우리와 자동차가 닮은 점

• 우리와 자동차가 닮은 점
우리는 운동하면 배가 고프다. 운동으로 소비한 에너지를 음식으로 보충해야만 한다. 자동차도 마찬가지다. 자동차가 달리면 에너지를 소비하기 때문에, 에너지원인 기름을 넣어줘야 한다.

• 우리와 자동차가 다른 점
생물의 세 가지 정의는 1)막 2)대사 작용 3)복제였다. 이중 2)의 대사 작용은 ‘생물의 몸속에서의 에너지와 물질의 흐름’이다. 에너지의 흐름이라는 측면에서는 생물과 자동차는 비슷하지만, 자동차 속에는 물질이 흐르지 않는다는 점에서 생물과 다르다. 자동차에 휘발유가 흐르는 것도 물질이 흐르는 것 아니냐고 할 수 있겠지만, 휘발유는 단순히 에너지원으로만 사용되기 때문에 여기서는 에너지에 포함시키도록 하자.

한편, 생물의 몸에는 에너지뿐만 아니라 물질도 흐른다. 조금 더러운 이야기지만 일례로 똥은 음식물 찌꺼기만이 아니라, 소장에서 떨어져 나온 세포도 포함되어 있다. 우리 몸의 일부도 이렇게 매일 몸속에서 흘러나오는 것이다. 

• 생물의 몸에는 물질이 흐른다
언제나 생물의 몸에는 물질이 들어오고, 또 흘러나간다. 그래서 우리의 몸은 항상 바뀐다. 십년이 지나면 십년 전의 당신은 없는 것이나 마찬가지다. 당신의 대부분은 새로운 재료로 바뀌어 있다. 그런데도 당신의 모습은 거의 변한 것이 없어 보인다. 생물이란 이래서 신기한 것이다. 그리고 이처럼 흐름 속에서 형태를 일정하게 유지하는 구조를 ‘산일구조’라고 한다. 

• 생물은 평형 상태가 아니다
눈앞에 물이 든 유리컵 있다고 생각해 보자. 한동안 보고 있어도 유리컵 안에는 어떤 변화도 일어나지 않는다. 물의 양도 변하지 않는다. 이런 상태를 ‘평형 상태’라고 한다. 

평형 상태에는 외관상 어떤 변화도 없을뿐더러, 에너지의 흐름도 없다. 그래서 평형 상태를 ‘죽음의 세계’라고 부르기도 한다. 
생물은 평형 상태가 아니다. 생물에는 흐름이 있기 때문이다. 즉, 비평형 상태인 것이다.

• 생물은 산일구조이다.
생물은 흐름 속에서, 즉 비평형 상태에서 형태를 일정하게 유지하는데, 이러한 구조를 ‘산일구조’라고 한다. 생물은 에너지와 물질이 흐르는 대사 작용을 하기 때문에, 산일 구조라고 볼 수 있다. 그러나 생물이 산일구조인 건 사실이지만, 생물의 본질은 아니다. 태풍 같은 자연 현상이나 불꽃 등 생물이 아닌 것도 산일구조인 경우가 더러 있기 때문이다. 

제5장 생물의 싱귤래리티

• 인공지능이 인류를 멸종시킨다?
인공지능(AI)이라는 말을 자주 접한다. 인공지능이 장기 프로기사와 대전하거나, 대학 입시를 보기도 해서 화제가 되었고, 기업에서도 인공지능이 도입되어 일의 일부를 행하기 시작했다. 이렇게 인공지능이 개발되는 한편에서는 많은 사람이 불안을 느끼는 것도 사실이다. 가까운 미래에 인공지능이 인간의 능력을 뛰어 넘게 되거나, 인공지능 같은 기계에 일을 빼앗기게 되는 건 아니냐는 것이다.
1980년대에도 인공지능 열풍이 불었다. 사람들은 그 당시에도 곧 인공지능이 세상을 완전히 바꾸게 될 것이라고 했지만, 그런 일은 없었다. 마찬가지로 싱귤래리티는 아직 큰 걱정을 한 단계가 아니다.하지만 이미 발생한 싱귤래리티도 있다. 그것은 바로 생물의 싱귤래리티다.

• 싱귤래리티로서의 자연선택
어느 게으름뱅이의 발명 이야기(발췌 번역 참고)에서도 싱귤래리티를 생각해볼 수 있다. 그럼 싱귤래리티는 언제 발생했을까? 바로 두 번째 복제를 시작했을 때부터이다. 그 이유는 자연선택이 작용했기 때문이다. 자연선택이 작용하기 위해서는 이하 두 가지 조건을 충족해야 한다.
1) 유전자 변이가 있을 것.
2) 성체 수보다 더 많은 자손을 낳을 것.
• 자연선택은 생물의 조건
생물은 지구상에 무려 사십억 년 전에 태어난 것으로 추정된다. 그러나 생물이 탄생해도, 자연선택이 작용하지 않았더라면, 이 세상에 생물은 살아남지 못했을 것이다.

• 유글레나는 동물일까, 식물일까?
연두벌레라는 생물이 있다. 학명은 유글레나이다. 움직이는 걸로 봐서는 동물 같지만, 엽록체로 광합성을 할 수 있기 때문에 식물 같기도 하다. 사람들은 생물에는 동물과 식물밖에 없다고 생각하지만, 실제로는 동물도 식물도 아닌 생물들이 많이 있다. 
현재 지구상의 생물은 크게 세 그룹으로 나뉜다. 
1) 세균 2) 고세균 3) 진핵생물

• 분류와 계통의 차이
세균과 고세균은 원핵생물로서 하나로 묶을 수 있다. 3장에서 말했듯, 모든 생물은 생체막을 가지고 있다. 그 생체막을 세포막(세포 외측을 감싼다)으로만 사용하는 것이 원핵생물이라 하고, 생체막을 세포막뿐만 아니라 세포 내부를 분리하는데도 사용하는 것이 진핵생물이다. 내부 내부를 분리하는 것이 바로 DNA를 싸고 있는 핵막이다. 핵막이 DNA를 싸고 있는 구조를 핵이라 하고, 핵이 없는 것이 원핵생물, 핵이 있는 것이 진핵생물이다.
조금 까다로울 수 있는 분류와 계통 이야기로 들어가 보자. 세균과 고세균은 둘 다 원핵생물로 분류되므로 계통적으로 가까울 것이라 생각하겠지만 그렇지 않다. 고세균은 세균보다 진핵생물 쪽에 더 가깝다. 
한 가지 예를 살펴보자. 상어와 참치와 사람은 아주 옛날에는 같은 종이었다. 거기서 첫 번째로 상어 계통이 나뉘고, 그 후에 참치 계통과 사람 계통으로 나뉘었다. 그래서 사람과 상어보다 사람과 참치가 더 가까운 계통인 것이다. 그러나 상어와 참치는 어류로 분류되고 사람은 포유류로 분류된다. 그 이유는 상어와 참치는 서로 닮았기 때문이다. 간단히 말하자면, 비슷한 것을 한데 묶은 것이 분류인데, 그것이 반드시 계통적으로 일치하지는 않는다.

• 마이어의 생각
마이어(Ernst Walter Mayr)는 진화학자로 뛰어난 업적을 많이 남긴 인물이다. 생물학적 종의개념을 제창한 것으로도 유명하다. 그는 생물학적 종의 개념을 ‘종은 실제 또는 잠재적으로 상호 교배하는 자연집단을 이르며 다른 집단과는 생식적으로 격리돼 있다’라고 정의했다. 마이어는 세균과 고세균의 차이는 진핵 생물과의 차이에 비교하면 그 차이가 매우 작고 개체 수도 적기 때문에, 굳이 고세균이라는 분류군을 만들 필요가 없다고 생각했다. 하지만 정말 그럴까?

• 세균과 고세균의 다양성과 하등생물이라는 편견
진핵생물은 눈에 잘 띄기 때문에 종을 쉽게 분류하고, 그 종수를 셀 수 있지만, 고세균은 눈에 잘 보이지 않는다. 그래서 실제로 종수가 적은 게 아니라 인간이 발견한 종수가 적을 뿐이다. 우리 장속에는 장내 세균이 살고 있다. 그 종수만 해도 대략 1000종이며 개체 수는 약 1000조 개에 달한다. 단 한 사람의 장 속에도 이렇게 많은 세균이 살고 있는데, 제대로 밝혀내면 진핵생물보다 훨씬 많을 것이다. 결론적으로 다양성으로 본다면 역시 지구상의 생물은 세균, 고세균, 진핵생물 이 세 그룹으로 나누는 편이 적절하지 않을까.
사람이나 포유류는 고등 생물로 아메바나 세균은 하등 생물로 생각하는 사람이 아직도 많다. 그러나 세균이나 고세균은 몸은 작지만 막대한 철광상을 만들기도 하고 산소를 포함한 대기를 만들기도 하며 지구나 다른 생물에게 큰 영향을 미쳐왔다. 

• 벌레를 잡아먹는 파리지옥
파리지옥은 곤충을 산 채로 잡아먹는다. 이 파리지옥은 곤충을 유인하는 냄새를 뿌려 곤충이 들어오면 3개의 자극털을 2번 건드리거나 자극털 세 개 중 2개 이상을 건드리면 즉시 트랩(잎)을 닫는다.

• 식물의 신경?
최근에는 식물에도 감정이 있다는 책이 영국에서 출판되어 베스트셀러가 되었다. 그 책의 저자는 식물의 감정을 표현하는 전기신호를 측정했다고 주장했다. 하지만 그 책의 저자가 소개하는 연구는 매우 부실하고 도무지 신뢰할 수 없다. 증거가 전혀 없기 때문이다. 

• 식물은 얼마나 오래 살까? 살아도 죽은 식물
일본에는 수령이 7200살로 추정되는 삼나무가 있는데 이 밖에도 세계 곳곳에는 장수하는 식물들이 많다. 식물은 이처럼 동물에 비해 비정상적으로 오래 사는 것이 있다. 어째서 그런 일이 가능한 것일까. 식물의 줄기는 도관, 가도관, 체관으로 되어 있는데, 이 도관이나 가도관의 세포는 속이 비어 있다. 즉, 죽은 거나 마찬가지인 것이다. 그래서 수목은 아이러니하게도 살아 있지만 대부분이 죽어있다. 그렇게 생각하면 식물이 오래 산다고 할 수 있을까?