2. 생물학 개론, 다윈과 생명의 의미 - 다윈의 고민이 짙어지다

미리 읽어보기 : 2020/09/07 - [생물학 정리] - 1. 생물학 개론, 다윈과 생명의 의미 - 다윈의 고민이 시작되다

 

 

시간의 흐름에 따라 생물들은 환경에 적응해 간다.

 

목차

 

 

(앞의 내용에 이어서)

1장 다윈과 생명의 의미

 

1. 시간의 흐름과 생물과의 연관 

 

   다윈은 비글 호의 항해를 시작할 때 그 당시의 지질학자였던 라이엘(Charles Lyell)의 유명한 저서인 〈지질학 원리(Principles of Geology)를 가지고 갔는데, 대서양을 횡단할 때쯤에는 지질학에 대하여 상당한 관심을 갖게 되었다. 그 후 다윈이 남아메리카에 있을 때 라이엘 저서의 둘째 권을 받게 되었는데, 라이엘은 그 저서에서 지구의 물리적인 형성에 대하여 독특한 이론을 주장하였다. 라이엘은 지구의 역사는 그 당시 누구나 생각했던 것보다도 훨씬 오래되었으며, 대륙과 산은 오랜 기간에 걸쳐 바다에서 융기하여 생겨났고, 또 매우 천천히 바다로 함몰하거나 침식되어 없어지기도 한다고 주장하였다.

   그가 특히 강조했던 것은 이와 같이 지구를 변화시키는 물리 · 역학적인 현상이 현재에도 계속 일어나고 있다는 점이었다. 다윈은 남아메리카의 지질을 주의 깊게 관찰한 결과 라이엘의 이론이 실제와 잘 부합된다는 결론을 내리게 되었다. 실제로 그가 안데스 산맥을 넘을 때 발견 한 대합조개의 화석은 3,300m의 산 중턱에서 나온 것이었다. 더 흥미 있었던 것 은 이보다 낮은 지대인 2,600 m 지점에서 소나무의 화석을 발견하였는데, 그는 이 화석들의 주위에서 발견된 조개껍질로 미루어 이전에는 이 지대가 바다였다는 것을 확인할 수 있었다. 그 후 그는 큰 지진에 의하여 폐허가 된 페루(Peru)의 어 떤 마을에 간 적이 있는데, 그곳에서 그는 곳에 따라 지표면이 50~60cm씩이나 지상으로 융기된 것을 목격하였다. 따라서 지구는 과거에는 물론 현재도 계속하 여 변화하고 있다는 확신을 얻었다. 

   다윈은 이와 같은 자신의 이론에 흥분하였으나, 그 자신조차도 확신을 가질 만한 증거가 없었으므로 발표를 꺼렸다. 또한 그는 목사 수업을 받았고 성경의 내 용을 믿고 있었으나 그가 발견한 여러 가지 증거는 '창세기'의 성경 내용과 부합 되지 않았다.

   같이 여행을 했던 피츠로이 선장은 흙에서 발굴한 멸절된 동물의 골격이 '대홍수’ 때 노아가 배에 미처 싣지 못하여 익사한 잔해이며 토끼가 남아메리카에 없는 것은 원래 남아메리카에 속하지 않았던 동물이기 때문이라고 논리적으로 말했다. 그러나 다윈은 매사에 의문을 제기하고 이 의문에 대한 설명이 벽에 부딪히 면 또 다른 가설을 세워 나갔다. 다윈의 이러한 탁월한 능력은 이 두 사람의 사고방식의 극단적인 차이를 보여 주는 것이었다.

 

갈라파고스의 새

 

(1) 신비의 섬 

   다윈이 그 자신의 이와 같은 이론에 대하여 더욱 자신감을 갖게 된 것은 수년간의 항해에서 그가 직접 경험했던 몇 가지 사실에 근거한 것이었다. 다윈이 승선했던 비글 호가 현재의 에콰도르 서해안에서 약 1,000 km 떨어진 적도에 위치한 갈라파고스 제도(Galapagos Islands) 중의 한 섬인 채텀(Chatham) 섬에 정박하게 되었다. 갈라파고스 제도는 비교적 최근의 화산 활동에 의하여 이루어진 섬들로 화산토 때문에 섬의 흙이 검고 황량하고, 건조하며, 몹시 더운 곳이었다. 특이한 점은 이들 섬에 서식하는 동식물의 종류가 몇 가지밖에 되지 않고, 포유동물은 전혀 존재치 않는다는 것이었다. 새들도 바닷물 새들을 제외하면 몇 종에 불과하였다.

   이들 섬은 다윈이 기술했듯이 외부 세계와는 유리된 하나의 독특한 자연 환경을 이루고 있었으며, 존재하는 동식물의 대부분은 이들 섬만이 가진 독특한 것들이었다. 그럼에도 불구하고 다윈은 이곳의 동식물들이 남아메리카 대륙의 그것들과 어느 정도 유사점이 있다는 사실을 발견하게 되었다. 그러나 이들은 아시아, 유럽, 북아메리카, 또는 오스트레일리아의 동식물들과는 전혀 달랐다. 어째서 그럴까?

   쉽게 설명될 것 같지 않았다. 왜냐하면 이들 섬의 자연 환경이 남아메리카에 사는 동물들의 서식에 적합하지 않을 것 같았기 때문이었다. 사실상 이들 섬의 환경은 비글 호가 이보다 약 한 달 전에 정박한 적이 있었던 아프리카 근해의 화산섬인 케이프 베르데 제도(Cape Verde Islands)의 자연환경과 매우 비슷하였다. 하지만 케이프 베르데 제도의 동식물들은 아프리카 대륙과 같은 것들이었다. 이와 같이 자연환경이 유사한데도 갈라파고스에서 발견되는 동식물이 케이프 베르데 제도의 어느 것과도 같지 않았고, 또 북아메리카, 아시아, 오스트레일리아의 것들과도 전혀 달랐다.

   “토끼가 헤엄을 치지 못하기 때문에..........”라는 논리를 그대로 적용할 수 있을까? 다윈은 다른 대륙의 동식물들이 바다를 건너 이들 화산도에까지 도달하는 것은 쉽게 일어나는 일은 아니겠지만 오랜 세월 동안에 가끔 식물의 씨앗이 물에 떠내려 온다거나 물에 떠 있는 나무에 매달린 파충류 혹은 폭풍에 길을 잃은 새들이 다른 대륙으로부터 이와 같은 섬에 도달할 수도 있으리라 생각했다. 만약 이들 섬에서 생존 경쟁에 살아 남을 수만 있다면 서식이 가능할 것이다.

 

(2) 대변혁의 태동

   다윈과 선장 피츠로이는 생명의 본질과 근원에 대해 서로 관점을 달리하였다. 피츠로이는 아마도 자기의 배에 승선시킨 다윈이 창세기의 내용에 동떨어진 이교도적인 생각을 갖는데 대하여 분개했을 것이다. 그 당시 모두가 그렇게 생각했듯이, 피츠로이도 종(species)은 고정되어 변할 수 없는 것이고, 신이 창조한 그대로 영원히 존재한다고 생각하였다. 이에 반하여 다윈은 현존하는 생물들은 그 이전 또는 다른 종들이 변하여 오늘에 이르렀다고 생각하였고, 그의 조부를 포함한 몇몇 사람들은 다윈의 생각에 일리가 있다고 믿었다. 다윈은 그 후 쉽게 설명될 수 없는 여러 가지 사실에 대한 증거를 서서히 수집하였다(종이란, 나중에 설명하겠지만, 인간, 붉은 단풍, 무지개송어와 같은 수백만 가지의 독특한 종류의 생물을 의미한다. 각 종에 속하는 개체들은 모양이 같고 개체 간 생식이 가능하다).

   다윈은 종이 변할 수 있다는 것을 증명해 줄 수 있는, 말하자면 진화(evolution) 를 설명해 줄 수 있는 많은 증거를 발견하게 되었다. 그렇다면, 실제로 다윈의 관찰이 진화가 지구 상에서 일어나는 생명 현상 중의 하나임을 증명할 수 있을까? 그리고 이런 진화 현상을 설명할 수 있는 근거는 무엇인가? 이에 대한 해답을 얻기 위해서 우리는 과학 연구라는 작업을 시작해야 한다.

 

 

2. 과학 활동

 

   과학이란 넓은 의미에서 진리에 도달하거나 또는 적어도 진리에 근접할 수 있 는방법으로 정의할 수 있다. 어느 유명한 과학자는 과학을 대상이 무엇이든지 간에 자신이 대단하다고 느끼는 것을 실행하는 것”이라고 말하기도 하였다. 그렇지만, 진리를 배우는 데는 일정한 방법이 있고, 또 방법상에 있어서도 어떤 방법은 다른 것에 비하여 더 효율적일 수 있을 것이다. 예를 들어 해저에서 솟아오르 는 화산을 보고 화산이 어떻게 형성되는가를 이해할 수도 있지만, 관찰만 가지고 화산의 형성을 이해하는 것은 불충분하다. 물론 관찰도 과학을 하는 부분적인 방식이 될 수 있지만 알아낸 사실을 남에게 설득력 있게 받아들이게 하기 위해서는 과학자들이 일반적으로 인정하는 과학의 방식을 따라야 한다. 이러한 두 가지의 방식으로 귀납적 추론과 연역적 추론을 알아보자.

 

(1) 귀납적 추론

   귀납적 추론은 여러 번의 관찰 결과에 근거하여 어떤 결론을 내리는 것으로, 각각의 별개의 관찰 사실을 종합하여 보편성을 끌어내는 것이다. 다시 말해서 이 방법은 관찰로 시작하며, 관찰은 결국 이것이 의미하는 바에 관한 보편적 주장을 공식화시키게 된다.

   산호초가 어떻게 형성되었는가를 생각해 보자. 산호초는 무수한 산호충이 죽은 뒤 쌓여서 굳어진 환형의 섬이다. 이것은 부분적으로 뚫려 있는 것이 특징인 데, 아직도 어떻게 해서 시작이 되는지 또는 왜 부분적으로 뚫린 환이 형성되는지 밝혀지지 않고 있다. 이와 같은 문제점을 귀납적인 방법으로 다루게 된다면 우선 일련의 구체적인 관찰 결과를 제시한 후 이것으로부터 광범위하지만 보편성을 가진 명제나 법칙을 만들어 내야 할 것이다.

 

(2) 연역적 추론 

   귀납적인 추론과는 달리, 연역적인 추론은 어떠한 커다란 가설을 설정하고 이로부터 구체적인 결론을 내리는 방법이다. 말하자면 보편적인 추론을 정한 후 구체적인 명제를 도출하는 것이다. 그러므로 연역적 추론은 논리적으로 예측을 저 제할 수 있어 흔히 “만약에 ~면 ~일 것이다” 의 추론으로 묘사된다. 

   아래의 표에서 보여 주는 바와 같이 연역적 방법은 먼저 산호초에 관한 보편성을 띤 명제를 제시한 후 여기에서 몇 가지 구체적인 결론을 끄집어낸다. 위의 두 가지는 그 접근 방법이 상반되기는 하지만 각각 장단점을 가지고 있다.

 

 

산호초섬이 둥글게 형성되는 이유에 대한 추론

 

3. 귀납적, 연역적 추론의 예

(1) 귀납적 추론(inductive reasoning) 

관찰 : 산호초섬은 통상 섬들이 원을 이룬 형태로 되어 있다. 

관찰 : 산호초섬은 살아 있는 동물이 쌓여서 형성된다. 

관찰 : 산호충은 신선한 물이 체표면에 공급되지 않으면 쉽게 죽는다. 

관찰 : 산호초섬의 내측은 가라앉은 산호에 의하여 만들어지는 것으로 보인다. 

명제: 산호초섬은 산호충이 쌓여서 형성되며 중심부의 산호충은 충분한 영양분을 공급받지 못하여 죽은 후 가라앉는다. 이러한 과정을 거쳐 환이 이루어지며 부분 적으 로 불연속 된 원형의 섬을 이룬다.

 

(2) 연역적 추론(deductive reasoning) 

명제 : 산호초섬은 산호충이 쌓여서 형성되며 중심부의 산호충은 충분한 영양분을 공급받지 못하여 죽은 후 가라앉는다. 이러한 과정을 거쳐 환이 이루어지며 부분적으로 불연속 된 원형의 섬을 이룬다. 

연역 : 산호초섬들은 중심부가 내려앉아 있다. 

연역 : 산호충은 신선한 해수를 필요로 한다. 

연역 : 해수는 산호충이 필요로 하는 물질들을 포함하고 있다. 

연역 : 거의 환상으로 이루어진 산호초 섬들은 비교적 최근에 이루어졌을 것이다.

 

 

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