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[석학 인터뷰] 사상 최대의 진화적 사건은?😲 | 2022 '진화가 필요한 순간'

지구의 역사에는 다섯 번의 거대한 대멸종이 있었으며, 그중에서도 백악기 말 대멸종은 포유류의 운명을 바꾼 결정적인 사건이었습니다. 유카탄 반도에 거대한 운석이 충돌하며 당시 지구를 지배하던 공룡과 익룡 등 수많은 파충류가 한순간에 사라졌습니다. 이 거대한 비극은 역설적으로 인류가 출현할 수 있는 생태적 공간을 마련해 주었습니다. 만약 이 멸종이 없었다면 오늘날 인류가 지적 대화를 나누는 순간은 존재하지 않았을 것입니다. 생명의 역사를 거슬러 올라가면 모든 생물종의 공통 조상인 FUCA(First Universal Common Ancestor)를 만나게 됩니다. 이는 무생물에서 생명체로 넘어가는 기적 같은 순간으로, 세포가 형성되고 복제가 시작된 지점을 의미합니다. 또한 인류는 DNA 구조를 발견하고 해석함으로써 유전의 비밀을 밝혀내는 지적 도약을 이루었습니다. 이러한 생명과학의 발전은 우리가 생명의 기원과 진화의 원리를 깊이 이해하게 만들었으며, 인류의 지성이 폭발적으로 성장하는 계기가 되었습니다. 인류 문명은 과거의 거대한 변화를 거치며 새로운 국면을 맞이했습니다. 집단 속에서 발생하는 다양한 사회적 현상들은 인류를 이전과는 전혀 다른 길로 인도했으며, 이는 현대 사회의 복잡한 구조를 형성하는 기초가 되었습니다. 하지만 진화는 과거의 기록에만 머물지 않습니다. 지금 이 순간에도 개개인의 생애 주기가 모여 진화의 동력을 만들어내고 있습니다. 현재를 살아가는 우리 모두가 진화라는 거대한 흐름의 주인공이며, 우리가 발을 딛고 있는 지금이야말로 생명 역사에서 가장 역동적이고 중요한 순간입니다.

신승관, 이대한, 이상임, 이수지, 이융남, 이현숙, 정충원, 최정규

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생명과학
지구환경과학
융합

[술술과학] 나무와 숲은 언제 처음 생겼을까?🌲🌄_식물 EP.10 (식물의 관점#5)

지구 생명의 역사를 하루라는 시간으로 압축해 본다면, 고생대는 저녁 8시 30분경에야 시작되는 비교적 최근의 이야기라고 할 수 있습니다. 이 시기의 서막을 알린 캄브리아기 대폭발은 오늘날 존재하는 거의 모든 생명체의 설계도가 완성된 경이로운 사건이었습니다. 찰스 다윈조차 자신의 진화론을 위협할 수 있는 가장 중대한 아킬레스건이라 여겼을 만큼, 이 짧은 시기에 수많은 새로운 생물이 폭발적으로 등장했습니다. 약 3억 년 동안 이어진 고생대는 바다에 머물던 생명체들이 육상으로 진출하며 현재와 유사한 모습으로 진화하는 기틀을 마련한 중요한 시기였습니다. 식물의 관점에서 지질 시대를 바라보면 각 시대를 지배한 주인공들이 명확히 드러납니다. 고생대가 바다 식물이 육상으로 진출하여 생존에 필요한 다양한 구조적 실험을 거치고 완성한 시기였다면, 중생대는 겉씨식물이 육상을 완전히 평정한 시대였습니다. 거대한 공룡들이 대지를 누비던 그늘 아래서 속씨식물들은 조용히 꽃을 피우며 자신들의 때를 기다리고 있었습니다. 이후 소행성 충돌로 중생대가 막을 내리자, 신생대는 속씨식물과 포유류가 전성기를 맞이하는 새로운 시대로 접어들었습니다. 이는 생태계의 주도권이 환경 변화에 따라 어떻게 이동했는지를 잘 보여줍니다. 육상 식물의 진정한 르네상스는 고생대 데본기에 찾아왔습니다. 이 시기에 식물은 관다발 조직을 갖추고 제대로 된 잎과 뿌리를 발달시키며 혁신적인 진화를 거듭했습니다. 특히 양치식물인 석송과 고사리는 당시 시대를 앞서간 최고의 혁신가들로, 최초의 씨앗과 나무의 형태를 세상에 선보였습니다. 오늘날 우리가 관찰하는 식물의 거의 모든 구조적 특징이 이 짧은 5천만 년이라는 기간 동안 완성되었다는 사실은 매우 놀랍습니다. 이러한 구조적 혁신은 단순한 성장을 넘어 지구가 초록빛 숲으로 뒤덮이게 되는 결정적인 계기가 되었으며 생태계의 판도를 바꾸어 놓았습니다. 우리는 흔히 풀과 나무를 직관적으로 쉽게 구별할 수 있다고 생각하지만, 생물학적 경계는 생각보다 훨씬 모호합니다. 현대 과학은 줄기 속에 위치한 형성층의 유무와 부피 생장 여부로 둘을 구분하려 노력하지만, 대나무처럼 나무라 불리면서도 형성층이 없는 볏과 식물이 있는가 하면, 풀과 나무의 중간 형태인 관목도 존재합니다. 이러한 분류의 어려움은 식물이 지구 환경에 얼마나 성공적으로 적응해 왔는지를 보여주는 지표이며, 우리가 마주하는 생명 현상의 복잡성을 대변하는 흥미로운 지점이기도 합니다. 나무의 등장은 단순히 식물의 크기가 커진 것을 넘어 지구 대기의 성분까지 완전히 바꾸어 놓은 거대한 사건이었습니다. 더 많은 햇빛을 차지하기 위해 경쟁적으로 키를 키운 나무들이 거대한 숲을 이루자 광합성량이 폭발적으로 증가했고, 이는 대기 중 산소 농도를 무려 35%까지 치솟게 했습니다. 풍부한 산소는 메가네우라와 같은 거대 곤충의 등장을 가능케 했으며, 이는 곧 동물계의 전성기로 이어졌습니다. 현재 지구 육지 생물량의 80%가 삼림이며 그중 대부분이 나무라는 사실은, 우리가 사는 이 행성이 여전히 '나무의 행성'임을 다시금 상기시켜 줍니다.

카오스재단술술과학

생명과학

[과학관 Life] 한반도의 지층단면

한반도의 지질 역사를 한눈에 이해하기 위해 전국 각지의 대표적인 지층 17개를 시대순으로 연결한 단면을 살펴봅니다. 가장 하부에는 강원도 태백의 25억 년 전 혼성화강암이 자리하며, 그 위로 5억 2천만 년 전의 장산층이 놓여 있습니다. 이 두 지층 사이에는 약 20억 년이라는 거대한 시간적 단절이 존재하는데, 이를 '부정합'이라 부릅니다. 연속되지 않은 시간의 기록은 한반도 지각 변동의 역동성을 상징적으로 보여줍니다. 고생대 지층인 화절층은 석회암과 셰일이 시루떡처럼 번갈아 쌓인 독특한 구조를 지니며 삼엽충 화석이 발견됩니다. 두무골층에서는 과거 생물들이 갯벌을 기어가거나 굴을 판 흔적인 '생흔화석'이 덩어리째 관찰되어 당시의 생태를 짐작게 합니다. 특히 직운산층은 우리나라에서 발견된 삼엽충 중 가장 큰 개체가 산출되는 곳으로, 완족동물 등 다양한 해양 생물의 실물 표본을 통해 고대 바다의 풍요로움을 확인할 수 있습니다. 고생대 상부의 만항층과 장성층은 과거 식물들이 탄화되어 만들어진 석탄층을 포함하고 있어 근대 산업의 원동력이 되기도 했습니다. 중생대로 접어들면 환경의 변화가 뚜렷해집니다. 보령의 월명산층은 강물에 씻겨 동글동글해진 자갈들이 쌓인 역암층으로 육성층의 전형을 보여줍니다. 반면 호수에서 형성된 아미산층은 입자가 고와 벼룻돌의 원료가 되었으며, 어류와 식물 화석이 풍부하게 보존되어 당시 민물 생태계를 생생하게 전해줍니다. 중생대 백악기는 거대한 생명체들의 흔적이 가득한 시기입니다. 경기도 시화호의 시화층에서는 공룡알 화석 둥지가 발견되어 이곳이 대규모 서식지였음을 증명합니다. 또한 곤충과 연체동물 화석 또한 풍부하게 산출되어 당시의 생물 다양성을 연구하는 데 귀중한 자료가 됩니다. 이러한 지층들은 한반도가 과거 생태계의 역동적인 활동 무대였음을 생생하게 보여주며, 자연 체험 학습장으로도 널리 활용되고 있습니다. 신생대에 이르면 지층은 더욱 부드러워지고 현대와 가까운 생물의 흔적이 나타납니다. 포항의 금광동 셰일은 종이처럼 얇게 벗겨지며 그 사이로 수많은 식물 화석을 품고 있으며, 유공충과 같은 미화석은 당시 해양 환경을 복원하는 열쇠가 됩니다. 제주도 서귀포층의 거대한 조개 화석 무더기와 연천, 철원 등지의 현무암은 한반도에서 가장 젊은 지층에 해당합니다. 화산 활동으로 형성된 검은 현무암은 한반도 지질 연대기의 마지막 장을 장식합니다.

국립과천과학관

지구환경과학

[과학관 Life] 지형지질탐사 : 강원 고성 일대

강원도 해안가에서 마주하는 현무암은 겉모습과 달리 속은 짙은 색을 띠며 지구의 오랜 역사를 간직하고 있습니다. 약 700만 년에서 750만 년 전인 신생대 제3기에 형성된 이 암석들은 포유류가 번성하던 시기의 산물입니다. 당시 지구는 매우 온난한 기후를 유지하고 있었으며, 화산 활동이 빈번하고 격렬하게 일어났던 시기였습니다. 이러한 화산 활동의 결과로 만들어진 성층화산의 흔적은 우리나라에서 흔히 보기 어려운 귀한 지질학적 자산으로 평가받습니다. 이곳의 암석 속에는 감람석과 스피넬 같은 광물들이 포함되어 있는데, 이는 마그마가 맨틀 깊숙한 곳에서 올라왔음을 증명합니다. 약 150km라는 엄청난 깊이에서 마그마가 상승하며 맨틀의 물질을 직접 뜯어 지표로 분출한 것입니다. 이렇게 깊은 곳에서 기원한 마그마가 식어 만들어진 현무암은 지질학적으로 매우 중요한 의미를 지닙니다. 옅은 녹색을 띠는 감람석 알갱이들은 우리가 과학 시간에 배웠던 지구 내부의 비밀을 생생하게 보여주는 증거이기도 합니다. 강원도 해안가에서 발견되는 현무암 주상절리는 평원 지대나 내륙 산간 지역과는 또 다른 독특한 경관을 선사합니다. 해안가에 위치한 주상절리는 우리나라에서 매우 드문 사례로, 기둥 모양의 암석들이 오랜 세월 풍화되며 깎여 나간 모습이 장관을 이룬 것을 볼 수 있습니다. 특히 오각형 모양의 기둥들이 무너져 내려 바닥에 깔린 모습은 자연의 거대한 힘을 느끼게 합니다. 파도와 바람이 빚어낸 이 기둥들은 수천만 년의 시간을 견디며 오늘날의 독특한 해안 지형을 형성하게 되었습니다. 능파대 일대에는 바위 표면에 벌집 모양의 구멍이 뚫린 타포니와 길게 파인 그루브 지형이 잘 발달해 있습니다. 이러한 구조는 수천만 년 이상의 긴 세월 동안 염분과 바람에 의한 풍화 작용으로 만들어진 결과물입니다. 또한 1억 8천만 년 전 중생대 쥐라기에 형성된 화강암을 8천만 년 전 백악기의 암맥이 뚫고 지나간 흔적도 발견됩니다. 티라노사우루스가 번성하던 시기에 뜨거운 마그마가 기존의 암석을 관입하며 만들어낸 '암맥' 구조는 한반도 지각 변동의 역사를 잘 보여줍니다. 지질학적 경관은 인문학적 요소와도 연결되는데, 벌집 모양의 기묘한 바위들은 예로부터 지역 주민들에게 영험한 존재로 여겨져 기원제를 지내는 장소가 되기도 했습니다. 지형적으로는 인근 문암천에서 내려온 퇴적물이 파도에 밀려 쌓이면서 섬이었던 능파대를 육지와 연결한 '육계도'의 형태를 띠고 있습니다. 하천의 퇴적 작용과 바다의 파랑 작용이 만나 만들어낸 이 육로 역시 오랜 시간의 산물입니다. 이처럼 능파대는 지구의 깊은 속살부터 인류의 문화까지 아우르는 거대한 박물관과 같습니다.

국립과천과학관곤충 Life🐝

지구환경과학

[강연] 한반도 : 10억년 전으로의 시간여행 (3) _ 최덕근 교수 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 4강 | 4강 ③

옥천층군의 황강리층은 진흙 속에 자갈이 박힌 독특한 구조의 다이아믹타이트 암석으로 이루어져 있습니다. 이 암석의 기원에 대해서는 과거부터 빙하 퇴적층이라는 해석과 암설류 퇴적층이라는 주장이 대립해 왔으나, 최근에는 신원생대 '눈덩이 지구' 가설과 연결하여 해석하는 시각이 우세합니다. 고지자기 연구에 따르면 이 지층이 형성될 당시의 위도는 적도 부근인 8도였으며, 이는 전 지구가 얼음에 덮여 있었다는 파격적인 가설을 뒷받침하는 중요한 증거가 됩니다. 한반도 지질 역사의 중요한 전환점은 약 8억 5천만 년 전 남중지괴가 갈라지며 시작된 화산 활동과 해양의 유입입니다. 이후 7억 2천만 년 전의 극심한 빙하기를 거쳐 황강리층이 쌓였고, 빙하기가 끝난 6억 3천 5백만 년 전에는 따뜻해진 바다에서 금강 석회암과 같은 덮개 석회암이 형성되었습니다. 이러한 일련의 과정은 충청 분지가 과거 남중 분지와 지질학적으로 연결되어 있었음을 시사하며, 한반도 형성의 초기 단계를 보여주는 핵심적인 기록이라 할 수 있습니다. 고생대 초기에 해당하는 5억 2천만 년 전부터는 태백산 분지를 중심으로 조선누층군이라 불리는 얕은 바다 퇴적층이 쌓이기 시작했습니다. 당시 전 지구적인 해수면 상승으로 인해 한반도 주변에는 '조선해'라고 명명된 광활한 천해 환경이 조성되었습니다. 그러나 4억 6천만 년 전 무렵, 전 지구적인 해수면은 높았음에도 불구하고 한반도 지괴가 곤드와나 대륙으로부터 분리되어 상승하면서 퇴적 작용이 중단되었고, 이후 약 1억 4천만 년이라는 긴 시간 동안 지질학적 기록이 단절되는 대부정합이 발생했습니다. 3억 2천만 년 전, 한반도 북쪽에 내몽고 고융기대라는 거대한 산맥이 형성되면서 다시금 막대한 양의 퇴적물이 유입되어 평안누층군을 형성했습니다. 이는 현재의 안데스 산맥 주변에서 일어나는 퇴적 과정과 유사한 판구조적 환경이었음을 짐작게 합니다. 이후 2억 5천만 년 전에는 중한지괴와 남중지괴가 충돌하며 오늘날 동아시아의 기본적인 골격이 완성되었습니다. 중생대에는 고태평양판의 섭입으로 인해 한반도 전역에 화강암이 관입하고 경상 분지와 같은 거대 호수 퇴적층이 만들어졌습니다. 신생대에 접어들어 약 2,400만 년 전부터 동해가 열리기 시작하면서 한반도는 현재와 유사한 윤곽을 갖추게 되었습니다. 비록 1,200만 년 전부터는 주변 판들의 압력으로 인해 동해가 다시 닫히는 경향을 보이고 있지만, 이러한 지각 운동은 오늘날까지도 지진과 같은 현상으로 이어지며 한반도의 지질학적 역동성을 증명하고 있습니다. 25억 년 전의 기반암부터 최근의 동해 탄생까지, 한반도는 판구조론적 관점에서 매우 복잡하면서도 연구 가치가 높은 매력적인 땅덩어리입니다.

최덕근

카오스재단카오스강연

지구환경과학

[강연] 인류세(인간세, Anthropocene) : 지구의 미래를 걱정한다 (2) 김경렬 교수 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 9강 | 9강 ②

우리가 살고 있는 지구는 약 46억 년 전 태양계의 탄생과 함께 형성되었습니다. 오랜 시간 동안 정지해 있는 것처럼 보이지만, 지구는 판구조론에 의해 끊임없이 변화하는 역동적인 행성입니다. 지구 표층은 약 100km 두께의 여러 판으로 나뉘어 있으며, 이 판들은 GPS로 측정될 만큼 매년 조금씩 이동하고 있습니다. 이러한 움직임은 대륙의 위치를 바꾸고 지형을 형성하며, 오늘날 우리가 보는 아름다운 지구의 모습을 만들어낸 근본적인 동력이 되었습니다. 약 2억 5천만 년 전 중생대가 시작될 무렵, 지구의 대륙들은 지금과는 전혀 다른 배치를 하고 있었습니다. 당시의 특징 중 하나는 광범위하게 분포했던 따뜻하고 얕은 바다였습니다. 이곳에서 번성했던 해양 생물의 사체는 오랜 세월을 거쳐 오늘날 인류가 사용하는 소중한 에너지 자원인 석유가 되었습니다. 현재 특정 지역에서 석유가 집중적으로 채굴되는 이유는 바로 과거의 지질학적 환경이 자원 형성의 최적 조건을 갖추었기 때문입니다. 지구 역사의 큰 전환점은 약 6,500만 년 전 운석의 충돌과 함께 찾아왔습니다. 직경 10~15km에 달하는 운석은 지구에 막대한 충격을 주었으며, 이는 공룡의 멸종과 포유류 시대의 개막을 알리는 신호탄이 되었습니다. 과학자들은 해저 퇴적물 속에서 당시의 운석 파편을 발견함으로써 이 사건을 명확한 사실로 입증했습니다. 이 충격 이후 지구는 신생대로 접어들며 오늘날의 생태계와 지형적 기틀을 마련하는 중요한 변화의 과정을 겪게 됩니다. 신생대에는 대륙의 이동이 기후 체계에 결정적인 영향을 미쳤습니다. 남극 대륙이 고립되며 거대한 해류 순환이 생겨났고, 인도 대륙의 북상으로 히말라야 산맥과 티베트 고원이 형성되었습니다. 특히 약 300만 년 전 북미와 남미 대륙이 연결되면서 대서양의 해류 순환이 바뀌었고, 이는 유럽 지역을 따뜻하게 만드는 등 전 지구적 기후 안정을 가져왔습니다. 해류 순환은 지구의 온도를 조절하는 핵심적인 역할을 수행하며 빙하기와 간빙기의 주기를 결정짓습니다. 지구는 밀란코비치 주기에 따라 태양 에너지를 받는 양이 변하며 주기적인 빙하기를 겪어왔습니다. 약 2만 년 전 마지막 빙하기에는 해수면이 지금보다 120m나 낮아 황해가 육지였던 시기도 있었습니다. 약 1만 년 전부터 시작된 홀로세는 인류 문명이 꽃피우기에 가장 적합한 환경을 제공했습니다. 하지만 최근 200여 년간 인류의 활동은 지구 환경을 급격히 변화시키고 있으며, 이는 우리가 '인류세'라는 새로운 시대적 과제에 직면하게 된 이유입니다.

김경렬

카오스재단카오스강연

지구환경과학