만, 결국 인간이라는 존재의 하드웨어와 소프트웨어를 각각 지칭하는 것임을 이해할 때 마음의 본질에 더 가까이 다가갈 수 있습니다. 우리는 자신을 통제하는 일관된 '자아'가 머릿속 사령부에 앉아 모든 결정을 내린다고 믿습니다. 그러나 진화심리학적 관점에서 이러한 자아는 실체가 없는 허상에 가깝습니다. 자아는 모든 것을 지휘하는 최고 의사결정권자가 아니라, 이미 결정된 행동을 사후에 정당화하고 외부로 홍보하는 홍보 대변인 역할을 수행합니다. 타인에게 일관되고 도덕적인 사람으로 비치는 것이 과거 조상들의 평판 관리와 생존에 유리했기 때문입니다. 즉, 자아는 나를 움직이는 본체가 아니라 나의 사회적 가치를 방어하는 전략적 도구인 셈입니다. 인간의 성 전략 역시 진화의 산물입니다. 인류는 일부일처제적인 결합을 발전시켰음에도 불구하고, 남녀 모두 기회가 닿으면 혼외 관계를 추구하는 경향을 보입니다. 남성은 주로 번식 성공도를 직접적으로 높이기 위해 다양한 상대와의 일시적 관계에 집중하는 반면, 여성은 우수한 유전자를 확보하거나 추가적인 자원을 얻기 위한 방편으로 이를 활용합니다. 이러한 차이는 남녀의 생물학적 투자 비용 차이에서 기인하며, 현대 사회의 통계적 수치 이면에는 각기 다른 적응적 목적을 달성하려는 진화적 계산이 깔려 있습니다. 인간 본성을 선악의 이분법으로 정의하려는 시도는 위험합니다. 인류는 타인과 협력하는 선한 본성과 폭력을 행사하는 악한 본성을 동시에 지니고 있기 때문입니다. 집단 선택 이론에 따르면, 집단 내부의 결속과 이타심을 강화하는 힘은 역설적으로 다른 집단과의 갈등과 경쟁을 통해 진화했습니다. 즉, 우리 안의 다정함은 우리 편을 지키기 위한 도구였으며, 외부 집단에 대한 잔혹함과 동전의 양면을 이룹니다. 따라서 문명화란 이러한 본성 중 선한 측면이 더 잘 발휘될 수 있도록 사회적 장치를 마련해온 과정이라 할 수 있습니다. 성격이나 정신 장애를 바라보는 시각도 진화적 관점에서는 새롭게 해석됩니다. MBTI나 5대 성격 특성(Big Five) 같은 성격 유형은 인간이 환경에 적응하며 나타나는 통계적 경향성일 뿐, 개인의 미래를 예언하는 절대적인 틀이 아닙니다. 또한 우울이나 불안 같은 심리적 고통 역시 과거에는 위험을 알리거나 목표를 재조정하게 돕는 적응적 방어 기제였을 가능성이 큽니다. 다만 현대 사회에서 그 정도가 지나쳐 기능에 장애를 일으킬 때 우리는 이를 질환으로 분류합니다. 결국 마음의 병조차 생존을 위한 처절한 몸부림의 흔적일 수 있다는 점을 이해해야 합니다.

전중환

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[인터뷰] 노정혜_과학이 문화에 스며드는 사회의 품격

노정혜 교수는 한국연구재단 이사장직을 마치고 다시 연구 현장으로 돌아오며 큰 홀가분함과 행복을 느낀다고 전합니다. 재임 기간 동안 약 3만 개에 달하는 연구 과제를 관리하며 연구자들이 공정하고 전문적인 평가를 받을 수 있는 신뢰의 토대를 마련하고자 노력했습니다. 특히 연구자들이 창의적이고 자유롭게 연구할 수 있는 환경을 조성하기 위해 개인 연구 지원 비중을 높이고, 전체 연구 생태계의 건강성을 유지하는 데 주력했습니다. 이러한 노력은 단순히 성과를 내는 것을 넘어, 연구자들이 지속 가능한 연구를 이어갈 수 있는 든든한 기반이 되었습니다. 연구 과제 선정에서 가장 중요한 요소는 독창적인 연구 주제를 명확하게 표현하는 능력입니다. 선정률이 높지 않은 현실에서 연구자는 남들이 시도하지 않은 독창적인 연구 주제를 발굴해야 합니다. 아이디어가 애매하거나 이미 존재하는 것이라면 좋은 평가를 받기 어렵습니다. 따라서 연구자는 자신의 연구 목적과 가치를 논리적으로 설명할 수 있어야 하며, 이는 연구의 성패를 가르는 핵심적인 단계가 됩니다. 기술적인 실험 능력만큼이나 과학적 글쓰기 역량이 강조되는 이유입니다. 한국 과학은 지난 수십 년간의 축적을 통해 이제 본격적으로 열매를 맺는 단계에 진입했습니다. 과거에는 선진국의 연구 주제를 따라가는 경향이 있었으나, 이제는 세계 수준을 선도하기 위해 독창적인 연구 주제를 발굴하는 것이 필수적입니다. 또한 연구 결과를 논문으로 발표하는 데 그치지 않고, 국제 학계와 적극적으로 소통하며 교류하는 자세가 필요합니다. 국제 학술대회 참여나 해외 연구실과의 협력을 통해 한국 과학의 위상을 높이고, 우리만의 독특한 연구 성과를 세계 무대에 널리 알리는 노력이 한국 과학의 미래를 결정지을 것입니다. 카오스재단은 지난 10년 동안 훌륭한 과학자들을 대중 앞에 세워 과학 지식을 쉽게 전달하며 과학의 대중화에 앞장서 왔습니다. 율곡 이이의 '10만 양병설'처럼 과학을 깊이 이해하는 대중 10만 명을 양성하겠다는 목표는 이미 온라인 채널 구독자 20만 명을 돌파하며 가시적인 성과를 거두었습니다. 이제는 국내를 넘어 콘텐츠의 국제화를 도모해야 할 시점입니다. 영어 자막 제작이나 콘텐츠 가공을 통해 외국 유학생과 국제 커뮤니티에도 한국의 우수한 과학 콘텐츠를 제공한다면, 온라인 교육의 활성화와 맞물려 더 큰 파급력을 발휘할 수 있을 것입니다. 과학이 문화의 일부로 스며드는 것은 사회의 품격을 높이고 인간의 삶을 정확하게 이해하는 데 필수적입니다. 팬데믹이나 기후 변화와 같은 현대 사회의 복잡한 문제들을 객관적으로 바라보기 위해서는 기초 과학 지식이 탄탄한 기반이 되어야 합니다. 비록 짧고 감각적인 정보가 넘쳐나는 시대이지만, 깊이 있는 과학 콘텐츠를 지속적으로 생산하고 공유하는 활동은 우리 사회가 당당하고 풍요로운 미래로 나아가는 데 중요한 밑거름이 될 것입니다. 현상의 근본 원리를 이해할 때 우리는 비로소 세상을 더 넓고 깊게 바라볼 수 있는 안목을 갖게 됩니다.

노정혜

카오스재단석학인터뷰

생명과학
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[과학책수다] 호모스페이스쿠스

찰스 다윈의 '종의 기원'은 현대 생물학의 근간을 이루는 가장 중요한 저작 중 하나로 평가받습니다. 1859년 출간 당시 이 책은 생명체가 고정된 것이 아니라 시간에 따라 변화한다는 파격적인 주장을 담고 있었습니다. 다윈은 비글호를 타고 전 세계를 항해하며 수집한 방대한 관찰 기록을 바탕으로, 모든 생명체가 하나의 공통 조상으로부터 갈라져 나왔다는 진화의 원리를 체계적으로 정리했습니다. 이는 당시 종교적 세계관이 지배하던 사회에 거대한 충격을 던졌으며, 인류가 자연을 바라보는 방식을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 다윈이 제시한 진화의 핵심 기제는 바로 '자연선택'입니다. 그는 자연계의 자원은 한정되어 있지만 개체는 그보다 더 많이 태어난다는 사실에 주목했습니다. 이 과정에서 개체들 사이에는 미세한 형질 차이가 존재하며, 특정 환경에서 생존과 번식에 유리한 형질을 가진 개체가 살아남아 후손에게 그 형질을 전달할 확률이 높아집니다. 이러한 과정이 수많은 세대를 거쳐 누적되면서 생명체는 환경에 적응하고 새로운 종으로 분화하게 됩니다. 이는 설계자 없이도 생명의 다양성과 복잡성이 설명될 수 있음을 보여준 혁신적인 통찰이었습니다. 흔히 진화를 더 우월한 상태로 나아가는 '진보'라고 오해하곤 하지만, 다윈의 이론에서 진화는 철저히 '적응'의 과정입니다. 진화에는 정해진 목적지나 방향이 없으며, 단지 변화하는 환경 속에서 살아남기 위한 최선의 선택들이 축적될 뿐입니다. 따라서 현재 살아남은 모든 생명체는 각자의 환경에서 가장 성공적으로 적응한 결과물이라 할 수 있습니다. 인간 역시 진화의 정점에 서 있는 존재가 아니라, 수억 년에 걸친 생명의 역사 속에서 가지를 뻗어 나온 수많은 생명체 중 하나라는 사실은 우리에게 겸손한 태도를 일깨워 줍니다. '종의 기원'에서 다윈이 유일하게 삽입한 도표는 바로 '생명의 나무'입니다. 이는 모든 생명체가 하나의 뿌리에서 시작되어 시간이 흐름에 따라 여러 가지로 갈라져 나가는 모습을 형상화한 것입니다. 이 비유는 생물 간의 친연 관계를 시각적으로 명확하게 보여주며, 겉모습이 전혀 다른 생명체들도 결국 유전적 뿌리를 공유하고 있음을 시사합니다. 다윈은 이 장대한 서사를 통해 생명의 통일성과 다양성을 동시에 설명해 냈습니다. 이러한 관점은 현대 유전학의 발전과 결합하여 생명 과학의 확고한 토대를 마련하게 되었습니다. 다윈의 이론은 출간 이후 160년이 넘는 시간 동안 수많은 검증과 보완을 거치며 더욱 견고해졌습니다. 오늘날 진화론은 단순히 생물학의 영역을 넘어 심리학, 경제학, 철학 등 인문·사회과학 전반에 걸쳐 깊은 영감을 주고 있습니다. '종의 기원'은 단순히 과거의 고전이 아니라, 우리가 어디에서 왔으며 생명의 본질이 무엇인지를 끊임없이 묻게 만드는 살아있는 지침서입니다. 다윈이 보여준 치밀한 관찰력과 논리적 추론의 과정은 과학적 사고의 전형을 보여주며, 오늘날을 살아가는 우리에게도 여전히 유효한 질문들을 던지고 있습니다.

국립과천과학관과학책📚수다

생명과학

[석학인터뷰] 김용철_ 천문학자가 말하는 최고 관측 장소는 이곳 | 2021 봄 카오스강연 'SPACE OPERA'

이론 천문학은 우주의 극적인 질문들에 답을 찾아가는 과정입니다. 특정 천체에 대한 애정보다는 물리적 배경을 바탕으로 진실을 규명하려는 노력 그 자체에 매력을 느낍니다. 특히 컴퓨터 프로그래밍을 통해 복잡한 문제를 해결하는 과정은 마치 정교한 퍼즐을 맞추는 것과 같은 즐거움을 줍니다. 이러한 지적 유희가 천문학이라는 학문과 결합하여 연구의 원동력이 되며, 분야를 막론하고 다양한 이론적 논문을 섭렵하며 우주의 신비를 탐구하게 만듭니다. 아프리카 서해안의 카나리아 군도는 천문학자들에게 천국과 같은 곳입니다. 비가 거의 오지 않으면서도 대서양의 습기가 구름을 통해 식물에 수분을 공급하는 독특한 환경을 갖추고 있습니다. 하지만 이곳의 아름다움 뒤에는 원주민들이 노예로 끌려가 사라진 슬픈 역사가 숨겨져 있기도 합니다. 최고의 관측 조건을 갖춘 이곳에서 바라본 석양은 연구자에게 잊지 못할 인상을 남기며, 자연의 경이로움과 역사의 비극을 동시에 상기시킵니다. 낯선 타국에서의 유학 생활은 신체적, 정신적 한계를 시험하는 과정이었습니다. 추수감사절 기간 모든 상점이 문을 닫았을 때 겪었던 굶주림은 배고픔이 단순한 느낌을 넘어 통증이 될 수 있음을 깨닫게 해주었습니다. 또한, 거대한 인구 풀에서 선발된 수재들과 경쟁하며 언어적 장벽을 극복하기 위해 밤을 새워 논문을 읽어야 했던 시간들은 고통스러웠습니다. 이러한 치열한 노력의 시간들은 학문적 성취를 넘어 인간으로서 한 단계 성장하는 계기가 되었습니다. 우리는 흔히 우주를 '코스모스'라고 부르며 그 조화로움을 찬양합니다. 하지만 이론 천문학자의 관점에서는 조화로울 것이라는 선입견조차 경계해야 할 대상입니다. 진실을 탐구하는 학자는 우주가 조화롭지 않을 가능성까지 열어두어야 하기 때문입니다. 따라서 질서정연한 느낌의 코스모스보다는 조금 더 일상적이고 객관적인 '유니버스'라는 단어를 선호하게 됩니다. 이는 우주를 바라보는 학문적 태도와 진리를 향한 엄중한 자세를 반영하는 것입니다. 별을 연구하는 항성 천체물리학은 결국 우리 존재의 근원을 찾는 일과 맞닿아 있습니다. 우리 몸을 구성하는 탄소와 같은 원소는 거대한 초신성 폭발이 아니라, 특정 질량을 가진 별들의 특별한 진화 과정을 통해 생성되었습니다. 태양과 같은 별이 존재하고 그 안에서 생명의 씨앗이 만들어졌다는 사실은 우리가 얼마나 운이 좋고 특별한 존재인지를 증명합니다. 우주의 광활한 역사 속에서 인간이라는 존재가 지닌 특별한 가치를 별의 생애를 통해 확인할 수 있습니다.

김용철

카오스재단2021 카오스강연 'SPACE OPERA'

천문학

[연구뭐하지?] 김종성 교수_서울대학교 '해양저서생태학 연구실' | 해양생태계, 가꾸고 지키는 노력을 계속해야 합니다!

서울대학교 지구환경과학부의 벤토스 연구실은 해양 생태계의 신비를 밝히기 위해 끊임없이 탐구하는 곳입니다. 이곳에서는 바닷가와 먼 바다를 누비며 다양한 해양생물을 채집하고, 그들에게 이름을 부여하며 적합한 서식지를 찾는 연구를 수행합니다. 단순히 생물을 분류하는 것에 그치지 않고, 각 생명체가 바다라는 거대한 환경 속에서 어떻게 살아가는지를 심도 있게 탐구하며 해양 생태계의 근본적인 원리를 이해하고자 노력하고 있습니다. 연구실의 핵심 활동 중 하나는 해양생물을 대상으로 한 생리 반응 실험입니다. 세포와 단백질 수준부터 개체군과 군집에 이르기까지, 해양 생태계 전반의 반응을 다각도로 분석합니다. 연구진은 온도 변화나 고염분과 같은 극한 환경, 혹은 유해 물질 노출이라는 특수한 조건을 설정하여 해양생물들이 이에 어떻게 대응하고 방어 기작을 작동시키는지 관찰합니다. 이러한 정밀한 실험을 위해 연구실에서는 항상 생물을 건강하게 가꾸고 유지하는 데 심혈을 기울입니다. 벤토스 연구실은 구성원들의 넘치는 에너지와 체계적인 기록 문화가 공존하는 독특한 공간입니다. 교수님과 학생들은 스스로를 '팔방미인'이라 칭할 만큼 학업과 열정적인 생활 모두에 진심을 다합니다. 특히 모든 현장 조사 사진과 세미나 자료, 실험 과정의 세세한 부분까지 기록으로 남겨 보관하는 전통은 연구의 연속성과 신뢰성을 높이는 밑거름이 됩니다. 다양한 개성을 가진 연구원들이 모여 웃음이 끊이지 않는 분위기 속에서 창의적인 연구 성과를 만들어내고 있습니다. 이들의 연구는 크게 구조, 기능, 건강성 평가라는 세 가지 축으로 분류됩니다. 구조 연구는 해양 생태계를 구성하는 해양생물의 종류와 그들 사이의 관계를 파악하며, 기능 연구는 해양생물과 환경이 상호작용하며 해양 생태계가 유지되는 메커니즘을 분석합니다. 마지막으로 건강성 평가는 퇴적물 내 오염도를 화학적, 생물학적, 생태학적으로 분석하여 해양이 얼마나 깨끗하게 유지되고 있는지 확인합니다. 이러한 다각적인 접근은 우리 바다를 보다 체계적으로 관리하고 보존하는 데 기여합니다. 자연은 인위적인 간섭이 최소화된 본연의 모습일 때 가장 아름답다는 것이 연구실의 철학입니다. 개발과 복원이라는 화두 속에서도 해양 생태계를 가꾸고 지키려는 노력은 멈추지 않습니다. 바다를 진심으로 사랑하고 현장 조사에 적극적으로 참여할 수 있는 인재들과 함께, 벤토스 연구실은 앞으로도 해양생물 다양성의 가치를 높이는 길을 걸어갈 것입니다. 우리 모두가 자연의 가치를 소중히 여기고 보전애 동참할 때, 건강한 바다의 미래를 기대할 수 있습니다.

김종성2

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[석학인터뷰] 장병탁_ 사람의 뇌를 닮은 머신러닝 모델이 한국연구실에서?! | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

공학의 관점에서 인공지능은 사람이 못하는 일을 대신 수행하는 도구로 여겨지곤 합니다. 하지만 진정한 지능의 구현을 위해서는 사람이 본능적으로 잘하는 유연함과 안정성을 기계에 이식하는 것이 무엇보다 중요합니다. 현재의 인공지능은 복잡한 계산처럼 사람이 어려워하는 일은 이미 잘 해내고 있지만, 정작 우리에게 자명한 일상적 판단에는 서툰 모습을 보입니다. 따라서 인간의 뇌가 가진 독특한 원리를 탐구하여, 변화하는 환경에 빠르고 견고하게 적응하는 학습 기계를 만드는 것이 현대 인공지능 연구의 핵심 과제라 할 수 있습니다. 과거의 인공지능 연구는 현실 세계를 배제한 채 닫힌 세계 안에서 지능의 논리적 구조만을 다루는 한계가 있었습니다. 그러나 현실의 복잡한 문제를 해결하기 위해서는 지능이 신체를 가지고 환경과 직접 상호작용하며 지식을 습득하는 과정이 필수적입니다. 로봇을 통해 인공지능을 연구하는 이유는 바로 이러한 물리적 실체와 환경의 연결성을 학습하기 위함입니다. 신체를 가진 존재로서 세상을 경험하며 얻는 데이터는 단순한 정보 이상의 가치를 지니며, 이는 인공지능이 진정한 의미의 지능으로 진화하는 데 결정적인 역할을 합니다. 인공지능이 나아가야 할 궁극적인 방향에 대한 힌트는 현존하는 가장 완벽한 지능의 증거인 인간의 뇌에서 찾을 수 있습니다. 기계에 사람이 일일이 지식을 주입하는 방식은 명확한 한계가 존재하기에, 스스로 학습하여 지능을 갖추는 시스템을 구축하는 것이 필수적입니다. 뇌의 신경망 구조를 모델링하여 학습의 원리를 파악하려는 시도는 이러한 배경에서 시작되었습니다. 뇌가 정보를 처리하고 지식을 확장해 나가는 과정을 모사함으로써, 우리는 기계가 단순한 계산기를 넘어 인간처럼 사고하고 성장할 수 있는 가능성을 엿볼 수 있게 됩니다. 뇌의 가소성을 수학적으로 구현한 '하이퍼 네트워크' 모델은 이러한 철학이 담긴 독특한 머신러닝 모델입니다. 이는 뇌세포 간의 연결성을 분자들의 자기 조립 과정에 비유하여, 데이터와 환경의 변화에 따라 신경망 구조 자체가 스스로 진화하도록 설계되었습니다. 기존의 정형화된 층별 구조에서 벗어나 그래프 이론을 기반으로 학습 과정을 모델링함으로써, 극단적인 비지도 학습 환경에서도 시스템이 유연하게 적응할 수 있도록 한 것입니다. 이러한 시도는 인공지능이 생물학적 뇌의 효율성과 적응력을 닮아가는 중요한 이정표가 되었습니다. 인공지능은 이제 특정 전문가의 영역을 넘어 우리 삶의 상식이자 필수적인 도구로 자리 잡고 있습니다. 영화 속 사례처럼 로봇과 정서적 교감을 나누거나 일상을 공유하는 미래는 점차 현실로 다가오고 있습니다. 이러한 기술적 진보를 뒷받침하기 위해서는 공학적 지식뿐만 아니라 철학, 심리학, 뇌과학을 아우르는 폭넓은 인문학적 통찰이 동반되어야 합니다. 다양한 분야의 전문가들이 모여 인공지능의 미래를 논의하는 과정은, 우리가 기술과 공존하며 더 나은 사회를 만들어가는 데 있어 매우 소중한 기회가 될 것입니다.

장병탁

카오스재단카오스강연

뇌인지과학

[COVID-19_talk_13] Mutations are the driving force behind 00 (X! Don’t be misled!) _Kwangseog Ahn | 13강

최근 전 세계적으로 보고되는 코로나19 변이종 소식은 우리에게 큰 불안과 공포를 안겨주곤 합니다. 하지만 생물학적 관점에서 돌연변이는 모든 생명체 진화의 원동력이며, 바이러스에게도 이는 예외가 아닙니다. 영화 속에서 묘사되는 공포스러운 실체와 달리, 실제 돌연변이는 목적성이나 방향성 없이 무작위로 일어나는 자연스러운 현상입니다. 환경에 적응하는 개체가 살아남아 자손을 남기는 자연 선택의 원리에 따라, 돌연변이는 생태계의 다양성을 유지하고 생명체가 변화하는 환경 속에서 생존을 이어가게 하는 핵심적인 기제로 작용합니다. 바이러스는 유전 정보의 형태에 따라 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 구분되는데, 현재 유행하는 코로나19는 RNA 바이러스에 속합니다. RNA 복제 효소는 DNA 복제 효소와 달리 복제 과정에서 발생하는 오류를 바로잡는 교정 기능이 없어 훨씬 더 빈번하게 돌연변이를 만들어냅니다. 실제로 바이러스가 한 번 복제될 때마다 자손의 약 10%가 돌연변이를 가질 정도로 이는 매우 평범한 일입니다. 이러한 높은 변이율은 바이러스가 새로운 숙주에 적응하거나 종간 장벽을 돌파하여 생존 범위를 넓히는 데 결정적인 역할을 수행하게 됩니다. 돌연변이는 생명체에게 유익할 수도, 해로울 수도 있으며, 때로는 생존에 아무런 영향을 주지 않는 중립적인 성격을 띠기도 합니다. 나방이 주변 환경과 비슷한 보호색을 갖게 되는 변이는 천적으로부터 자신을 보호해 번식 가능성을 높여주지만, 인간의 귓불 모양이나 쌍꺼풀 유무는 생존력에 직접적인 이점을 주지 않는 중립적 변이의 대표적인 예시입니다. 바이러스 역시 대부분의 돌연변이가 자신에게 해로운 방향으로 작용하면 자연스럽게 도태되며, 오직 숙주와의 상호작용 속에서 전파에 유리한 형질을 획득한 변이종만이 우점종으로 살아남게 됩니다. 우리 몸의 면역 체계는 MHC 단백질과 T세포를 통해 이러한 바이러스의 침입에 정교하게 대응합니다. MHC 단백질은 감염된 세포 내부에서 바이러스 단백질 조각을 포획하여 세포 표면으로 데리고 나오는 정보 수집원 역할을 수행합니다. 이를 인식한 세포 독성 T세포는 해당 조각이 적군인지 아군인지 판별하는 판사처럼 행동하며, 바이러스에 감염된 세포를 직접 찾아내 제거합니다. 이러한 면역 반응은 바이러스가 체내에서 무한정 증식하는 것을 막고, 감염된 세포와 함께 바이러스를 사멸시킴으로써 우리 몸의 항상성을 유지하는 중요한 방어선이 됩니다. 백신 접종을 통해 형성되는 항체는 바이러스의 스파이크 단백질과 결합하여 세포 침투를 차단하는 역할을 합니다. 하지만 모든 항체가 동일한 방어력을 제공하는 것은 아니며, 특히 세포 수용체와 직접 결합하는 부위를 물리적으로 막아주는 '중화 항체'의 형성이 재감염 예방의 핵심입니다. 만약 스파이크 단백질의 특정 부위에 돌연변이가 생겨 항체가 이를 제대로 인식하지 못하게 되면 면역 효과가 떨어질 수 있습니다. 따라서 변이 바이러스의 등장은 백신의 효능에 영향을 줄 수 있는 변수이기에, 지속적인 모니터링과 연구를 통해 이에 대응하는 전략이 필요합니다. 바이러스의 진화 속도는 인간보다 압도적으로 빠르지만, 인류는 무궁무진한 유전자 다양성을 통해 이에 맞서고 있습니다. 지구상의 76억 인구는 각기 다른 MHC 조합을 보유하고 있어, 어떤 변이종 바이러스가 나타나더라도 이를 인식할 수 있는 면역 체계를 군집 차원에서 갖추고 있습니다. 파푸아뉴기니의 사례처럼 특정 환경에서 유리한 면역 유전자가 선택되기도 하며, 바이러스와 인간은 서로 한발 앞서기 위한 끊임없는 공진화를 벌입니다. 이러한 다양성은 특정 전염병이 인류 전체를 멸종시키지 못하게 막아주는 강력한 유전적 방어막이 되어줍니다. 장기적인 관점에서 바이러스는 숙주를 죽이기보다 전파력을 높이고 독성을 낮추는 방향으로 진화하는 경향이 있습니다. 숙주가 생존해야 바이러스 자신도 복제와 증식을 이어갈 수 있기 때문입니다. 1918년 스페인 독감이 오늘날 계절성 독감으로 자리 잡은 것처럼, 코로나19 역시 집단 면역의 형성과 바이러스의 유순한 적응 과정을 거치며 점차 통제 가능한 질병으로 변모할 것입니다. 돌연변이에 대한 과도한 공포에 휩싸이기보다는, 이것이 생태계의 자연스러운 적응 과정임을 이해하고 과학적인 방역과 면역 관리에 집중하는 자세가 무엇보다 중요합니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나TALK-13] 돌연변이는 00의 원동력(X! 오해금지) _안광석 교수 | 13강

코로나19 변이의 등장은 대중에게 큰 불안을 안겨주지만, 생물학적 관점에서 돌연변이는 모든 생명체 진화의 원동력입니다. 돌연변이는 목적성 없이 무작위로 일어나며, 환경에 가장 잘 적응하는 개체가 살아남아 자손을 남기는 자연 선택의 과정을 거칩니다. 이는 단순히 강한 자가 생존하는 것이 아니라, 변화하는 환경에 유연하게 대처하는 존재가 우점종이 된다는 진화의 핵심 원리를 잘 보여줍니다. 따라서 변이 자체를 공포의 대상으로만 볼 것이 아니라 생명 활동의 자연스러운 과정으로 이해할 필요가 있습니다. 바이러스는 유전 정보에 따라 DNA와 RNA 바이러스로 나뉘는데, 현재 유행하는 코로나19는 RNA 바이러스에 해당합니다. RNA 복제 효소는 DNA와 달리 에러 교정 기능이 없어 복제 시 많은 돌연변이를 만들어냅니다. 실제로 코로나19 바이러스는 한 번 복제될 때마다 자손의 약 10%가 돌연변이일 정도로 변이가 빈번하게 일어납니다. 이러한 높은 변이율은 바이러스가 새로운 숙주 환경에 빠르게 적응할 수 있게 하는 생존 전략이기도 하며, 우리가 마주하는 수많은 변이의 근본적인 원인이 됩니다. 인간에게 돌연변이는 주로 암과 같은 질병을 유발하는 해로운 현상으로 인식되지만, 바이러스에게는 생활사의 지극히 정상적인 일부분입니다. 바이러스가 숙주를 바꾸어 인간에게 적응할 때 돌연변이는 필수적이며, 이후 전파 과정에서 일어나는 변이는 바이러스와 인간 사이의 상호 적응 과정이라 할 수 있습니다. 숙주가 죽으면 바이러스 자신도 생존할 수 없기에, 치명적인 독성을 가진 변이는 시간이 흐를수록 자연스럽게 도태되는 경향을 보입니다. 결국 바이러스는 숙주와 공존 가능한 방향으로 진화하게 됩니다. 우리 몸의 면역 체계는 바이러스의 침투를 막기 위해 다양한 항체를 생성합니다. 코로나19의 스파이크 단백질 하나에 대해서도 여러 종류의 항체가 만들어질 수 있는데, 그중 세포 수용체와의 결합 부위를 직접 차단하는 중화 항체가 재감염 예방에 가장 결정적인 역할을 합니다. 백신 접종 후 항체가 형성되었다고 해서 모두가 완벽히 보호되는 것은 아니며, 어떤 부위에 결합하는 항체가 얼마나 생성되었느냐에 따라 면역력의 차이가 발생하게 됩니다. 이는 개인의 유전적 특성과 면역 반응의 다양성에 기인합니다. 세포독성 T세포는 감염된 세포를 직접 찾아내어 파괴함으로써 바이러스의 증식을 억제하는 중요한 역할을 수행합니다. 이때 MHC 단백질은 세포 내부의 바이러스 조각을 포획해 표면으로 끌어올려 T세포에게 정보를 전달하는 핵심적인 매개체 역할을 합니다. T세포는 이 정보를 바탕으로 해당 세포가 아군인지 적군인지를 정교하게 판별하며, 바이러스에 감염된 세포만을 정확히 식별하여 제거합니다. 이러한 면역 세포들의 유기적인 협력 시스템 덕분에 인간은 끊임없이 변화하는 외부 병원체의 위협에 효과적으로 대응할 수 있습니다. 인간은 바이러스의 빠른 진화 속도에 맞서 무궁무진한 면역 레퍼토리를 보유하고 있습니다. 특히 개인마다 다른 MHC 유전자의 다양성은 인류 전체가 특정 전염병으로 인해 한꺼번에 멸종하지 않게 하는 강력한 방어 기제입니다. 지구상의 76억 인구는 각기 다른 조합의 면역 유전자를 가지고 있어, 어떤 치명적인 변이 바이러스가 나타나더라도 이를 인식하고 대응할 수 있는 개체가 군집 내에 반드시 존재하게 됩니다. 이러한 유전적 다양성이야말로 인류가 수많은 팬데믹의 역사 속에서도 끈질기게 생존해 온 비결입니다. 장기적인 관점에서 바이러스는 숙주와 공존하기 위해 점차 독성은 약해지고 전파력은 최적화되는 방향으로 진화합니다. 스페인 독감이 오늘날의 계절성 독감이 된 것처럼, 코로나19 역시 인간의 집단 면역과 상호작용하며 점차 유순한 형태로 자리 잡을 가능성이 큽니다. 다만 이를 위해서는 개인의 방역 수칙 준수와 사회적 협력이 필수적입니다. 바이러스와의 싸움은 단순히 과학의 영역을 넘어, 공동체를 위한 배려와 인내가 동반될 때 비로소 종식될 수 있으며 우리는 이를 통해 더 안전한 일상으로 돌아갈 수 있습니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[연구뭐하지?] 오토 반 코어트 교수_서울대학교 '사교접촉기하와 응용 연구실' | 복도에서 마주친 교수님이 묻습니다. "질문있나요?" 당신의 대답은?

심플렉틱 및 접촉 기하학은 순수 수학의 한 분야이지만, 그 뿌리를 물리학의 역학에 두고 있습니다. 이 학문은 해밀턴 방정식과 같은 동역학계를 다루며, 태양계 내 천체들의 궤도와 같은 복잡한 움직임을 분석하는 데 중요한 도구가 됩니다. 특히 특정 시간 후에 제자리로 돌아오는 주기 궤도를 찾는 연구는 현대 수학에서도 여전히 활발하게 논의되는 주제입니다. 이러한 수학적 접근은 단순히 이론에 그치지 않고 우주의 질서를 이해하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 수학적 모델링을 통해 주기 궤도를 이해하는 것은 실제 우주 탐사 계획을 세우는 데 큰 도움이 됩니다. 중력을 이용하여 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 효율적인 경로를 설계하거나, 인공위성의 궤도를 계산하는 등 실질적인 응용이 가능하기 때문입니다. 또한 로봇 팔의 움직임과 같은 로봇 공학 분야에서도 순수 수학의 원리가 적용됩니다. 이처럼 심플렉틱 기하학은 천체 역학부터 첨단 기술에 이르기까지 폭넓은 분야에서 문제 해결의 이론적 토대를 제공하고 있습니다. 오토 반 코어트 교수님의 연구실은 학생들의 자율성을 존중하며 학문적 호기심을 마음껏 펼칠 수 있는 분위기를 자랑합니다. 교수님은 학생들이 연구에만 집중할 수 있도록 행정적인 부담을 최소화해주시며, 질문이 많은 학생을 언제나 환영합니다. 비록 교수님의 독특한 필기를 이해하기 위해서는 높은 집중력이 필요하다는 유쾌한 고충도 있지만, 이는 오히려 수업에 몰입하게 만드는 계기가 됩니다. 끊임없이 질문하고 탐구하려는 열정을 가진 이들에게 이곳은 순수 수학의 깊이를 경험할 수 있는 최적의 장소입니다.

Otto van Koert(오토 반 코어트)

카오스재단연구뭐하지

수학

[과학자가 쓴 과학책#3] 다윈의 식탁 by장대익 | KAOS X 공원생활 특집 | 김태훈의 게으른 책읽기

과학은 단순히 실험실에서 이루어지는 행위를 넘어, 기록되고 읽히는 과정을 통해 비로소 완성됩니다. 우리가 파인만이나 다윈 같은 위대한 과학자들을 기억하는 이유는 그들이 남긴 저작을 통해 인류의 지적 유산을 다음 세대로 전달했기 때문입니다. 과학 책을 읽는다는 것은 세상을 바라보는 새로운 눈을 갖는 일이며, 복잡한 자연 현상 뒤에 숨겨진 원리를 탐구하는 첫걸음이 됩니다. 이러한 읽기의 과정은 우리를 과학적 세계관으로 안내하며, 삶의 본질을 이해하는 깊은 통찰을 제공합니다. 기계공학을 전공하던 한 청년이 '우리는 어디서 와서 어디로 가는가'라는 본질적인 질문을 던지며 진화학자의 길로 들어선 과정은 매우 흥미롭습니다. 고갱의 예술적 질문에 대한 해답을 과학철학과 진화생물학에서 찾으려 했던 노력은, 현대 과학이 단순한 지식의 나열이 아니라 인간 존재에 대한 탐구임을 보여줍니다. 복잡한 기계의 작동 원리를 연구하던 시각은 생명이라는 정교한 시스템을 분석하는 토대가 되었고, 이는 대중에게 진화론의 정수를 전달하는 강력한 동력이 되었습니다. 진화론은 초등학생도 이해할 수 있을 만큼 논리 구조가 단순하지만, 동시에 우리의 직관을 거스르는 반직관적인 특성을 지니고 있습니다. 우리는 복잡한 시계를 보면 당연히 설계자를 떠올리지만, 다윈은 자연선택이라는 기계적이고 점진적인 과정을 통해 그보다 훨씬 정교한 생명체가 탄생할 수 있음을 증명했습니다. 0.1%의 시각이라도 생존에 유리하다면 그것이 누적되어 결국 인간의 눈과 같은 경이로운 구조를 만들어낸다는 설명은, 자연의 다양성을 이해하는 핵심 열쇠가 됩니다. 현대 진화론의 세계는 창조론과의 대립을 넘어, 진화의 메커니즘을 둘러싼 내부적인 논쟁으로 더욱 풍성해졌습니다. 유전자의 관점에서 이타성을 설명하려는 리처드 도킨스와 역사적 우발성과 화석 기록의 불연속성을 강조하는 스티븐 제이 굴드의 대립은 그 대표적인 사례입니다. 자연선택이 어느 수준에서 작동하는지, 진화의 속도가 얼마나 균일한지에 대한 이들의 치열한 논쟁은 진화론이 고착된 교리가 아니라 끊임없이 발전하고 생동하는 학문임을 우리에게 일깨워 줍니다. 진화론을 이해하는 것은 단순히 과학 지식을 습득하는 것을 넘어, 자연이라는 거대한 책을 읽기 위한 문자를 배우는 것과 같습니다. 외국어를 모르면 타국의 문화를 깊이 있게 이해할 수 없듯이, 진화라는 언어를 모르면 우리를 둘러싼 생태계의 질서와 변화를 온전히 해석할 수 없습니다. 다윈이 선사한 이 지적 도구는 우리가 감각적으로만 인식하던 세상을 논리적이고 체계적으로 바라보게 하며, 인류가 자연의 일부로서 지녀야 할 겸손과 지혜를 가르쳐 줍니다.

장대익

카오스재단읽다과학

생명과학

[카오스 술술과학] 발을 성기로 착각한 남자 | 카오스 브레인 오디세이(7)

환상 사지(Phantom Limb)는 사고나 수술로 신체의 일부가 소실되었음에도 불구하고 여전히 그 부위가 존재하는 것처럼 생생하게 느끼는 현상을 말합니다. 이는 단순한 심리적 환각이 아니라, 사지 절단 환자의 약 90%가 실제로 경험할 정도로 흔하게 관찰되는 신경학적 상태입니다. 팔다리뿐만 아니라 맹장, 유방, 심지어 성기에서도 이러한 감각이 보고되곤 합니다. 더욱 놀라운 점은 존재하지 않는 부위에서 칼로 베는 듯한 환상통을 느끼기도 한다는 것인데, 이는 우리 뇌가 호문쿨루스를 어떻게 인식하고 관리하는지에 대한 깊은 의문을 던집니다. 영국의 위대한 해군 제독 넬슨은 전투 중 오른팔을 잃은 뒤에도 손바닥을 후벼 파는 듯한 고통에 시달렸으며, 이를 '감각의 유령'이라 부르며 영혼의 존재에 대한 증거로 보았습니다. 과거 과학자들은 이 현상을 설명하기 위해 프로이트의 소망 충족 가설이나 잘려 나간 말초 신경의 자극 등을 원인으로 꼽았습니다. 하지만 말초 신경 부위를 치료하거나 심지어 추가로 절단해도 통증이 사라지지 않는 사례가 빈번하게 발견되었습니다. 결국 현대 뇌과학의 발전과 함께 문제의 근본적인 원인을 말초 신경이 아닌 뇌 자체의 구조적 변화와 재배선 과정에서 찾기 시작했습니다. 캐나다의 신경외과 의사 펜필드는 뇌의 특정 부위가 몸의 각 부위와 연결되어 있다는 '호문쿨루스'를 정립했습니다. 이 호문쿨루스는 실제 신체의 비율과는 달리 손가락이나 입술처럼 감각이 예민한 부위가 훨씬 넓은 면적을 차지합니다. 흥미로운 점은 호문쿨루스상에서 얼굴과 손, 혹은 발과 성기처럼 서로 인접한 부위들이 존재한다는 사실입니다. 신체 일부가 사라지면 해당 영역을 담당하던 뇌세포들이 인접한 영역의 자극에 반응하도록 촉수를 뻗어 재배선됩니다. 이 과정에서 얼굴을 만질 때 환상 사지의 감각을 동시에 느끼는 기묘한 현상이 발생하게 됩니다. 인도의 신경과학자 라마찬드란 박사는 발에서 강렬한 성적 쾌감을 느끼는 환자의 사례를 통해 뇌 가소성을 증명했습니다. 호문쿨루스에서 발과 성기 영역이 가깝게 붙어 있기 때문에 발생하는 이 현상은, 뇌가 환경 변화에 따라 끊임없이 호문쿨루스를 수정하는 유연한 기관임을 보여줍니다. 이러한 특성은 외부 도구를 신체의 일부로 확장하여 인식하는 능력으로도 이어집니다. 우리가 운전할 때 차체를 내 몸처럼 느끼거나, 스마트폰이 없으면 불안감을 느끼는 것도 뇌가 외부 대상을 자아의 영역으로 받아들이기 때문입니다. 결론적으로 뇌가 만들어내는 '나'라는 존재는 고정불변의 실체가 아니라, 상황과 환경에 따라 끊임없이 요동치고 변화하는 적응의 결과물입니다. 환상 사지나 유체 이탈 경험, 그리고 도구와의 일체감은 모두 변화하는 환경 속에서 생존하기 위해 뇌가 스스로를 재구성하는 과정이라 할 수 있습니다. 우리는 뇌의 이러한 유연한 속성 덕분에 도구를 다루며 문명을 건설하고 진화해 올 수 있었습니다. 보이지 않는 고통과 기묘한 감각들은 역설적으로 인간의 뇌가 얼마나 경이로운 생명력과 적응력을 가진 존재인지를 증명하는 소중한 과학적 단서가 됩니다.

카오스재단술술과학

뇌인지과학

[강연] 생명의 대변신과 변주 by장대익 | 2019 카오스콘서트 '변신, 기원이야기' 변신 (3) | 3부

생명의 역사는 단순한 원소에서 복잡한 유기체로 변모해온 경이로운 과정입니다. 하나의 세포에서 시작해 수조 개의 세포를 가진 인간이 되기까지의 여정은 마치 마법과도 같지만, 이는 45억 년이라는 유구한 시간 동안 자연이 일궈낸 필연적인 결과입니다. 우리는 흔히 진화를 거대한 미스터리로 여기지만, 그 이면에는 과학적으로 설명 가능한 정교한 메커니즘이 숨어 있습니다. 우주가 마법사라면 자연은 천재라는 말처럼, 생명은 끊임없는 변신을 통해 지금의 다양성을 확보하게 되었습니다. 찰스 다윈은 『종의 기원』을 통해 생명이 '사다리'가 아닌 '나무'의 형태로 진화한다는 혁신적인 관점을 제시했습니다. 과거에는 생명체가 고정된 순위에 따라 일직선으로 배열되어 있다고 믿었으나, 다윈은 공통 조상으로부터 가지가 뻗어 나가듯 종이 분화된다는 사실을 깨달았습니다. 이러한 '생명의 나무' 개념은 종교적 통념을 깨고 자연적인 원인에 의한 생명 이해의 길을 열었습니다. 모든 생명체는 각자의 가지 끝에서 독자적인 역사를 써 내려가고 있는 셈입니다. 우리는 흔히 진화를 하등한 것에서 고등한 것으로 나아가는 일직선상의 행진으로 오해하곤 합니다. 말이나 인간의 진화 과정을 그릴 때 작은 체구에서 큰 체구로, 혹은 원숭이에서 인간으로 변하는 도식이 대표적인 예입니다. 하지만 실제 진화는 수많은 가지 중 대다수가 멸종하고 운 좋게 살아남은 결과물입니다. 인간 역시 호모 속의 여러 종 중에서 유일하게 생존한 호모 사피엔스일 뿐이며, 진화의 최종 목적지라기보다는 거대한 생명의 나무에서 뻗어 나온 하나의 가지에 불과합니다. 자연 선택은 진화를 이끄는 가장 핵심적인 동력으로, 변이와 차별적 적합도, 그리고 대물림이라는 세 가지 조건이 충족될 때 작동합니다. 개체들 사이에는 반드시 차이가 존재하며, 그중 특정 환경에서 생존과 번식에 유리한 형질을 가진 개체가 더 많은 후손을 남기게 됩니다. 이러한 유리한 변이가 다음 세대로 전달되면서 종의 특성이 서서히 변화하는 것입니다. 이는 설계자 없이도 자연이 스스로 정교한 생명체를 빚어낼 수 있음을 보여주는 위대한 원리입니다. 복잡한 눈이나 뇌와 같은 기관이 어떻게 우연히 만들어질 수 있느냐는 의문은 자연 선택의 '누적 선택' 과정을 이해함으로써 풀립니다. 자연 선택은 한 번에 완벽한 결과물을 내놓는 것이 아니라, 금고 번호를 하나씩 맞춰가는 과정처럼 작은 이득을 주는 변이들을 수 세대에 걸쳐 쌓아 올립니다. 아주 미미한 빛을 감지하는 수준에서 시작해 정교한 시각을 갖추기까지, 자연은 눈먼 시계공처럼 목적 없이도 완벽에 가까운 적응을 이뤄냈습니다. 이러한 누적 선택은 불가능해 보이는 복잡성을 가능케 합니다. 생명의 역사에는 종 분화를 넘어선 거대한 전환점들이 존재했습니다. 최초의 복제 시스템인 RNA 월드의 등장부터 세포 내 공생을 통한 진핵생물의 출현, 그리고 유전적 다양성을 폭발시킨 성의 탄생이 그것입니다. 특히 성의 출현은 유전자를 섞어 새로운 조합을 만들어냄으로써 생태계에 전례 없는 풍요로움을 선사했습니다. 이러한 대변혁은 생명이 단순히 형태를 바꾸는 것을 넘어, 존재의 방식을 근본적으로 혁신하며 진화의 속도와 범위를 확장해온 과정이라 할 수 있습니다. 현대 진화생물학의 정점인 '이보디보(Evo-Devo)'는 서로 다른 생명체들이 놀랍게도 공통된 유전자 도구를 공유한다는 사실을 밝혀냈습니다. 초파리와 생쥐처럼 외형이 판이한 동물들도 신체 구조를 결정하는 '혹스(Hox) 유전자'라는 공통의 레고 블록을 사용합니다. 같은 유전자를 언제, 어디서, 얼마나 발현시키느냐에 따라 닭이 되기도 하고 비단뱀이 되기도 하는 것입니다. 결국 지구상의 모든 생명은 동일한 유전적 원리를 바탕으로 변주된 하나의 거대한 교향곡과도 같습니다.

장대익

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생명과학

[강연] 어떻게 호모 사피엔스는 지배적 동물이 되었나? _ by김준홍｜2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들' 9강 | 9강

인류의 역사는 약 600만 년 전 침팬지와의 공통 조상에서 갈라져 나온 이후 수많은 종이 공존하며 이어져 왔습니다. 하지만 흥미롭게도 최근 3만 년 이내의 시기에는 오직 호모 사피엔스만이 지구상에 유일한 인간 종으로 남게 되었습니다. 과거에는 오스트랄로피테쿠스나 네안데르탈인 등 다양한 친척 종들이 동시에 존재했으나, 현재는 우리만이 생태계의 정점에 서 있습니다. 이러한 현상은 인류 진화사에서 매우 이례적인 사건이며, 우리가 어떻게 다른 종들을 제치고 지배적인 위치를 차지하게 되었는지에 대한 근본적인 질문을 던지게 합니다. 호모 사피엔스의 기원에 대해서는 아프리카에서 시작되어 전 세계로 퍼져나갔다는 '아프리카 기원설'이 오랫동안 정설로 받아들여졌습니다. 그러나 최근 유전학의 발전으로 네안데르탈인의 게놈이 복원되면서, 현대인의 유전자 속에 네안데르탈인의 흔적이 1~2%가량 남아 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 두 종 사이에 일정 부분 혼종이 가능했음을 시사합니다. 그럼에도 불구하고 턱 끝의 유무나 두개골의 형태 등 해부학적 차이는 뚜렷하며, 호모 사피엔스는 자신들만의 독특한 신체적 특징을 유지하며 환경에 적응해 나갔습니다. 약 4만 년 전, 인류의 역사에는 이른바 '인지 혁명'이라 불리는 거대한 변화가 일어났습니다. 이전까지의 석기가 지역에 상관없이 유사한 형태를 띠었던 것과 달리, 이 시기부터는 지역마다 독특한 양식의 도구가 등장하고 예술적 상징물이 폭발적으로 늘어났습니다. 동굴 벽화, 정교한 장신구, 원거리 교역의 흔적 등은 호모 사피엔스가 단순히 생존을 넘어 고도의 상징 체계와 네트워크를 구축했음을 보여줍니다. 이러한 문화적 역량은 인류가 척박한 환경을 극복하고 전 지구로 뻗어 나가는 결정적인 원동력이 되었습니다. 호모 사피엔스가 네안데르탈인보다 생존에 유리했던 핵심적인 이유는 개별적인 지능의 높고 낮음보다는 '집단지성'의 차이에 있었습니다. 네안데르탈인은 평균적으로 사피엔스보다 더 큰 뇌를 가졌음에도 불구하고, 소규모 집단에 머물며 지식을 축적하고 공유하는 능력이 상대적으로 부족했습니다. 반면 사피엔스는 더 긴 수명과 넓은 사회적 네트워크를 바탕으로 세대를 거쳐 지식을 쌓아가는 '누적적 문화'를 발전시켰습니다. 앞선 세대의 혁신을 이어받아 발전시키는 능력이야말로 인간을 특별하게 만든 힘입니다. 인간의 문화는 동물의 사회적 학습과는 차원이 다른 정교함을 지닙니다. 침팬지나 고래 같은 동물들도 지역별로 다른 행동 양식을 보이는 문화적 특성을 지니고 있지만, 인간처럼 복잡한 기술을 대를 이어 발전시키지는 못합니다. 이는 타인의 의도와 목적을 정확히 파악하고 모방하는 인간 특유의 인지 능력 덕분입니다. 또한, 집단의 규모가 클수록 혁신이 일어날 확률이 높아지고 지식의 퇴보를 막을 수 있습니다. 인구 밀도와 교류의 빈도는 집단지성의 크기를 결정하며, 이는 곧 종의 경쟁력으로 직결되었습니다. 문화는 단순히 지식의 축적에 그치지 않고 인간의 유전적 형질까지 변화시키는 '유전자-문화 공진화'를 이끌어냈습니다. 불을 사용해 음식을 익혀 먹는 문화는 소화 기관을 축소시키고 뇌를 발달시키는 신체적 변화를 가져왔으며, 가축을 기르는 낙농 문화는 성인이 되어서도 우유를 소화할 수 있는 유전자를 확산시켰습니다. 이처럼 인간은 환경에 수동적으로 적응하는 존재를 넘어, 스스로 만든 문화적 환경을 통해 자신의 진화 방향을 결정해 왔습니다. 유전자와 문화는 서로 얽혀 상호작용하며 인간이라는 종의 정체성을 형성해 온 것입니다. 오늘날 인류는 지구상의 모든 포유류 바이오매스의 상당 부분을 차지할 만큼 압도적인 지배종이 되었습니다. 우리가 초래한 환경 변화와 생물 멸종의 속도는 '인류세'라는 새로운 지질 시대의 명칭을 낳을 정도로 강력합니다. 하지만 인류의 성공이 의도된 계획이 아닌 수많은 우연과 집단지성의 결과임을 기억할 때, 우리는 겸허한 자세를 가질 필요가 있습니다. 미래의 진화 역시 우리가 어떤 문화를 선택하고 어떤 가치를 공유하느냐에 달려 있습니다. 지배적 위치에 걸맞은 책임감을 바탕으로 지속 가능한 공존을 모색해야 할 때입니다.

김준홍

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융합

[강연] 인류의 기원 _ by이상희｜2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들' 8강 | 8강

인류의 기원을 탐구하는 고인류학은 우리가 누구인지, 그리고 현재의 모습에 이르기까지 어떤 과정을 거쳤는지를 밝히는 학문입니다. 약 6,500만 년 전 공룡의 멸종 이후 포유류의 시대가 열렸고, 그 흐름 속에서 약 500만 년 전 인류의 조상인 호미닌이 등장했습니다. 과거에는 인류 진화를 단선적 진화 과정으로 이해했으나, 현대 과학은 이를 다양한 종들이 각자의 환경에 적응하며 뻗어 나간 복잡한 계통수의 형태로 파악합니다. 이러한 관점의 변화는 인류가 단일한 경로가 아닌, 수많은 시도와 적응을 통해 진화해 왔음을 시사합니다. 최초의 인류를 정의하는 결정적인 특징은 큰 두뇌나 도구 사용이 아닌 '직립 보행'이었습니다. 오스트랄로피테쿠스 아파렌시스는 유인원과 유사한 외형을 가졌음에도 불구하고, 골반과 발의 구조를 통해 직립 보행의 증거를 뚜렷하게 남겼습니다. 특히 아르디피테쿠스 라미두스의 발견은 인류가 사바나가 아닌 숲 환경에서부터 이미 직립 보행을 시작했음을 보여주며 기존의 학설을 뒤집었습니다. 이는 진화가 우리가 생각했던 것보다 훨씬 이른 시기에, 그리고 다채로운 환경 속에서 시작되었음을 증명하는 중요한 단서가 됩니다. 약 200만 년 전 등장한 호모 속은 이전 세대와 비교해 비약적인 두뇌 성장을 이루었습니다. 커진 두뇌는 많은 정보를 저장하고 복잡한 사회적 관계를 유지하는 데 유리했지만, 동시에 엄청난 에너지를 소모하고 출산의 고통을 수반하는 대가를 치러야 했습니다. 인류는 이를 극복하기 위해 고칼로리의 육식을 섭취하고 공동체 내에서 서로의 출산을 돕는 사회적 협력을 발달시켰습니다. 이러한 변화는 인류가 단순히 생물학적 존재를 넘어, 서로 의지하고 정보를 공유하는 고도의 사회적 동물로 진화하는 결정적인 계기가 되었습니다. 아프리카에서 기원한 호모 속은 인구가 늘어남에 따라 자연스럽게 유라시아 대륙으로 서식지를 넓혀갔습니다. 이는 계획된 이주라기보다 환경의 변화에 따라 꿈틀거리며 퍼져 나간 생존의 과정이었습니다. 특히 반복되는 빙하기와 간빙기의 혹독한 기후 변화는 인류에게 끊임없는 적응을 요구했습니다. 인류는 이러한 고난의 시간을 거치며 도구를 개량하고 문화를 형성했으며, 변화하는 환경 속에서 유연하게 대처할 수 있는 지적 능력을 더욱 정교하게 다듬어 나갔습니다. 이 과정에서 인류는 지구 전역으로 퍼져 나가는 탐험가의 면모를 갖추게 되었습니다. 현생 인류인 호모 사피엔스의 등장은 흔히 '창의 혁명'으로 불립니다. 약 3만 년 전부터 인류는 단순한 생존 도구를 넘어 예술적 가치가 담긴 장신구나 조각상을 만들기 시작했습니다. 이는 나와 타인, 그리고 우리 집단을 구분하는 고도의 인지 체계가 형성되었음을 의미합니다. 최근 발견된 호모 날레디의 사례는 이러한 상징적 사고와 매장 문화가 예상보다 훨씬 이른 시기에, 그리고 작은 두뇌를 가진 종에게서도 나타났을 가능성을 제시합니다. 이는 인류다움의 정의가 뇌의 크기만이 아니라 죽음을 대하는 태도와 상징적 사고에 있음을 시사합니다. 최근 유전학의 발전은 인류 진화에 대한 기존의 통념을 완전히 뒤흔들었습니다. 과거에는 현생 인류가 다른 종들을 대체하며 홀로 살아남았다고 믿었으나, 게놈 분석 결과 네안데르탈인이나 데니소바인과의 혼종이 빈번하게 일어났음이 밝혀졌습니다. 인류의 계통은 깔끔하게 갈라지는 계통수가 아니라, 서로 만나고 헤어지기를 반복하는 망상 진화의 과정과 같습니다. 우리는 단일한 기원에서 온 순수한 존재가 아니라, 수많은 조상의 유전자가 복잡하게 얽혀 만들어진 거대한 흐름의 결과물입니다. 이러한 망상 진화의 역사는 인류가 본래부터 포용적이고 역동적인 존재였음을 말해줍니다. 고인류학이 주목해야 할 또 다른 가치는 다양성입니다. 그동안 인류 진화의 주인공은 주로 성인 남성으로 묘사되어 왔으나, 실제 역사 속에는 여성, 어린이, 노인 등 다양한 구성원들이 함께 존재하며 문화를 일구어 왔습니다. 진화는 멈추지 않는 역동적인 과정이며, 인류는 지금 이 순간에도 환경과 상호작용하며 변화하고 있습니다. 우리가 누구인지 묻는 질문은 결국 우리가 어떻게 서로 연결되어 있으며, 앞으로 어떤 다양성을 포용하며 나아갈 것인지에 대한 답을 찾는 과정입니다. 인류의 진화는 과거의 기록이 아니라 현재와 미래를 향한 끊임없는 흐름입니다.

이상희

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생명과학
지구환경과학

[석학인터뷰] 이상희_ 우리의 조상은 네안데르탈인이다? | 2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들'

고인류학은 인류의 기원과 진화 과정을 탐구하는 학문으로, 우리가 현재의 모습을 갖게 된 이유를 밝혀냅니다. 과거에는 주로 화석을 통해 연구가 이루어졌으나, 최근 20년 사이 유전학적 접근법이 비약적으로 발전하며 새로운 지평을 열었습니다. 이러한 연구는 단순히 과거를 돌아보는 것에 그치지 않고, 호모 사피엔스가 변화하는 환경 속에서 어떻게 살아남았는지에 대한 근본적인 질문을 던집니다. 고인류학자는 유전자와 화석이라는 단서를 통해 인류의 발자취를 추적하며 우리 존재의 뿌리를 찾아가는 여정을 지속하고 있습니다. 인간은 어떤 극한 환경에서도 적응해 나가는 놀라운 능력을 갖추고 있습니다. 고고학 발굴 현장에서는 때로 수천 년 동안 쌓인 짐승의 배설물이 굳어 먼지가 날리는 열악한 상황을 마주하기도 합니다. 처음에는 거부감이 들 수도 있지만, 시간이 흐르면 그 먼지 속에서도 평온하게 식사를 할 만큼 환경에 동화됩니다. 이러한 적응력은 인류가 지구 곳곳으로 퍼져나가 생존할 수 있었던 핵심적인 원동력이 되었습니다. 불편함을 극복하고 주어진 조건에 맞춰 삶을 영위하는 모습은 인간이 가진 가장 강력한 생물학적 특징 중 하나라고 할 수 있습니다. 인류의 계보는 단순히 하나의 선으로 이어진 피라미드 구조가 아닙니다. 우리는 네안데르탈인, 데니소바인, 그리고 아직 이름조차 밝혀지지 않은 여러 고인류 집단의 유전자가 뒤섞인 후손입니다. 세대를 거슬러 올라갈수록 조상의 수는 기하급수적으로 늘어나며, 결국 특정 시점의 모든 인류가 현대인의 공통 조상이 되는 복잡한 그물망을 형성합니다. 진화의 과정은 고립된 기원에서 시작된 것이 아니라, 서로 다른 집단이 끊임없이 교류하며 유전자와 문화, 아이디어를 나눈 결과물입니다. 이러한 혼합과 교류야말로 인류가 다양성을 유지하며 진화해 온 실제 모습입니다. 학문적 탐구의 길에서 가장 큰 즐거움은 역설적으로 가장 고통스러운 순간이 해결될 때 찾아옵니다. 연구자들은 종종 해결책이 보이지 않는 막막한 터널 속에 갇힌 듯한 기분을 느끼며 자신의 자질을 의심하기도 합니다. 하지만 포기하지 않고 묵묵히 과정을 견뎌내다 보면, 어느 순간 꽉 막혔던 문제가 풀리며 비약적인 진전을 이루는 경험을 하게 됩니다. 어려움이 크면 클수록 그것을 극복했을 때 느끼는 성취감과 희열 또한 비례하여 커지기 마련입니다. 이러한 인내의 과정은 학자로서의 성장을 이끄는 중요한 자양분이 되며, 다음 도전을 지속하게 하는 힘이 됩니다. 생물학적 관점에서 진화란 세대를 거치며 유전자 빈도에 변화가 생기는 현상을 의미합니다. 여기에는 더 나아지거나 나빠진다는 가치 판단이 포함되지 않으며, 오직 변화 그 자체만이 존재합니다. 흔히 진화를 진보와 혼동하여 '역진화'라는 표현을 쓰기도 하지만, 과학적으로는 어떤 방향의 변화든 모두 진화의 범주에 속합니다. 다윈의 적자생존 역시 환경에 가장 잘 적응한 개체가 살아남아 그 형질을 이어가는 자연스러운 섭리를 설명합니다. 결국 진화는 완벽을 향한 행진이 아니라 생존을 위한 끊임없는 변화의 기록입니다.

이상희

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지구환경과학

[석학인터뷰] 김대수 ─ 자유의지를 뇌과학으로 어떻게 설명할까요? | 2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들'

어린 시절 쥐를 잡으러 산과 들을 누비던 호기심은 현대 뇌과학 연구의 중요한 밑거름이 되었습니다. 연구진은 동물이 특정 사물에 강한 관심을 보이는 이유를 탐구한 끝에 뇌 속에서 '호기심 신경 회로'를 발견했습니다. 이 신경 회로를 자극하면 동물은 눈앞의 물건을 집요하게 쫓게 되는데, 여기에 블루투스 기술을 접목하여 동물의 이동 경로를 원격으로 제어하는 '마이다스(MIDAS)' 기술을 개발했습니다. 이는 이론적으로 모든 동물의 행동을 조종할 수 있는 가능성을 열어주며 뇌과학의 새로운 지평을 제시합니다. 뇌과학의 발전은 인간의 자유의지에 대한 근본적인 질문을 던지게 합니다. 비록 뇌 안에는 자유의지 없이도 설명 가능한 수많은 기전이 존재하지만, 스스로 의사결정을 내리는 듯한 현상은 분명히 관찰됩니다. 연구자들은 이러한 현상이 일어나는 구체적인 기전을 밝혀내기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 만약 우리에게 자유의지가 전혀 없다면 뇌과학이라는 학문은 그 흥미를 잃게 될지도 모릅니다. 따라서 자유의지의 실체를 규명하려는 시도는 인간 존재의 본질을 이해하려는 희망적인 여정이라고 할 수 있습니다. 우리가 살아가는 세상에는 생존에 필수적인 자원부터 생명을 위협하는 위험 요소까지 수많은 사물이 존재합니다. 뇌는 이러한 외부 자극을 정교하게 인식하고 그에 적합한 행동을 즉각적으로 만들어내며 환경에 최적화된 방식으로 적응해 왔습니다. 이러한 적응 과정은 인간이 현재의 복잡한 뇌 구조를 갖게 된 결정적인 이유가 됩니다. 결국 뇌의 기능을 이해하는 것은 우리가 세상을 어떻게 인지하고 반응하는지에 대한 근본적인 해답을 찾는 과정이며, 이는 인간 행동의 본질을 파악하는 핵심적인 열쇠가 될 것입니다.

김대수

카오스재단카오스강연

생명과학
뇌인지과학

[석학인터뷰] 고계원 ─ 나는 게으른 수학자다? | 2018 봄 카오스 강연 '모든 것의 수數다'

수학적 사고의 핵심은 단순히 해답을 찾는 것이 아니라, 끊임없이 질문을 던지고 생각을 이어가는 과정에 있습니다. 일상 속에서 마주하는 다양한 현상들을 머릿속에 담아두고, 이를 기존의 지식과 연결하거나 대칭시켜 보며 문제를 풀어내는 과정은 그 자체로 커다란 즐거움을 줍니다. 이러한 수학적 모색은 어느 순간 흩어져 있던 생각의 조각들이 하나로 맞춰지는 기분 좋은 경험을 선사하며, 복잡한 문제를 해결할 수 있는 실마리를 제공합니다. 우리 사회에는 여전히 보이지 않는 수많은 편견이 존재하며, 많은 이들이 이를 의식하지 못한 채 당연하게 받아들이곤 합니다. 특히 여성 수학자들이 처한 환경에서 기존의 틀에 의문을 제기하거나 '이상하다'고 목소리를 내는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 하지만 진정한 학문적 성취는 이러한 사회적 제약을 인식하고, 주어진 환경을 무비판적으로 수용하기보다 끊임없이 질문을 던지는 용기에서 시작됩니다. 편견을 깨는 과정은 어렵지만, 이는 더 넓은 시야를 갖기 위해 반드시 거쳐야 할 단계입니다. 스스로를 '게으른 수학자'라고 칭하는 것은 역설적으로 가장 효율적이고 단순한 해결책을 찾으려는 치열한 노력의 표현이기도 합니다. 바쁜 일상 속에서 복잡한 개념을 어떻게 하면 더 쉽게 이해하고, 학습한 내용을 명확하게 점검할 수 있을지 고민하는 과정은 수학적 사고의 본질과 맞닿아 있습니다. 군더더기를 덜어내고 핵심에 도달하려는 이러한 태도는 문제를 가장 직관적으로 파악하게 하며, 어려운 수학적 원리를 누구나 이해할 수 있는 보편적인 언어로 바꾸는 힘이 됩니다.

고계원

카오스재단2018 카오스강연 '모든 것의 수數다'

수학

[강연] 2014 카오스 콘서트 수학의 본질 - '수' (2) | 2강

우리가 살아가는 시간은 10에서 22까지의 숫자처럼 정해진 틀 안에서 움직이는 듯 보이지만, 그 이면에는 모델링할 수 없는 수많은 순간이 존재합니다. 인간은 자연스러운 존재로서 아주 먼 과거로부터 이어져 온 보이지 않는 손길을 느끼며 살아갑니다. 때로는 포목상처럼 세밀하게 삶의 결을 살피고, 주사위를 던지듯 불확실한 미래를 향해 용기 있게 나아가기도 합니다. 1년이라는 시간이 흐른 뒤 우리가 사랑하는 사람들과 사과나무 아래에서 나누는 대화는 단순한 일상을 넘어 존재의 깊은 의미를 확인하는 소중한 과정이 됩니다. 공동체 안에서 우리는 서로에게 길을 안내하며 성장을 돕는 동반자가 됩니다. 어머니에게 슈베르트의 음악을 가르치거나 소중한 가치를 다음 세대에게 전달하는 행위는 우리가 세상에 남겨둔 아름다운 유산과도 같습니다. 28가지의 편의 시설을 갖춘 현대 사회의 정확한 사실들은 우리 삶을 풍요롭고 편리하게 만들지만, 일반적인 사실로부터 도출되는 깊은 통찰이야말로 진정으로 지켜야 할 가치입니다. 우리는 매 순간 높은 수준의 도덕적 행동을 통해 스스로의 책임을 다하며 더 나은 사회를 만들기 위해 끊임없이 노력합니다. 세상의 책임자가 된다는 것은 단순히 앞장서는 것 이상의 무거운 의미를 지닙니다. 넓은 길 위에서 우리는 안드로이드의 여러 가지 이스터 에그(Easter Egg)를 마주하며 새로운 시대를 준비해야 합니다. 태양을 깊숙이 들여다보며 우주의 섭리를 배우려는 노력은 거대한 샴페인이 도착하는 순간처럼 환희에 찬 경험이 될 것입니다. 안식년의 변화나 동굴 속에서의 깊은 성찰은 아주 조금씩 우리를 위로 끌어올리는 원동력이 됩니다. 30톤에 달하는 삶의 무게를 견디고 이를 삶에 적용하는 법을 배우는 과정은 우리를 더욱 단단하게 만듭니다. 설령 기존의 문화가 사라진다 하더라도 인간 고유의 사고력은 아이들에게 전달되어 새로운 문명의 싹을 틔우게 됩니다. 보행자처럼 천천히 길을 걷다 보면 우리가 방금 끝낸 일들이 어떤 열매를 맺었는지 비로소 확인할 수 있습니다. 5명의 배우가 가까운 사이로 지내며 하나의 무대를 완성하듯, 우리 사회도 형제와 같은 유대감을 바탕으로 유기적으로 움직입니다. 비록 모바일 환경이 우리를 둘러싸고 소통의 방식을 바꾸어 놓았을지라도, 티켓을 들고 공연장을 찾는 마음처럼 직접적인 경험과 관찰은 여전히 대체 불가능한 가치를 지닙니다. 때로는 마약과 같은 파괴적인 유혹에서 완전히 벗어나 삶의 양쪽 측면을 균형 있게 즐길 줄 아는 지혜가 필요합니다. 몬하르딘 거리의 풍경이나 차랑고의 선율 뒤에 숨겨진 평온함을 찾는 과정은 인생이라는 거대한 리그에서 자신만의 세계를 조립해 나가는 것과 같습니다. 혼자 남겨진 직장에서의 고독을 견디거나 경멸적인 마음을 다스리며 스스로를 통치하는 법을 배우는 것은 성숙한 인간으로 나아가는 필수적인 단계입니다. 카라카스에서 홍콩에 이르기까지 전 세계는 하나의 거대한 치료 과정처럼 연결되어 우리 모두를 함께 성장시킵니다. 구글 I/O에서 발표하는 새로운 소식이나 플레이 스토어 탭의 변화는 현대인의 일상에 이미 깊숙이 침투해 있습니다. 극장에서 이해하고 싶어 하는 인간의 변덕스러운 마음까지도 이제는 기술적인 데이터로 기록되고 분석됩니다. 파리와 같은 위대한 도시의 노트북 센터에서 우리는 안드로이드 14 '업사이드 다운 케이크(Upside Down Cake)'를 관찰하며 식단을 조절하고 밤을 지새우기도 합니다. 꿀 용액을 판매하는 작은 아이디어조차도 언급된 내용이 잘게 쪼개져 분석될 때 비로소 하나의 독창적인 문화로 정착될 수 있으며, 이는 우리 삶의 질을 높이는 결과로 이어집니다. 어린 아이들을 위한 노조의 헌신적인 노력이나 노벨상이라는 영예로운 결과물은 모두 인간의 끊임없는 탐구 정신과 열정에서 비롯됩니다. 우리는 복잡한 세상 속에서 아무것도 없는 상태로 시작해 작은 마을을 이루고 자신만의 영역을 확장해 왔습니다. 망간의 화학적 성질을 묻는 질문부터 오래된 속담 속에 담긴 청결과 보호의 가치까지, 모든 지식은 우리를 더 나은 미래로 인도하는 등불이 됩니다. 결국 중요한 것은 우리가 어떤 철학을 가지고 이 세상을 살아가는가 하는 점이며, 그것이 바로 인류가 다음 세대를 위해 남겨야 할 진정한 가치입니다.

김민형

카오스재단카오스콘서트

수학

[강연] 2014 카오스 콘서트 수학의 본질 - '수' (5) | 5강

자연과 수학에 대한 깊은 이해는 우리가 세상을 바라보는 근본적인 틀을 제공합니다. 단순히 숫자를 계산하는 것을 넘어, 만물의 이치를 깨닫는 과정은 인류가 오랜 시간 공들여 온 지적 여정입니다. 이러한 학문적 토대가 부족할 때 우리는 현상의 이면을 제대로 보지 못하고 방황하게 됩니다. 하지만 자연의 법칙을 하나씩 배워나감으로써 우리는 비로소 적나라한 진실에 도달할 수 있는 용기를 얻게 되며, 이는 세상을 변화시키는 강력한 힘이 됩니다. 우리를 둘러싼 환경과 그 속에서 살아가는 사람들과의 관계는 삶의 질을 결정하는 중요한 요소입니다. 타인에게 부드럽게 다가가는 마음가짐은 공동체의 결속을 다지는 시작점이 됩니다. 각기 다른 배경을 가진 이들이 모여 서로의 경험을 공유할 때, 우리는 혼자서는 해결할 수 없었던 복잡한 문제들에 대한 실마리를 찾을 수 있습니다. 이는 단순한 공존을 넘어 서로의 삶을 구원하는 숭고한 가치로 이어지며, 우리 사회를 더욱 따뜻하고 풍요롭게 만듭니다. 현대 사회에서 인터넷은 일주일 내내 우리 곁에 머물며 정보의 바다를 항해하게 해줍니다. 기술의 발전은 도시의 풍경을 바꾸어 놓았고, 이제 전기는 살아 있는 도시를 유지하기 위한 최소한의 필수 조건이 되었습니다. 이러한 디지털 연결성은 우리의 목표를 더 명확하게 설정하게 하며, 멀리 떨어진 이들과도 실시간으로 소통할 수 있는 환경을 조성합니다. 기술은 이제 단순한 도구가 아니라 우리 삶의 일부로 깊숙이 자리 잡았으며, 새로운 미래를 여는 열쇠가 되었습니다. 때로는 예기치 못한 신체적 고통이나 수술과 같은 시련이 우리를 찾아오기도 합니다. 28세라는 젊은 나이에 마주하는 삶의 무게는 때로 미래를 빼앗긴 것 같은 상실감을 주기도 하지만, 그 과정 또한 성장의 밑거름이 됩니다. 자신이 현재 어디에 서 있는지 냉정하게 바라보는 태도는 다시 일어설 수 있는 힘을 줍니다. 역풍이 부는 순간에도 우리는 자신만의 길을 찾아 나아가야 하며, 그 여정 속에서 진정한 자아를 발견하고 삶의 진정한 의미를 깨닫게 됩니다. 세상에 존재하는 수많은 패턴을 발견하고 이를 따르는 과정은 세상을 이해하는 방식을 더욱 정교하게 다듬어 줍니다. 학술적인 성취나 학술 대회에서의 논의들은 우리가 마주하는 현상들을 논리적으로 설명할 수 있게 돕습니다. 불쾌한 진실을 마주하더라도 이를 회피하지 않고 내면화할 때, 우리는 비로소 성숙한 인간으로 거듭날 수 있습니다. 배움은 영원히 지속되어야 하는 과정이며, 이는 우리가 미래의 자신에게 닿을 수 있는 유일한 통로이자 지혜를 얻는 가장 확실한 방법입니다. 사회적 구조 안에서 우리는 자산과 법적 분쟁, 그리고 소유권과 같은 현실적인 문제들에 직면합니다. 도시의 밀도가 높아질수록 소통의 방식은 더욱 복잡해지며, 때로는 수동적인 안내문에 의존해야 할 때도 있습니다. 하지만 이러한 체계 속에서도 우리는 자신만의 직함과 역할을 지키며 책임감 있게 살아가야 합니다. 복잡한 이해관계 속에서 중심을 잃지 않는 것은 현대인이 갖추어야 할 중요한 덕목 중 하나이며, 이는 안정적이고 정의로운 사회를 만드는 기초가 됩니다. 우리가 건설해 온 수많은 유산과 경험들은 결국 '영원한 내일'이라는 이름으로 다음 세대에게 전달됩니다. 비록 과정이 험난하고 때로는 거짓된 정보에 휘둘릴지라도, 진실에 대한 갈망은 결코 멈추지 않습니다. 사랑과 충실함의 영역을 지키며 살아가는 삶은 그 자체로 하나의 예술 작품과 같습니다. 우리는 각자의 자리에서 최선을 다하며, 더 나은 미래를 향해 한 걸음씩 나아가야 합니다. 그것이 바로 우리가 이 세상에 존재하는 이유이자 우리가 남겨야 할 소중한 가치입니다.

김민형

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수학

[강연] 지구탈출계획 : 화성에서 살아남기 (3) _ by이정은 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 8강 | 8강 ③

인류의 화성 탐사는 더 이상 공상 과학 영화 속 이야기가 아닙니다. 일론 머스크의 스페이스X는 2025년을, NASA는 2030년대를 목표로 인류의 첫 화성 착륙을 준비하고 있습니다. 비록 기술적 문제로 일정이 다소 지연될 가능성은 있지만, 화성 탐사의 핵심 목적은 명확합니다. 바로 생명체의 존재 여부를 확인하고 소행성대에 매장된 희귀 자원을 확보하기 위한 전초 기지를 마련하는 것입니다. 로봇이 수십 년간 해결하지 못한 의문을 인간이 직접 가서 해결할 수 있다는 기대감이 이 거대한 여정을 이끄는 원동력이 되고 있습니다. 왜 수많은 행성 중 화성일까요? 가장 큰 이유는 생명 유지의 필수 요소인 물이 얼음 형태로 존재하기 때문입니다. 또한 화성은 다른 행성들에 비해 상대적으로 지구와 가깝고 탐사 현실성이 높습니다. 화성은 단순히 탐사의 대상을 넘어, 소행성대와 인접해 있어 희귀 자원을 지구로 가져오는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 지리적 이점 덕분에 화성은 인류가 지구 밖으로 영토를 확장하기 위한 가장 유력한 후보지로 꼽힙니다. 과학자들은 화성에서 생명체 흔적을 찾는 것이 인류 역사의 거대한 전환점이 될 것이라고 확신합니다. 화성 정착을 위해서는 극한의 환경을 극복할 첨단 기술이 필수적입니다. 화성에는 지구와 같은 자기장이 없어 고에너지 입자와 방사선으로부터 신체를 보호할 장치가 필요합니다. 또한 대기를 인위적으로 생성하거나 거주 구역 내에서 산소를 공급하는 기술도 연구되고 있습니다. 장기 체류를 위해서는 음식과 물의 자급자족이 중요하며, 특히 물을 100% 재활용하는 생명 유지 장치는 필수적입니다. 3명의 대원이 화성을 왕복하기 위해 필요한 물자와 식량만 10톤에 달하기 때문에, 이를 효율적으로 관리하고 운반하는 기술이 탐사의 성패를 좌우할 것입니다. 화성 탐사에서 가장 어려운 과제 중 하나는 '지구로의 귀환'입니다. 현재 기술로 화성 착륙은 가능하지만, 화성의 중력을 이겨내고 다시 이륙하여 지구로 돌아오는 기술은 아직 완벽히 확보되지 않았습니다. 화성의 중력은 달보다 강하며, 이륙에 필요한 연료를 지구에서 모두 가져가는 것은 무게 문제로 인해 매우 어렵습니다. 따라서 화성 현지에서 연료를 조달하거나, 이륙 효율을 극대화하는 혁신적인 추진 시스템이 개발되어야 합니다. 단순히 가는 것만이 목적이 아니라 안전하게 돌아오는 것까지 포함되어야 진정한 의미의 유인 탐사가 완성될 수 있습니다. 화성의 희박한 대기 환경은 탐사 방식에도 변화를 요구합니다. 지구 대기 밀도의 1%에 불과한 화성에서 비행하기 위해서는 기존과는 다른 형태의 드론이 필요합니다. 양력을 얻기 위해 프로펠러를 이중으로 장착하고 초고속으로 회전시키는 기술이 연구되고 있으며, 이는 바퀴 달린 로버가 가기 힘든 험난한 지형을 정찰하는 데 큰 도움을 줄 것입니다. 이러한 정찰용 드론은 우주 비행사들에게 실시간 내비게이션 역할을 하며 탐사 효율을 획기적으로 높여줄 것으로 기대됩니다. 현재 지구의 유사한 환경에서 프로토타입 테스트가 진행 중이며, 이는 미래 화성 탐사의 핵심 장비가 될 것입니다. 기술적 문제 못지않게 중요한 것이 우주 비행사의 신체적, 정신적 건강입니다. 화성 왕복에는 약 1,000일이라는 긴 시간이 소요되며, 이 기간 동안 비행사들은 좁은 우주선 안에서 고립된 생활을 견뎌야 합니다. 무중력 상태가 지속되면 뼈와 근육이 약해지고 심혈관계에 무리가 가기 때문에, 이를 방지하기 위한 혹독한 훈련과 건강 관리 시스템이 뒷받침되어야 합니다. 또한 장기간의 고립으로 인한 심리적 스트레스를 관리하기 위해 동료 간의 유대감 형성과 정신적 안정감을 주는 프로그램이 필수적입니다. 우주 탐사는 결국 인간이 수행하는 일이기에 인적 자원의 관리가 무엇보다 중요합니다. 지구에서의 연구는 화성 탐사의 밑거름이 됩니다. 우주 생물학자들은 호주의 사막처럼 화성과 지질학적으로 유사한 곳에서 지구 초기 생명체의 흔적인 스트로마톨라이트를 연구하며 화성에서 무엇을 찾아야 할지 학습합니다. 특히 광합성을 통해 산소를 만드는 박테리아를 화성에 이식하여 대기를 변화시키는 테라포밍 기술은 인류의 화성 거주를 위한 장기적인 비전입니다. 이러한 지구 기반의 모의 훈련과 미생물 연구는 화성 탐사 로봇의 착륙지를 선정하고, 인류가 화성에서 생존할 수 있는 구체적인 전략을 세우는 데 결정적인 역할을 하고 있습니다.

문경수, 이강환, 이정은

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천문학

[강연] 바다의 비밀 - 심해탐사 (1) _ 김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 8강 | 8강 ①

바다는 인류에게 언제나 경외와 호기심의 대상이었습니다. 특히 수심 깊은 곳의 심해는 오랫동안 미지의 영역으로 남아 있었으며, 많은 이들에게 무한한 상상력의 원천이 되었습니다. 어린 시절 읽었던 과학 소설이나 바닷가에서 우연히 마주친 야광충의 신비로운 빛은 과학자들에게 탐구의 길을 열어주는 중요한 계기가 되기도 합니다. 1mm 남짓한 작은 생물이 자극을 받아 내뿜는 푸른 빛은 단순한 자연 현상을 넘어, 거대한 바다 세계로 향하는 비밀의 문을 여는 첫 번째 열쇠와 같습니다. 과거 사람들은 바다 끝에 거대한 폭포가 있어 배가 추락할 것이라 믿거나, 심해에 크라켄과 같은 거대 괴물이 살고 있다고 상상하며 두려워했습니다. 이러한 공포는 바다에 대한 지식이 부족했던 시절의 산물이지만, 현대 과학의 눈으로 보면 그 상상력 속에 일말의 진실이 숨어 있음을 알 수 있습니다. 과학자들은 때로 소설 속의 오류를 찾아내는 직업병을 발휘하기도 하지만, 동시에 수백 년 전의 기록이 현대 해양 과학의 발견과 놀라울 정도로 일치한다는 사실에 경탄하며 연구를 이어가고 있습니다. 심해 탐사의 상징과도 같은 잠수함 '노틸러스호'의 이름은 살아 있는 화석이라 불리는 앵무조개에서 유래되었습니다. 앵무조개는 몸속의 격벽에 공기를 채워 부력을 조절하는 독특한 원리를 가지고 있는데, 이는 오늘날 현대 잠수함이 수심을 조절하는 방식과 동일합니다. 자연에서 배운 지혜가 공학적 설계로 이어진 대표적인 사례입니다. 이처럼 심해는 단순히 깊은 물속이 아니라, 생명체가 가혹한 환경에 적응하기 위해 진화시켜 온 정교한 생존 전략과 과학적 원리가 집약된 거대한 실험실과 같습니다. 심해의 거대 생물 중 하나인 대왕오징어는 오랫동안 전설 속의 존재로만 여겨졌습니다. 죽어서 해안가로 밀려온 사체만 발견되던 이 신비로운 생물은 2006년에 이르러서야 비로소 살아 있는 모습이 카메라에 포착되었습니다. 몸길이가 최대 20m에 달하고 농구공보다 큰 눈을 가진 대왕오징어의 실체는 인간의 상상력이 결코 과장이 아니었음을 증명했습니다. 빛이 거의 들지 않는 어두운 심해에서 생존하기 위해 거대한 눈을 갖게 된 이들의 모습은 심해라는 환경이 생명체에게 어떤 변화를 요구하는지를 잘 보여줍니다. 과학적으로 심해는 대륙붕의 한계인 수심 200m보다 깊은 곳을 의미하며, 이는 전체 바다의 약 90%를 차지합니다. 바닷속으로 깊이 들어갈수록 햇빛의 파장에 따라 붉은색부터 차례로 흡수되고, 가장 멀리 도달하는 푸른색만이 남아 온 세상을 파랗게 물들입니다. 수심 1,000m를 넘어서면 완전한 암흑의 세계가 펼쳐지는데, 이곳은 냉장고 속보다 춥고 엄청난 수압이 지배하는 공간입니다. 이러한 극한 환경 속에서도 생명체들은 스스로 빛을 내거나 퇴화된 감각을 대신할 새로운 능력을 갖추며 자신들만의 생태계를 구축하고 있습니다.

김웅서

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지구환경과학

[강연] 바다의 비밀 - 심해탐사 (3) _ 김웅서 연구원 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 8강 | 8강 ③

인간은 아주 오래전부터 미지의 세계인 바닷속을 탐험하고자 하는 열망을 품어왔습니다. 알렉산더 대왕 시절의 다이빙 벨 기록부터 시작해, 1930년대에는 강철 구체를 이용해 수백 미터 아래를 탐사하기 시작했습니다. 1960년에는 트리에스테호가 지구에서 가장 깊은 11,000m 지점에 도달하며 심해 탐사의 새 지평을 열었습니다. 이러한 도전은 과거 심해에는 생물이 살지 않을 것이라는 '무생물설'을 뒤집고, 암흑의 공간 속에 숨겨진 생태계를 발견하는 계기가 되었습니다. 심해로 내려가기 위해서는 엄청난 수압을 견딜 수 있는 특수 장비가 필수적입니다. 일반적인 스쿠버 다이빙은 수심 30~40m가 한계이지만, 대기압 잠수복을 이용하면 지상의 압력을 유지한 채 600m까지 내려가 작업할 수 있습니다. 더 깊은 곳을 탐사하기 위해서는 유인 잠수정이나 원격 조종 무인 잠수정(ROV)이 필요합니다. 특히 유인 잠수정은 좁은 티타늄 구체 안에 과학자들이 직접 탑승하여 심해의 신비를 관찰하며, 이는 우주 탐사만큼이나 정교한 기술력을 요구하는 분야입니다. 현재 전 세계에서 심해 유인 잠수정을 보유한 국가는 미국, 프랑스, 러시아, 일본, 중국 등 다섯 나라에 불과합니다. 최근 중국은 7,000m급 자오룽호를 통해 해양 강국으로 급부상하고 있으며, 일본 역시 가장 깊은 바다까지 도달할 수 있는 차세대 잠수정 개발에 박차를 가하고 있습니다. 우리나라는 6,000m급 원격 조종 무인 잠수정(ROV)인 '해미래'를 통해 마리아나 해저 분지 등을 성공적으로 탐사해왔습니다. 비록 유인 잠수정 개발에는 경제적 난관이 따르지만, 심해 기술 자립의 중요성은 날로 커지고 있습니다. 심해 탐사의 가장 놀라운 성과 중 하나는 뜨거운 물이 솟아오르는 열수 분출공의 발견입니다. 이곳은 햇빛이 전혀 들지 않음에도 불구하고 화학 합성을 통해 에너지를 얻는 독특한 생태계가 형성되어 있습니다. 굴뚝 모양의 분출공 주변에는 눈먼 게나 쇠붙이를 먹고 사는 생물들이 빼곡히 모여 살며 강인한 생명력을 보여줍니다. 우리나라도 해미래를 통해 수심 3,000m 이상의 열수 분출공에서 다양한 생물 표본을 채집하며 심해 생태계의 비밀을 밝히는 데 기여하고 있습니다. 심해 생물들은 극한의 환경에서 살아남기 위해 경이로운 방식으로 진화했습니다. 포식자의 눈을 피하기 위해 몸을 투명하게 만들거나, 파란 빛만 도는 심해에서 검게 보이는 붉은색 피부를 갖기도 합니다. 먹이가 부족한 환경 탓에 한 번 잡은 먹이를 놓치지 않도록 입이 거대해지고 이빨은 안쪽으로 휘어졌습니다. 또한 엄청난 수압에 짓눌리지 않기 위해 몸속에 수분을 가득 채우거나 부레 대신 가벼운 지방질로 부력을 조절합니다. 이들의 기괴한 생김새는 사실 생존을 위한 가장 지혜로운 선택의 결과물입니다.

김웅서

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지구환경과학

[강연] 인류세(인간세, Anthropocene) : 지구의 미래를 걱정한다 (5) 패널토의 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 9강 | 9강 ⑤

인류세라는 용어는 인간의 활동이 지구 환경을 현격하게 변화시키고 있다는 사실에서 출발합니다. 지질학적 시대를 구분할 때 반드시 대멸종이 전제되어야 하는 것은 아니며, 과거 홀로세를 정의할 때도 인류의 멸종을 염두에 두지는 않았습니다. 중요한 점은 지난 200년간의 급격한 환경 변화가 이미 지구의 역사적 기록체 속에 뚜렷하게 새겨져 있다는 사실입니다. 학계에서는 이 용어의 사용 여부를 넘어, 인류가 지구 시스템에 미치는 영향력이 무시할 수 없는 수준에 도달했다는 점에 깊이 공감하고 있습니다. 현재 해수면 상승의 주요 원인은 해수의 열팽창이지만, 육상의 빙하가 본격적으로 녹기 시작하면 상황은 파국으로 치달을 수 있습니다. 남북극의 빙하가 모두 녹는다면 해수면은 60미터 이상 상승할 것으로 예측되며, 이는 인류 문명에 치명적인 위협이 됩니다. 과학자들은 지구가 스스로 온도를 조절할 수 없는 임계점인 '문턱'을 넘지 않도록 연구에 매진하고 있습니다. 온도가 상승하는 것을 완전히 막을 수는 없더라도, 그 속도를 늦추어 빙하가 돌이킬 수 없이 녹아내리는 최악의 시나리오는 반드시 막아야 합니다. 지구 온난화가 통제 불능의 상태에 빠진다면 우리의 미래는 금성과 닮아갈지도 모릅니다. 과거 금성도 지구와 유사한 환경이었을 것으로 추정되나, 온도가 상승하면서 바다와 암석 속의 이산화탄소가 대기로 방출되는 폭주 온실 효과가 발생했습니다. 이로 인해 지각의 순환이 멈추고 대기 온도가 500도에 육박하는 죽음의 행성이 되었습니다. 인위적인 이산화탄소 배출이 계속되어 지구의 탄소 순환 시스템이 붕괴된다면, 우리 역시 생명체가 살 수 없는 극한의 환경을 마주하게 될 것이라는 경고를 잊지 말아야 합니다. 과거 지구의 역사를 살펴보면 '영거 드라이아스'기와 같은 급격한 기후 변화의 사례를 찾아볼 수 있습니다. 약 1만 3천 년 전, 빙하가 녹은 막대한 양의 민물이 대양으로 유입되면서 해류의 순환이 멈추고 지구가 다시 추워졌던 시기입니다. 영화 '투모로우'의 과학적 배경이 되기도 한 이 사건은 기후 시스템이 얼마나 민감하게 반응할 수 있는지를 보여줍니다. 현재 우리가 겪는 변화는 과거의 자연적인 주기보다 훨씬 빠른 속도로 진행되고 있으며, 이 빠른 변화의 속도에 인류가 적응하고 대응할 수 있는지가 생존의 관건입니다. 기후 변화 대응은 과학과 공학의 영역을 넘어 경제, 정치, 외교가 복잡하게 얽힌 국제적인 과제입니다. 몬트리올 의정서가 산업계의 협력으로 오존층 파괴 문제를 해결했듯이, 탄소 배출 문제 역시 국가 간의 이해관계를 조정하며 해결책을 찾아야 합니다. 파리 협정과 같은 국제적 합의는 각국에 실질적인 압박으로 작용하며 변화를 이끌어내고 있습니다. 하지만 정치적 결단에만 의존할 것이 아니라, 지구 시스템의 3분의 1을 결정짓는 우리 개개인의 관심과 실천이 뒷받침될 때 비로소 지속 가능한 미래를 꿈꿀 수 있습니다.

강호정, 김경렬, 이정은

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지구환경과학

[강연] 진화, 뇌를 여는 열쇠 (2) _ 전중환 교수 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 9강 | 9강 ②

우리가 초콜릿 케이크를 먹는 이유를 물었을 때, "달콤해서"라는 대답은 시스템이 어떻게 작동하는지를 설명하는 '근접 원인'에 해당합니다. 이는 뇌의 특정 부위가 활성화되거나 호르몬이 분비되는 등 개체의 일생 내에서 일어나는 현상을 다룹니다. 반면, 왜 하필 당분이 풍부한 음식을 달콤하게 느끼도록 설계되었는지를 묻는 것은 '궁극 원인'의 영역입니다. 진화적 관점에서 당분은 생존에 필수적인 에너지원이었기에, 이를 선호하는 개체가 자연선택을 통해 살아남아 우리에게 그 형질을 물려준 것입니다. 현대 신경과학은 fMRI와 같은 기술을 통해 뇌의 활동을 정밀하게 관찰하지만, 때로는 통합적인 이론 틀 없이 현상만을 나열하는 탐색적 연구에 머물기도 합니다. 특정 활동을 할 때 뇌의 어느 부위가 활성화되는지를 확인하는 것은 중요하지만, 왜 하필 그 부위가 그런 방식으로 반응하는지에 대한 근본적인 설명이 부족할 수 있습니다. 진화심리학은 이러한 신경과학적 발견들을 하나의 일관된 체계로 묶어주는 프레임워크를 제공합니다. 즉, 뇌가 왜 그렇게 설계되었는지에 대한 과학적 근거를 제시함으로써 연구의 깊이를 더해줍니다. 진화적 시각은 흩어져 있는 여러 연구 결과를 하나로 통합할 뿐만 아니라, 아직 발견되지 않은 새로운 사실을 예측하는 길잡이 역할을 합니다. 예를 들어, 보상 중추가 초콜릿을 먹을 때뿐만 아니라 사회적 규칙을 어긴 사기꾼이 처벌받는 모습을 볼 때도 활성화되는 이유는 무엇일까요? 이는 집단생활을 하던 우리 조상들에게 무임승차자를 응징하는 것이 공동체의 생존에 유리했기 때문이라는 진화적 해석이 가능합니다. 이처럼 진화론적 가설은 뇌과학이 단순한 관찰을 넘어 인간 심리의 적응적 결과물을 탐구하는 학문으로 발전하도록 돕습니다. 진화적 예측이 실제 연구로 이어진 대표적인 사례는 질투의 성차입니다. 남성은 자신의 유전적 친자 여부를 확신할 수 없는 '부성 불확실성' 때문에 배우자의 성적 부정에 더 민감하게 반응하도록 진화했습니다. 반면 여성은 자녀 양육에 필요한 자원이 다른 곳으로 유출되는 것을 막기 위해 배우자의 정서적 부정, 즉 마음이 떠나는 신호를 더 무겁게 받아들입니다. 이러한 차이는 단순히 문화적 학습의 결과가 아니라, 수천 세대에 걸쳐 생존과 번식이라는 현실적인 문제를 해결하는 과정에서 형성된 심리적 적응 기제라고 볼 수 있습니다. 이러한 진화적 가설은 뇌영상 촬영을 통해 과학적으로 증명되었습니다. 배우자의 부정을 상상하게 했을 때, 남성은 성관계와 공격성에 관여하는 편도체와 시상하부가 여성보다 더 크게 활성화되었습니다. 반면 여성은 타인의 의도와 마음을 읽는 데 관여하는 뒤쪽 위측두고랑 부위가 더 활성화되는 양상을 보였습니다. 이는 뇌과학 연구가 단순히 '어떤 변화가 일어나는가'를 보는 수준을 넘어, 진화적 이론 틀을 바탕으로 세워진 선험적 예측을 검증함으로써 인간 본성에 대한 이해를 한 단계 더 끌어올릴 수 있음을 보여줍니다.

전중환

카오스재단카오스강연

생명과학
뇌인지과학

[강연] 진화, 뇌를 여는 열쇠 (1) _ 전중환 교수 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 9강 | 9강 ①

인간의 마음은 신비로운 영역으로 여겨지지만, 본질적으로는 뇌의 전기화학적 활동에서 비롯됩니다. 뇌 역시 심장이나 허파와 마찬가지로 자연선택에 의한 진화의 산물이라는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 많은 이들이 진화라고 하면 단순히 먼 과거의 원시적인 모습만을 떠올리며 현대인의 마음과는 거리가 멀다고 생각하곤 합니다. 하지만 뇌를 생물학적 기관으로 바라볼 때, 우리는 비로소 인간의 본성을 더 깊이 있게 탐구할 수 있는 이론적 틀을 얻게 됩니다. 뇌가 왜 지금과 같은 방식으로 작동하는지 이해하기 위해서는 진화라는 열쇠가 반드시 필요합니다. 뇌의 핵심적인 기능은 외부 환경에서 들어오는 정보를 처리하여 그에 맞는 적절한 행동을 산출하는 것입니다. 여기서 '적절함'이란 논리적인 정답이 아니라, 종의 진화 역사에서 생존과 번식에 유리했던 반응을 의미합니다. 예를 들어 소의 변을 보고 인간이 혐오감을 느끼는 것은 병원균으로부터 몸을 보호하기 위한 진화적 결과입니다. 반면 똥파리에게 같은 대상은 먹이이자 번식의 장소로 인식됩니다. 이처럼 동일한 환경 정보라도 종에 따라 뇌가 개입하여 전혀 다른 반응을 만들어내는 것은 각자의 생존 전략이 다르기 때문입니다. 찰스 다윈은 자연선택을 통해 복잡한 생물학적 적응이 어떻게 의도적인 설계자 없이도 만들어질 수 있는지 증명했습니다. 뱀의 머리를 닮은 애벌레의 뒷모습처럼, 생존에 유리한 미세한 변이가 세대를 거듭하며 누적되면 마치 누군가 정교하게 다듬은 것 같은 결과물이 탄생합니다. 이러한 기계적이고 맹목적인 과정은 우리 뇌의 구조와 기능에도 동일하게 적용됩니다. 따라서 우리가 마주하는 복잡한 심리 기제들은 우연의 산물이 아니라, 과거의 환경에 적응하기 위해 오랜 시간 동안 정교하게 다듬어진 진화적 작품이라고 할 수 있습니다. 생물학적 특성을 제대로 이해하기 위해서는 '어떻게' 작동하는지에 대한 설명뿐만 아니라, '왜' 존재하는지에 대한 궁극적인 질문이 필요합니다. 코가 안경을 걸치기 위해 존재하는 것이 아니듯, 우리 마음의 여러 기능도 특정한 진화적 목적을 가지고 설계되었습니다. 어떤 형질이 과거 진화 역사에서 다음 세대에 유전자를 전달하는 데 어떻게 기여했는지를 묻는 것은 뇌과학의 발견들을 하나로 통합하는 중요한 이정표가 됩니다. 이러한 진화적 기능에 대한 탐구는 인간의 복잡한 행동 양식을 설명하는 강력한 도구가 됩니다. 현대인의 마음은 수백만 년 동안 이어진 수렵 채집 생활을 통해 형성되었습니다. 농경 사회나 산업 사회의 역사는 진화의 관점에서 보면 찰나에 불과하기 때문에, 우리의 뇌는 여전히 원시 환경의 문제들을 해결하는 데 최적화되어 있습니다. 상한 음식을 피하거나 적절한 배우자를 찾는 것과 같은 구체적인 생존 과제들을 해결하기 위해 설계된 심리 기제들의 집합이 바로 인간의 마음입니다. 결국 진화 심리학은 과거의 환경에서 생존과 번식을 위해 분투했던 조상들의 흔적이 오늘날 우리의 생각과 행동 속에 어떻게 남아 있는지를 밝혀내는 학문입니다.

전중환

카오스재단카오스강연

생명과학
뇌인지과학

[강연] 착각하는 뇌(라야 한다) (4) 패널토의 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 7강 | 7강 ④

우주의 광활함 속에서 인류는 오랫동안 '우리에겐 이웃이 있는가'라는 근원적인 질문을 던져왔습니다. 수천억 개의 은하와 그보다 더 많은 항성이 존재하는 우주에서 지구만이 유일하게 생명을 품고 있다는 생각은 현대 과학의 관점에서 점차 설득력을 잃어가고 있습니다. 최근 수십 년간 천문학은 비약적인 발전을 거듭하며 태양계 너머의 외계 행성들을 탐색하는 데 집중해 왔습니다. 이러한 여정은 단순히 새로운 행성을 발견하는 것을 넘어, 생명 탄생의 조건과 우주의 보편성을 이해하려는 인류의 거대한 도전이라 할 수 있으며 우리의 존재 이유를 찾는 과정이기도 합니다. 외계 행성 탐사의 황금기를 연 주역은 단연 케플러 우주 망원경입니다. 케플러는 행성이 항성 앞을 지나갈 때 항성의 밝기가 미세하게 변하는 '식 현상'을 이용하여 수천 개의 외계 행성 후보를 찾아냈습니다. 이를 통해 우리는 태양계와 유사한 구조를 가진 행성계가 우주에 흔하게 존재한다는 사실을 깨닫게 되었습니다. 특히 지구와 크기가 비슷하고 암석으로 이루어진 행성들이 다수 발견되면서, 외계 생명체의 존재 가능성에 대한 과학적 기대감은 그 어느 때보다 높아졌으며 탐사의 방향도 더욱 구체화되었습니다. 생명체가 존재하기 위한 가장 핵심적인 조건 중 하나는 바로 '거주 가능 구역'입니다. 이는 항성으로부터 너무 가깝지도, 너무 멀지도 않아 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 적당한 거리의 궤도를 의미합니다. 물은 생명 활동에 필수적인 용매 역할을 하기 때문에, 과학자들은 이 구역에 위치한 행성들을 우선적인 탐사 대상으로 삼습니다. 하지만 단순히 거리뿐만 아니라 행성의 질량, 자기장의 유무, 그리고 대기의 구성 성분 등 여러 복합적인 요인들이 생명 거주 가능성을 결정짓는 중요한 변수로 작용하며 연구의 깊이를 더해줍니다. 최근 가동을 시작한 제임스 웹 우주 망원경은 외계 행성의 대기 성분을 분석하는 데 있어 혁신적인 전기를 마련했습니다. 행성이 항성 빛을 통과할 때 대기를 거쳐 오는 빛의 스펙트럼을 분석하면, 그곳에 산소, 이산화탄소, 메탄, 혹은 수증기가 존재하는지 파악할 수 있습니다. 이러한 화학적 지표들은 생명 활동의 결과물일 가능성을 시사하는 '바이오시그니처'로 간주됩니다. 대기 분석 기술의 정교화는 우리가 직접 가볼 수 없는 먼 곳의 행성이 실제로 생명이 살기에 적합한 환경인지를 판단하는 결정적인 근거를 제공하며 우주 생물학의 지평을 넓히고 있습니다. 하지만 이러한 발견에도 불구하고 인류가 외계 행성에 직접 도달하는 것은 여전히 거대한 장벽에 가로막혀 있습니다. 가장 가까운 항성계인 프록시마 켄타우리조차 현재의 로켓 기술로는 수만 년이 걸리는 거리입니다. 빛의 속도에 근접하는 추진 기술이나 세대 우주선 같은 개념들이 논의되고 있지만, 이는 아직 먼 미래의 영역에 머물러 있습니다. 따라서 현재의 탐사는 원격 관측과 전파 신호 분석을 통한 간접적인 방식에 의존할 수밖에 없으며, 이는 과학적 인내심과 정밀한 데이터 해석 능력을 동시에 요구하는 고된 작업이자 인류가 극복해야 할 과제입니다. 외계 생명체의 발견은 과학적 성과를 넘어 인류의 철학적, 종교적 가치관에 거대한 파장을 일으킬 것입니다. 만약 지구 외의 장소에서 생명의 흔적이 발견된다면, 인간은 더 이상 우주의 유일한 주인공이 아닌 거대한 생태계의 일원으로서 자신을 재정의해야 할 것입니다. 이는 인류가 지닌 오만함을 내려놓고 우주적 관점에서 공존과 연대를 고민하게 만드는 계기가 될 수 있습니다. 반대로 광활한 탐사에도 불구하고 생명의 흔적을 찾지 못한다면, 지구라는 푸른 점이 가진 희귀함과 소중함은 더욱 절실하게 다가올 것이며 우리가 보호해야 할 유일한 안식처임을 깨닫게 할 것입니다. 결론적으로 외계 행성 탐사는 미지의 세계에 대한 호기심을 충족시키는 과정을 넘어, 인류의 기원과 미래를 묻는 여정입니다. 기술이 발전할수록 우리는 우주의 비밀에 한 걸음 더 다가갈 것이며, 그 과정에서 얻는 지식은 지구 환경을 보호하고 인류의 지속 가능성을 확보하는 데 중요한 통찰을 제공할 것입니다. 비록 지금은 밤하늘의 작은 점을 바라보는 단계에 불과할지라도, 끊임없는 탐구 정신은 언젠가 우리를 진정한 우주 시대의 주역으로 이끌어 줄 것입니다. 우리는 여전히 답을 찾고 있으며, 그 과정 자체가 인류의 위대한 진보이자 멈추지 않을 도전입니다.

백세범, 정상철, 정수영

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뇌인지과학

[강연] 식물은 빛을 어떻게 인지할까? - 광합성과 빛 (1) _최길주 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 4강 | 4강 ①

식물은 눈, 코, 입이 없지만 우리와 마찬가지로 살아있는 생명체입니다. 어린 시절 누구나 한 번쯤 '식물은 눈이 없는데 어떻게 세상을 볼까?'라는 순수한 의문을 가져본 적이 있을 것입니다. KAIST 최길주 교수는 이러한 유년기의 호기심을 평생의 연구 주제로 삼아 식물의 광수용체인 피토크롬을 연구해 왔습니다. 식물은 단순히 수동적으로 존재하는 것이 아니라, 주변 환경을 인식하고 그에 맞춰 반응하며 살아가는 능동적인 존재라는 점을 이해하는 것이 식물학 연구의 시작입니다. 식물이 빛을 본다는 사실은 일상 속에서도 쉽게 관찰할 수 있습니다. 땅속에 심은 강낭콩은 싹이 터서 아래가 아닌 위를 향해 자라나며, 지표면을 뚫고 나오자마자 잎을 펼치고 녹색으로 변합니다. 또한 아파트 베란다의 화초가 창가 쪽으로 몸을 기울여 자라는 굴광성 현상은 식물이 빛의 방향을 정확히 인지하고 있음을 보여주는 명확한 증거입니다. 이러한 행동은 식물이 빛을 시각적으로 인지하지 않고서는 불가능한 정교한 반응이며, 식물 나름의 방식으로 세상을 보고 있다는 것을 의미합니다. 식물은 단순히 빛의 유무뿐만 아니라 빛의 파장까지도 구별해냅니다. 상추 씨앗의 경우, 670나노미터의 적색광을 쬐어주면 발아가 촉진되지만, 730나노미터의 원적색광을 쬐어주면 발아가 억제됩니다. 이는 식물이 자신이 받은 빛이 어떤 색인지, 즉 어떤 파장의 에너지를 흡수했는지를 정밀하게 판단하고 있음을 보여줍니다. 이러한 정교한 빛 감지 능력은 식물이 단순히 빛을 받는 것에 그치지 않고, 주변 환경의 변화를 깨닫고 그에 맞춰 생애 주기를 조절하는 핵심적인 역할을 합니다. 빛이 없는 어둠 속에서 자란 식물은 콩나물처럼 줄기가 길고 잎이 노란 상태를 유지하는데, 이는 빛을 찾아 빠르게 지상으로 올라가기 위한 생존 전략입니다. 반면 빛을 받으면 줄기 성장은 억제되고 잎이 넓어지며 광합성을 준비하는 형태로 변합니다. 또한 강낭콩 잎이 낮에는 펼쳐지고 밤에는 처지는 현상이나 사과가 빛을 받아 안토시아닌을 만들어내는 과정 역시 식물이 빛을 실시간으로 감지하고 그 정보를 생리적 변화로 연결하고 있음을 잘 보여주는 사례라고 할 수 있습니다. 식물이 이토록 필사적으로 빛을 보려는 이유는 생존에 필수적인 광합성 때문입니다. 식물은 엽록체 내의 엽록소와 카로틴 같은 색소를 이용해 빛 에너지를 포획하고, 이를 탄수화물이라는 화학 에너지로 전환합니다. 스스로 에너지를 생산해야 하는 식물에게 빛은 단순한 정보 이상의 생명줄과 같습니다. 따라서 식물은 자신이 광합성을 하기에 가장 적합한 명당을 찾고, 그곳에서 최대한의 에너지를 얻기 위해 끊임없이 빛의 상태를 살피며 그들만의 방식으로 세상을 탐색합니다.

최길주

카오스재단카오스강연

물리학
생명과학

[강연] 생명의 기원 (1) - 기원 : 생명이 탄생할 확률 _ 최재천 교수 | 2015 봄 카오스 강연 'ORIGIN' 10강 | 10강 ①

생명의 기원을 탐구하는 일은 인류에게 가장 매혹적이면서도 어려운 과제입니다. 우리는 과거를 직접 관찰할 수 없기에 현재의 데이터를 바탕으로 그 흔적을 유추할 뿐입니다. 동물행동학자이자 통섭 학자로 알려진 최재천 교수는 자신을 '관찰자'로 정의하며, 생명의 기원이 관찰의 영역 밖에 있음을 인정합니다. 이는 과학적 겸손함인 동시에, 우리가 생명을 이해하기 위해 얼마나 정교한 논리와 상상력이 필요한지를 시사합니다. 기원에 대한 확답을 내리기 어려운 상황에서도 우리는 진화라는 과정을 통해 생명의 본질에 다가갈 수 있습니다. 생물학은 단순히 생명체를 쪼개어 분석하는 학문에 그치지 않습니다. 물리학이나 화학이 미세한 부분을 파고드는 데 집중한다면, 생물학은 그 분석된 조각들을 다시 맞추어 전체적인 현상을 바라보는 종합적인 시각이 필요합니다. 인문학적 소양과 예술적 감수성을 지닌 학자가 생물학의 길을 걷게 된 것은 우연이 아닐지도 모릅니다. 숲 전체를 조망할 줄 아는 통찰력은 생명이라는 거대한 퍼즐을 맞추는 데 필수적인 요소입니다. 학문의 경계를 넘나드는 통섭적 사고는 우리가 생명을 다각도에서 이해하고 그 가치를 발견하도록 돕습니다. 생태학은 지구상에 존재하는 수많은 생명이 어떻게 공존하며 살아가는지를 연구하는 학문입니다. 충남 서천의 국립생태원은 이러한 생명의 다양성을 한눈에 보여주는 상징적인 공간입니다. 열대부터 극지까지 세계 5대 기후의 생태계를 재현한 이곳은 생명이 얼마나 다양한 환경에서 적응하며 살아가는지를 증명합니다. 생명다양성은 단순히 종의 숫자를 의미하는 것이 아니라, 각기 다른 삶의 모습들이 얽혀 만들어내는 경이로운 조화입니다. 이러한 다양성을 보존하고 연구하는 일은 우리 자신의 근원을 이해하는 과정과도 맞닿아 있습니다. 외계 생명체의 존재 여부는 확률의 관점에서 흥미로운 논쟁거리입니다. 지구라는 작은 행성에서 생명이 탄생한 것은 수많은 우연이 겹친 기적과도 같은 일입니다. 이를 확률적으로 계산하면 거의 불가능에 가깝지만, 광활한 우주의 규모를 생각하면 어디선가 비슷한 일이 벌어졌을 가능성 또한 배제할 수 없습니다. 만약 외계 생명이 존재한다면, 그들은 지구의 DNA나 RNA 복제 방식과는 전혀 다른 메커니즘을 가졌을지도 모릅니다. 생명은 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 유연하고 다양한 형태로 존재할 수 있다는 가능성을 열어두어야 합니다. 생명의 기원을 설명하는 방식은 다양합니다. 종교적 믿음의 영역인 창조론부터, 외계에서 생명 물질이 유입되었다는 범종설까지 여러 가설이 존재합니다. 과학자들은 입증 가능한 답을 찾기 위해 지구 자체에서 생명이 탄생했을 가능성에 주목합니다. 밀러의 실험처럼 원시 지구의 환경에서 유기물이 합성되는 과정을 증명하려는 시도는 그 노력의 일환입니다. 비록 완벽한 해답을 얻지는 못했더라도, 이러한 탐구는 생명이 무생물로부터 어떻게 조직화되었는지를 밝히려는 과학적 의지의 산물입니다. 지구의 역사를 46억 년으로 볼 때, 최초의 생명체는 약 35억 년 전에 등장한 것으로 추정됩니다. 초기에는 단순한 자기 복제자에서 시작하여, 오랜 세월을 거쳐 막을 형성하고 세포라는 정교한 시스템으로 발전했습니다. RNA에서 DNA로 이어지는 유전 물질의 진화는 생명이 정보를 더 안정적으로 전달하고 복잡한 구조를 형성할 수 있게 만들었습니다. 이 과정은 10억 년 단위의 긴 호흡으로 진행되었으며, 단순한 자기 복제자에서 시작된 생명은 점차 기능이 분화된 다세포 생물로 진화하며 오늘날의 복잡성을 갖추게 되었습니다. 결국 생명의 역사는 자기 복제자가 써 내려온 긴 일기와 같습니다. 최초의 자기 복제자는 사라지지 않고 그 형태와 사업 방식을 바꾸어가며 오늘날까지 이어져 오고 있습니다. 인간을 포함한 모든 생명체는 이 유전 물질의 복제 사업을 돕는 효율적인 운반체일지도 모릅니다. 특정 종이 멸종하더라도 생명 전체의 총량이 유지된다면, 복제라는 본질적인 목적은 계속해서 달성되는 셈입니다. 우리는 이 거대한 생명의 흐름 속에서 각자의 역할을 수행하며, 수십억 년을 이어온 복제의 신비를 몸소 실천하고 있는 존재들입니다.

최재천

카오스재단카오스강연

생명과학