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진화론에서 유전공학 그리고 뇌과학까지
‘우리’를 구성하는 그 모든 것에 대하여

‘우리는 어디서 왔으며 왜 여기 있을까?’ 이는 생명과 인류의 근원을 향한 ‘궁극적 질문’이다. 이처럼 근본적이고 심원한 질문에 대한 응답은 종교와 철학의 영역으로 간주돼 왔다. 하지만 종교와 철학 또는 인문학은 저마다 주관적이고 사변적인 대답을 내놓으며, 미궁에 빠지기 일쑤였다. 반면 현대과학은 20세기 후반 이래 무수한 발전을 이루며, ‘궁극적 질문’에 대한 최종적 답을 제시하기 시작했다. 생명 또는 존재의 근원과 이유를 이처럼 경이롭고 분명하게 설명하는 과학은, 무엇으로도 대체 불가능한 ‘대서사시’에 비유될 만하다.

〈라이프〉는 현대 생물학과 진화론, 뇌과학 등의 최신 이론과 연구동향을 집대성한 과학교양서다. 지난 20여 년 간 과학은 급속히 발전하며 전대미문의 성취를 이뤄냈다. 분자생물학의 발전은 인간과 여러 생물들의 유전자를 비교하고 분석할 수 있게 했고, 뇌과학과 인지과학의 발전은 철학이나 심리학의 영역으로 간주됐던 마음과 의식의 본질을 규명한다. 이 책은 방대한 현대과학의 성과를 일목요연하게 정리해, 과학을 모르는 일반인들도 생명과 존재의 근원을 탐구해나갈 수 있도록 했다. 독자들은 〈라이프〉를 읽어가는 가운데, 생명체로서 인간의 위치, 자아, 마음, 윤리의 문제를 스스로 탐구해나갈 수 있을 것이다.

〈라이프〉는 우주와 물질의 기원과 미래를 다룬 〈유니버스〉의 쌍둥이 책이자, ‘과학 오디세이’ 시리즈의 일부다. 이 시리즈는 기나긴 우주와 생명의 ‘대서사시’를 통해 우주와 생명의 본질을 통찰하며, 독자들이 삶의 의미를 깨달을 수 있도록 인도한다. ‘과학 오디세이’ 시리즈는 과학을 통해 궁극에 다가서는 심원한 인문교양서로서, 세상을 바라보는 새로운 관점을 제공한다.

‘우리는 어디서 왔으며 왜 여기 있을까’

〈라이프〉는 이 짧지만 심히 묵직한 질문에 대해, 총 3장(인간, 생명, 마음) 93개의 주제로 답하는 책이다. 〈라이프〉는 ‘인류의 진화와 생명의 탄생, 그리고 마음의 구조’에 관한 100여개의 주제를 과학의 언어로 샅샅이 헤치고 조사하며, 생명의 기원과 의미를 농축한 ‘21세기 과학의 경전’을 펼쳐나간다.

604페이지에 달하는 이 책은 방대하지만 일목요연하고, 어렵지만 흥미진진하다. 〈라이프〉는 백과사전처럼 최신 과학의 모든 성과를 고밀도로 농축한다. 인류의 진화를 다룬 1장에서는 우리가 교과서에서 배웠던 네안데르탈인과 같은 고인류의 진화 과정이 촘촘히 설명된다. 다윈의 진화론부터 2017년 발견된 화석까지, 방대한 자료조사로 인해 내용은 두껍고 장대하지만, 저자의 친절한 문체와 쉬운 설명 덕에 이 책을 소화하는 것은 어렵지 않다. 필수적이지만 딱딱한 주제뿐 아니라, 유쾌하고 흥미진진한 주제들도 가득하다. ‘인간은 왜 바람을 필까’, ‘한반도의 조상들은 어디서 왔을까’ 등에 관한 주제 등이 흥미롭게 설명된다.

생명의 탄생과 마음의 구조를 다루는 2장과 3장 또한, 1장만큼 내용이 묵직하지만 손에 잡히고, 어려우면서도 흥미진진하다. 2장은 ‘창발 현상’, ‘원시 스프’ 등의 중요한 과학 개념을 소개하며 생명의 기원이라는 문제를 탐색해나간다. DNA, RNA, 미토콘드리아와 같은 기본 개념은 과학의 문외한도 쉽게 이해할 수 있을 만큼 친절히 설명된다. 이에 더불어 ‘섹스와 죽음’, ‘단세포였던 우리 조상’과 같은 친숙하고 흥미로운 내용들이 더해진다. 3장은 최신의 뇌과학을 깊게 요약하면서, ‘예술, 정신장애, 자유의지, 종교’ 등에 관한 과학의 놀라운 통찰을 전달하고 있다.

우주와 생명은 어떻게 존재하고 왜 있는 것일까
‘경이로운 과학’이 전하는 ‘인문학적 통찰’

‘인생은 어디서 왔으며, 죽음은 또한 어디로 가는가?’

이는 서산대사가 400년 전에 남긴 질문으로, 생명과 인류의 근원을 찾는 물음이다. 이처럼 심오하고 궁극적인 질문은 과학의 영역이 아닌 것으로 여겨졌다. 하지만 〈라이프〉의 저자는 “21세기는 궁극의 질문에 대해 과학이 어느 정도 의미 있는 답들을 내놓기 시작한 최초의 시대로 기록될 것”이라고 말한다. 저자는 “뇌과학이나 인지과학이 지난 10~20년 이래 규명한 성과들을 보면 역사시대 이래 수천 년간 철학이나 심리학에서 쌓아왔던 지식들을 모두 다시 써야 할 정도라고 평하는 사람이 많다.”고 강조한다.

〈라이프〉는 20세기 후반부터 급속도로 발전하기 시작한 분자생물학, 뇌과학, 인지과학의 성과를 철저하고 깊이 있게 집대성한 책이다. 저자는 이 작업을 통해 마침내 과학이 생명과 인류의 근원에 대해 답할 수 있다는 것을 입증해낸다. 〈라이프〉의 백미는 최신의 과학성과를 통해 생명의 본질과 나아가 삶의 태도를 확인해내는 것에 있다.

이 책은 ‘생명과 인간, 마음’의 기원을 다루면서, 우주와 물질을 다루는 〈유니버스〉와 함께 ‘모든 것의 기원과 존재의 의의’를 탐구한다. ‘과학 오디세이’ 시리즈의 〈라이프〉와 〈유니버스〉는 ‘우주 물리학, 생물학, 인지과학, 고인류학, 물질과학’ 등 각기 다른 여러 분야의 과학을 다루면서, 우주와 생명이 ‘어떻게’ 그리고 ‘왜’ 시작됐는가에 대한 적실한 과학적 대답과 인문학적 통찰을 제공한다.

이 책을 통해 마침내 발견하게 되는 것은 시·공간에 대한 본질적 이해, 그리고 삶의 의미다. 저자는 “과학이 우리의 근원에 대해 제공해주는 객관적 지식을 통해 삶의 의미를 찾는 것이 더 소중하다”고 말한다. 저자는 고리양자중력 이론의 선구자로 알려진 카를로 로벨리의 현대물리학이론을 빌려, ‘시간은 환상일 가능성이 크다’는 사실을 강조한다. 또한 최신의 뇌과학은 ‘나’라는 정체성 또한 우리 뇌가 만든 가공물이라는 사실을 전달한다. ‘지나간 과거나 오지 않은 미래에 고통스러워하지 말고, 현재의 순간에 충실하라’는 오래된 격언은 이처럼 현대과학이 발견한 객관적 사실로 뒷받침되고 있다.

50여년 과학에만 몰두한, 과학전문가의 역작
10년의 연구와 집필기간, 600여 편의 인용문헌과 100여 권의 추천도서

‘과학오디세이’ 시리즈의 〈유니버스〉와 〈라이프〉는 총 1,000여 페이지에 달하는 방대한 저서이다. 이 책은 일반인들도 쉽게 이해할 수 있도록 쓰인 본문에 이어, 심도 있는 이해를 원하는 독자들을 위해 중요 원문 논문과 이용 가능 서적을 부록을 통해 충실히 소개했다.

이 책을 집필한 저자 안중호는 35년간 학생들을 가르치고 재료공학을 연구해 온 과학자다. 현재는 기초연구 및 과학기술의 이해를 돕기 위한 관련 활동을 하고 있다. 이 책은 저자가 2010년 교양과학 교재로 제작한 〈현대과학으로 본 인간과 우주〉 시리즈에서 확대, 발전된 것이다. 이후에도 저자는 국내외 많은 과학 서적들과 중요 원본 논문들을 직접 연구하며 현대과학의 최신사항을 섭렵하여, ‘우주, 생명, 인간, 마음, 물질’에 관한 1.000여 페이지에 달하는 ‘과학 오디세이’, 즉 ‘과학의 대서사시’를 집필했다.

저자는 일본 과기청 JTA Fellow, 호주 연구재단 ARC IREX Fellow, 각종 국제학회지 편집임원 및 한국분말야금학회장 등을 역임하며, 나노 신소재, 초전도체, 에너지 소재 분야에 160편(국내 33편, SCI 137편)의 학술논문 및 230편의 학술발표를 했다. 이와 같은 저자의 학문적 역량과 과학에 대한 헌신적 열정은 현대과학을 총체적으로 정리하는 방대한 시리즈의 단단한 뿌리였다.

시작하는 글

1 장
우리는 어떻게 인간이 되었나?
나무로 올라간 젖먹이 동물 | 영장류의 특징
가장 가까운 친척 토끼와 쥐 | 원숭이의 조상
굶주림을 이긴 꼬리 없는 원숭이 | 초기 유인원들
잘못 고른 보금자리 | 피테쿠스 시절의 고인류들
인류의 또 다른 요람? | 남아프리카 고인류들
잃어버린 고리 | 호모 직전의 중간종
비로소 사람이 되다 | 최초의 호모
장거리 경주의 달인 | 호모의 직립보행
마키아벨리적 지능 | 석기 제작
야채 혐오와 육식 본능 | 커진 두뇌
요리사 호모 | 불의 사용
냉각 때문인가 취향 때문인가 | 털 없는 호모
호숫가의 그림 같은 집 | 수생 유인원 가설
서로 몰라도 하나로 | 호모의 초사회성
공짜 없는 당근 | 호모의 짝짓기
고향 떠난 친척들 | 호모의 유라시아 진출
고향을 지킨 조상들 | 아프리카의 호모
지하철에서 들통 날 사촌들 | 네안데르탈인
오래 전의 우리 모습 | 최초의 호모 사피엔스
에덴동산을 넘어서 | 유전자적 이브와 아담
바람둥이 조상들 | 고인류의 성생활
멸종위기종 사피엔스 | 인구 병목현상의 실상
또다시 떠난 고향 | 비아프리카인의 조상
7만 년의 위대한 여정 | 사피엔스의 지구 정복
푸른 눈과 금발, 그리고 젖은 귀지 | 인종의 실체
예술, 상징 그리고 귀 달린 바늘 | 대도약 여부
노래하는 호모 | 언어의 기원
침팬지와 인간의 폭력성 | 협력으로 성공한 유인원
바뀌고 있는 인간의 의식 | 새로운 자각
계속되어야 할 인류의 여정 | 인간의 미래


2 장
생명이란 무엇인가?
후손을 퍼뜨리는 무생물 | 바이러스와 프리온
흩어지고 모으는 끊임 없는 흐름 | 생명현상
무질서에서 저절로 나타나는 질서 | 창발 현상
지옥불 속의 탄생 | 지구 첫 생명체
걸쭉한 원시수프 | 무기물에서 생명분자로
종이접기의 달인 | RNA 세계 가설
심해의 잃어버린 도시 | 물질대사 - 먼저 가설
뒤범벅 세계에서 단숨에 | 모든 것이 먼저 가설
모든 지구 생물의 공통조상 | LUCA
새로운 생명 계통수 | 3영역 분류법
잡아먹다 친구가 된 사이 | 진핵생물의 출현
식물이 동물보다 고등생물? | 엽록체의 출현
난봉꾼 거품 | 성의 기원
불쌍한 자여, 그대의 이름은 남자 | 섹스와 죽음
뭉치면 살고 흩어지면 죽는다 | 다세포생물의 출현
수족관 벽의 우리 조상 | 최초의 다세포동물들
흐물흐물하고 기이한 동물들 | 에디아카라기
적극적 사냥과 방어 경쟁 | 캄브리아 대폭발
모두가 노출된 냉혹한 세상 | 눈의 출현
모든 생물은 새로운 종 | 중간 화석 문제
상하로 움직였던 우리의 네다리 조상들 | 육지 동물
멍게 비슷했던 우리 조상들 | 바다 동물
단세포였던 우리 조상들 | 단세포생물
염색이 잘 받는 세포 속의 멋쟁이 | 염색체
새로운 탄생을 위한 쪼개짐 | 세포의 분열
세포핵 속의 산성물질 | DNA구조의 발견
놀라운 안정성과 저장성 | DNA의 특별함
지퍼와 붕어빵 | DNA 복제
팔방미인 임시 조각들 | DNA 전사와 RNA들
쓸 만한 쓰레기 | 비부호화DNA 구역들
경이롭지만 단순한 규칙 | 유전자 암호와 단백질 합성
유전자만큼 강력한 티끌들 | 마이크로RNA
오류와 실수 - 진화의 원동력 | 돌연변이
사소한 중복과 변형의 힘 | 사람과 초파리가 다른 이유
닭뼈가 표준화석이 될 지질시대 | 지혜의 누대


3 장
마음은 어떻게 만들어질까?
심장에서도 마음이 생길까? | 뇌의 중요성
마음 읽는 기계가 이끄는 혁명 | 뇌과학 연구기기들
에너지 먹는 1.5 kg의 하마 | 뇌의 대략적인 얼개
감정과 이성 | 대뇌 둘레계통과 겉질
특별한 통신선이 만드는 연결망 | 뉴런과 시냅스
분자들의 화학적 요술 | 뉴런의 정보 전달 과정
여러 개의 열쇠에 열리는 자물쇠 | 신경전달물질
뇌와 컴퓨터는 어떻게 다를까? | 뇌 작동의 특별함
식물도 마음이 있을까? | 다세포생물의 신경계
능동적 움직임 그리고 눈 | 마음의 기원
신속한 예측과 대응 | 뇌의 탁월한 전략
눈 대신 뇌로 보는 세상 | 뇌의 착각과 가짜 만들기
조심하라는 알림 | 통증이라는 허깨비
위험이 아니라는 알림 | 웃음의 기원
뇌의 혼선 | 공감각과 언어의 기원
시, 음악, 미술 | 뇌의 가공물 - 예술
오른손 일을 왼손이 모르게 | 좌우의 뇌, 남녀의 뇌
IQ 어디까지 믿어야 하나? | 지능
미래 예측의 토대 | 기억이 만들어지는 과정
동물의 3대 본능 | 잠을 자는 이유
자료 정리인가 리허설인가 | 꿈을 꾸는 이유
모였다 흩어지는 뜬구름 | 의식이란?
내 마음 나도 몰라 | 자유의지는 환상인가?
공백 메우기의 부산물 | 자아감
탁월한 전략의 대가 | 마음의 고통과 정신장애
유체이탈과 임사체험 | 종교적 감정과 영적 체험
과잉 추론고 다층적 마음읽기 | 종교 본능
인간의 뇌는 계속 진화할까? | 뇌의 미래

맺는 글

부록
1. 시트르산 회로
2. 호열박테리아의 탄소고정
3. 심해열수공에서의 화학반응
4. 아미노산의 중합반응 기구
5. DNA 중합효소
참고문헌 및 주석
추천도서
그림 출처

그런데 새천년 전후부터 큰 변화가 일어났습니다. 지난 십수 년 이래 과학이 제시한 우주와 세상의 모습은 이전에는 상상할 수 없었던 완전히 새로운 내용들로 채워지기 시작했습니다. 사실, 적지 않은 학자들이 우리가 현재 살고 있는 21세기 초가 세상의 본질에 대해 객관적인 논리로 구체적인 답을 내놓기 시작한 최초의 시대라고 규정하고 있습니다. 우주뿐 아니라 생명체로서의 인간의 위치, 자아, 마음, 윤리처럼 여태껏 종교나 철학, 인문학이 다루어 왔던 문제들을 과학이 구체적으로 설명하기 시작했습니다. 특히, 인간의 의식을 연구하는 뇌과학이나 인지과학이 지난 10~20년 이래 규명한 성과들을 보면 역사시대 이래 수천 년간 철학이나 심리학에서 쌓아 온 지식을 모두 다시 써야 할 정도라고 평하는 사람이 많습니다.
_시작하는 글

물질적인 ‘나’가 허상이라면 마음은 어떨까요? 많은 사람들이 육신은 사라져도 마음은 특별한 그 무엇이라고 생각합니다. 그러나 마음이 정말 실체일까요? 움직임이 생존의 필수 요건인 다세포동물은 세포들의 이기적 행동을 제어하고 통일된 행동을 만들기 위해 중앙 통제 시스템, 즉 뇌를 진화시켰습니다. 이를 위해 신경계는 자아감이라는 또 다른 속임수를 만들었지요. ‘나’라는 느낌은 머리 위의 약간 뒤에 있는 마루엽(두정엽)의 왼쪽 반구가 몸과 외부를 구분하고, 오른쪽 반구가 주변 공간 안에서의 신체의 위치를 인식함으로써 만들어진다고 알려져 있습니다(이 부위가 고장 난 정신장애인과 미발달된 18개월 이하의 유아는 자아감을 느끼는데 문제를 가집니다). _나는 왜 존재할까

전신마비로 고달픈 육체적 삶을 살다 간 스티븐 호킹은 2012년 런던 장애인 올림픽 개회식에서 ‘표준적 인간’ 혹은 ‘보통의 사람’은 없다고 했습니다. 장애 여부를 떠나 모든 사람은 매 순간만이 의미가 있습니다. 평균적인 사람이라는 기준으로 보면, 어떤 사람은 행복하게 태어났고 어떤 사람은 그렇지 못합니다. 어떤 사람은 지금도 고통을 겪고 있지요. 하지만 그 모든 것은 자연의 순환 과정 중에 던져진 우연한 배합의 한 상황일 뿐입니다. 결코 탓해야 할 운명이 아니지요. ‘나’라는 존재가 허상인데 무슨 운명이 있을까요? 고통스럽건 행복하건 주어진 ‘나의 현재 상태’를 그대로 받아들이고 매 순간에 최선을 다하는 자세만이 의미가 있다고 생각합니다
_과학에서 얻는 교훈

시야를 돌려 먼 미래가 아닌 현재를 보지요. 오늘의 인류는 그 어떤 포유동물보다도 유전적으로 서로 가깝습니다. 반복된 멸종의 위기 속에서 수백, 수천 명만 살아남은 극심한 인구병목 현상을 몇 차례, 그것도 비교적 근래에 겪었기 때문입니다. 그 결과 오늘날 78억명이나 되는 지구 곳곳 사람들의 DNA의 평균적 차이는 아프리카의 조그만 언덕에 있는 한 무리의 침팬지 사이의 유전적 다양성 보다도 작습니다. 우리 모두는 매우 가까운 친척입니다. 지금으로부터 멀지 않은 20세기까지만해도 우리는 이런 사실을 몰랐습니다. 또, 대부분의 사람들은 인간이 다른 동물과 달리 특별하다고 생각했습니다. 하지만 우리가 자랑스럽게 생각했던 인간의 여러 특질들이 영장류 시절의 나무 위 생활과 유인원과 호모 시절에 겪었던 아사의 위협으로부터 벗어나는 과정에서 만들어진 결과임을 깨닫게 되었습니다.
_계속되어야 할 인류의 여정 | 인간의 미래

오늘날 지구상에 있는 모든 생물이 한 조상에서 비롯되었다는 생각은 일찍이 다윈도 했습니다. 그래서 『종의 기원』에서 이를 두 번이나 언급했지요. 하지만 화석에 주로 의존했던 19~20세기의 지질학이나 생물학으로는 확인이 불가능했습니다. 분자생물학에 근거해 생물의 공통조상 개념을 처음 도입한 사람은 1990년대에 생물을 3영역으로 새롭게 분류했던 일리노이대학의 칼 워즈였습니다. 그는 박테리아를 포함한 지구상의 모든 생물이 35억~38억 년 전에 살았던 LUCA(last universal common ancestor)라고 부르는 고세포의 후손이라고 제안했습니다. LUCA란 ‘모든 생물의 최후의 공통조상’이라는 뜻입니다. LUCA는 지구의 첫 생명체일 수도 있고 아닐 수도 있습니다. 분명한 점은 유전자로 추적할 수 있는 가장 윗대의 첫 조상이란 사실입니다. 따라서 통상적으로 생각하는 아담과 이브와는 다른 개념입니다.
_모든 지구 생물의 공통조상 | LUCA


먼저 음악입니다. 다른 예술 분야에 비해 음악이 사람에게 주는 감정은 매우 직접적이고 때로는 격동적이지요. 감동적인 멜로디가 나오는 순간 심장은 뛰고, 눈동자는 확대되며, 체온이 올라가고, 다리는 들썩거립니다. 심한 경우 몸을 가볍게 떨거나 소름이 돋는 경우도 있습니다. 특히, 추울 때처럼 몸을 떠는 오한반응이 나타나는 수도 있습니다. 적지 않은 비율의 사람들이 이를 경험합니다. 그 이유의 일부가 뇌 속 깊은 곳에 있는 오래된 보상회로가 작동하기 때문임이 뇌과학으로 밝혀졌습니다. 보상회로는 맛있는 음식, 섹스, 도박, 게임 등을 탐할 때, 혹은 그 목표가 이루어졌을 때 기쁨을 느끼게 하는 뇌의 경로입니다. 감동적인 음악을 들을 때도 동일한 보상체계 두 부위가 작동함이 PET와 fMRI 조사로 확인되었습니다.
_시, 음악, 미술 | 뇌의 가공물 - 예술