한의학박사 김성훈블로그

미르(miR) 이야기 진화론적 설명은 궁극인에 대한 답이다. 운명적으로, 궁극인적 설명은 일반화를 추구하게 된다. 하지만 진화의학이 환자의 치료, 나아가 개개의 질병 치료라는 의학의 실용적 측면을 마주하게 될 때, 그 설명영역은 각 질병마다 구체적이고 다른 종류의 방식을 요구 받게 된다.

암세포의 복제적 진화이론

암을 연구하는 학자들에게 '진화'라는 단어는 매우 친숙하게 느껴질 수 있다. 1976년 사이언스지에 실린 피터 노웰(Peter C. Nowell)의 '암세포 군집의 복제적 진화(The clonal evolution of tumor cell populations)'이라는 논문 때문이다. 돌연변이가 일어난 하나의 암세포가 면역계의 공격을 피하고, 무한분열능력을 얻게 되고, 혈관을 끌어오고, 전이를 통해 다른 기관 및 조직으로 퍼져나가는 일련의 과정을 서술하는 노웰의 개념은 현재 암 관련 연구의 교과서적 설명으로 사용되고 있다.

노웰이 하나의 암세포가 암이라는 질병을 일으키기까지의 과정을 '암세포의 진화'라는 과정, 즉 암세포가 개체 내에서 생존경쟁을 하고, 자연선택되는 과정에 비유했다고 해서 그것이 진화의학의 패러다임과 일치하는 것은 아니다. '진화'라는 단어가 들어간다고 해서 그것이 진화의학적 설명은 아니기 때문이다. 노웰의 이론은 전통적 의학의 근접인적 설명에 다름 아니다.

진화의학은 암세포가 어떻게 변이를 일으키고 살아남아 질병을 일으키게 되는지에 대한 설명으로 만족하지 않는다. 진화의학은 도대체 왜 인간이라는 종에게 암이라는 질병이 그렇게도 빈번하게 발생하며, 그 진화적 기원은 무엇인지를 다루기 때문이다. 예를 들어, 홍적세의 우리 조상들보다 획기적으로 수명이 늘어난 현대인들이 조상들에게서는 그다지 흔하지 않던 암에 걸릴 확률이 늘어나게 된다는 것이 진화의학적 설명이다. 노화에 대한 조지 윌리암스의 설명처럼, 대부분의 유전자가 생식기 이후에 끼치는 해로운 영향은 자연선택되지 않음으로, 이런 유전자들의 다형성은 자연선택되고, 결국 생식기 이후의 성인에게 암이나 퇴행성 신경계 질환과 같은 질병이 나타나게 된다는 것이 진화의학적 설명이다. 노웰의 설명은 이러한 궁극인적 설명과 다르다. 그는 암의 생리학적 기원을 '진화'라는 개념을 차용해 설명하고 있을 뿐이다.

진화의학과 전통의학의 갈등

조지 윌리암스의 노화이론을 암에 관한 진화의학적 설명으로 받아들이게 되면, 암이라는 질병에 대한 치료법은 매우 간단해진다. 오래 살지 않으면 된다. 장수하는 것이 하나의 미덕이자 모든 이들의 간절한 소망이 된 현대사회에서, 암에 걸리지 않기 위해 일찍 죽으라는 진화의학의 해결책은 절망적이고 비상식적이다. 아는 것이 현실의 문제를 모두 해결해주는 것은 아니다. 암에 대한 궁극인적 설명이 제시하는 해결책은 아주 간단하지만 비현실적이기 때문이다.

결국 현대의 의사들 중 진화의학을 암이라는 질병에 적용해보고 싶은 선구적인 이들은 피터 노웰에게서 시작된 '복제적 진화'라는 개념을 하나의 대안으로 생각하고 있는 것 같다. 이러한 시도는 진화의학의 궁극인적 설명과 의학의 근접인적 설명 사이의 전통적 갈등을 '진화'라는 단어가 사용되었다는 이유로 오해하고 있는 것이지만, 진화의학이 암의 치료에 대한 획기적인 해결책을 내놓을 수 없는 현실에서 어쩔 수 없는 선택으로 보인다.

이와 같은 오해가 등장할 수 밖에 없는 것은 진화의학을 주장하는 대부분의 학자들이 현장에서 환자를 돌보는 의사들이 아니기 때문이다. 진화의학이 실제로 의사들에게서 지지를 받기 위해서는 임상에서 구체적으로 활용할 수 있는 증거가 필요한 것이다.

진화의학과 전통의학의 갈등 혹은 통합의 어려움에 관한 필자의 견해가 필자만의 고유한 것은 아니다. 최근 다윈탄생 200주년 기념 학술대회에서 <프랑스 의학사에서의 ‘적응’ 개념: 진화론적•생리학적•생태학적 이해>라는 제목으로 발표를 한 서울대 인문학연구원의 한희진 교수도 이러한 두 학문간의 갈등을 파악하고 있는 듯 하다.

한희진 교수는 끌로드 베르나르의 '내부환경' 및 '항상성' 개념과 미르코 그르멕의 '질병계'라는 개념에 대한 역사적 탐구를 시도하면서 이러한 갈등양상을 역사학적으로 추적했다. 한희진 교수의 역사적 탐구가 내어놓는 결론은 현대진화의학이 더욱 발전하기 위해서는 '내부환경'이라는 개념과 '질병계'라는 개념에 관심을 기울여야 한다는 것이다.

베르나르를 통해 드러나는 갈등의 양상

베르나르는 다윈과 동시대의 인물이며 현대의 실험의학을 정초한 선구적인 학자다. 그는 의학을 확고한 과학으로 만들고자 했으며, 물리화학적인 법칙을 존중하면서도 생리학만의 독특한 영역을 확립하고자 노력한 인물이다. 특히 베르나르는 생명체의 고유한 특징으로 '항상성'이라는 현상을 제안하는데, 현재 우리에게 매우 친숙한 이 개념은 간의 글리코겐 합성을 연구하던 베르나르가 혈당량이 일정하게 유지되는 현상을 연구하면서 고안한 것이다.

▲ 끌로드 베르나르(왼쪽)와 피터 노웰, 두 학자는 다윈이 제안한 적응 및 진화라는 개념을 다윈과는 무관한 방식으로 생리학적 설명을 위해 차용했다.

내부환경이라는 개념은 유기체에 고유한 것으로 생각된다. 외부환경은 광물계를 포함하는 것으로 이러한 외부환경의 교란에 대해 내부환경은 각 장기들간의 상호작용을 통해 항상성을 유지하기 위해 힘쓴다. 물론 복잡계 연구가 진행된 현대에 와서, 항상성이라는 개념을 유기체에만 적용할 수 있느냐는 의문이 가능해지긴 했지만, 베르나르의 시대에 내부환경 및 항상성이라는 개념은 유기체에 독특한 것으로 해석될 여지가 충분했다. 특히 물리화학적 법칙으로 의학을 과학으로 만들고자 했으면서도, 생리학의 독자성을 정초하려 했던 베르나르에게 있어 '내부환경'이라는 추상적 개념은 역설적으로 필요했던 것인지 모른다.

베르나르가 외부환경으로부터 독립적으로 내부환경을 유지하려는 생리학적 의미에서 '적응'이라는 개념을 사용했을 때, 그는 피터 노웰이 '암세포의 복제적 진화'라는 개념을 고안했을 때와 정확히 같은 일을 하고 있었던 것이다. 다른 말로 바꾸자면, 베르나르와 노웰 모두 다윈이 사용한 '적응'이라는 개념을 진화론적 맥락과는 무관하게 차용한 것이다. 베르나르는 '적응'이라는 개념을 외부환경의 교란으로부터 항상성을 유지하는 내부환경의 활동이라는 식으로 이해했고, 노웰은 암세포가 개체내에서 생존경쟁을 통해 살아남는 과정을 진화라는 유비를 이용해 설명해낸 것이다. 여기서 우리는 의학에 짙게 드리워진 생리학의 그림자를 마주하게 된다.

실제로 진화의학의 궁극인적 설명과 유사한 측면을 지닌 것은 현대의학자에 속하는 그르멕의 '질병계'라는 개념이다. 한희진 교수의 설명처럼 그루멕의 '질병계'라는 개념은 “특정한 역사적 시대에서 질병들의 공시적 관계와 통시적 변화를 역사적으로 추적하는 연구를 돕기 위해 수립된 개념”으로, 질병간의 상호작용이 벌어지는 하나의 시스템을 설정한 것이다. 그르멕이 가장 많이 인용하는 것은 흑사병과 나병으로 주로 전염성 질환이다. 이미 설명한 것처럼 전염성 질환은 진화론이 다루는 군비경쟁이 가장 잘 맞아 떨어지는 분야이기도 하고, 이 분야에서 조지 윌리암스와 네세의 선구적 연구가 있기 전에도 이미 폴 이왈드와 같은 의학자에 의해 진화의학적 설명이 시도된바 있는 것이다.

그루멕은 흑사병과 나병이 치료법의 개발 이전에 소멸한 역사적 이유를 추적하면서 각 질병들의 관점에서 벌어진 생존경쟁을 밝히고 있다. 예를 들어 나병은 결핵의 증가와 함께 생존경쟁에서 뒤쳐진 결과 자연적으로 소멸했다.

현대의학의 임상적 실천 속에서 진화의학의 가능성

비록 인문학자인 한희진 교수가 날카로운 안목으로 진화의학과 전통의학의 갈등을 바라보기는 했지만, 베르나르 이후 눈부신 발전을 거듭해온 서구 전통의학을 마주하지 않은 채, 단순히 '내부환경'이라는 개념을 차용한다고 해서 진화의학이 발전할 수 있는 것은 아니라고 생각한다. 또한 그루멕의 '질병계' 개념도 전염성 질환을 제외하고는 적용이 쉽지 않으며, 일반적으로 진화의학이 제안하는 비현실적인 해결책과 크게 다를 바 없는 해결책을 내어놓을 뿐이다.

▲ 김우재 UCSF 박사후 연구원

따라서 중요한 것은 개념적 이해가 아니다. 철저하게 실용적인 학문인 의학의 특성을 이해하고, 단순히 개념의 통합이 아니라 임상에서의 실천을 통해 진화의학이 서구의 현대의학에 기여할 수 있는 바를 찾아봐야 하는 것이다.

필자는 베르나르의 '내부환경' 개념보다는 보다 현대의학자들이 기대고 있는 피터 노웰의 '암세포의 복제적 진화'라는 개념이 현대 암이라는 질병의 연구와 어떻게 구체적으로 관계를 맺고 있는지를 통해 진화의학의 가능성을 타진해 볼 것이다. 그리고 이러한 과정 속에서 우리는 다시 한번 어쩔 수 없는 두 학문간의 큰 갈등과 '진화'라는 개념을 두고 벌어진 오해를 재확인할 수 있게 될 것이다.

스웨덴 왕립과학아카데미 노벨상위원회는 3명의 분자생물학자들이 ‘2009 노벨 화학상’을 공동으로 수상하게 되었다고 7일(한국시간) 발표했다.

영예의 주인공은 영국 MRC분자생물학연구소의 벵카트라만 라마크리슈난(Venkatraman Ramakrishnan) 박사, 미국 예일대의 토머스 스타이츠(Thomas A. Steitz) 교수, 그리고 이스라엘 바이츠만연구소의 아다 요나트(Ada E. Yonath) 박사 등이다. 이들은 세포 내 기관인 리보솜의 3차원 입체구조를 밝혀낸 공로로 상을 받았다.

▲ 올해 노벨 화학상 공동수상자들. 왼쪽부터 라마크리슈난 박사, 스타이츠 교수, 요나트 박사.  ⓒNobelprize.org

‘단백질 공장’ 리보솜의 구조를 ‘X선 결정 기술’로 포착

리보솜(ribosome)은 세포 안에 존재하는 기관으로, DNA의 유전정보를 단백질로 합성해내기 때문에 ‘단백질 공장’으로도 불린다. DNA에 담긴 유전정보를 RNA라는 전달체가 리보솜에게 넘겨 단백질이 만들어진다.

RNA에는 tRNA, mRNA, rRNA가 있는데, 리보솜은 그중 tRNA와 rRNA를 만나게 함으로써 단백질 합성을 유도한다. 그러므로 리보솜이 제 기능을 발휘하지 못하면 단백질 합성에 문제가 발생해 인체에 여러 가지의 생체 부적합 반응이 일어난다. 질병이나 기형이 생기는 것이다.

리보솜은 모든 생명체의 세포에 존재한다. 세균 또한 리보솜의 활동이 저하되면 생명을 유지할 수 없다. 항생제는 세균의 세포 내 리보솜 활동을 억제하는 원리에 의해 작용한다.

세 과학자는 항생제가 세균 내 리보솜의 기능을 억제하는 모습을 'X선 결정 기술(X-ray Crystallography)'을 이용해 입체적으로 포착해냈다. 스웨덴 왕립과학아카데미는 “항생제 관련연구 및 개발에 큰 기여를 했다”며 선정 이유를 밝혔다.

분자 차원에서 유전자와 생명현상을 연구하는 분자생물학

모든 유기체 안 내부 전체에는 유전자 분자가 있다. 이들은 어떻게 인간, 식물이나 박테리아가 모양을 나타내고 기능을 하는지에 대한 청사진을 가진다. 그러나 유전자 분자는 수동적이기 때문에 리보솜이 없으면 생명도 발현되지 않는다.

청사진은 리보솜의 역할에 따라 생명체로 발현된다. 리보솜은 유전자 내 정보에 기반해 단백질을 만든다. 산소를 전달하는 헤모글로빈, 면역계의 항생물질, 인슐린과 같은 호르몬, 피부의 콜라겐, 당을 분해하는 효소 등이 그것이다. 체내 수천 개의 단백질 중 수십개는 각기 다른 형태와 기능을 가지고 있으며, 화학적 단계에서 생명을 만들고 제어한다.

분자생물학(molecular biology)은 이러한 생명현상을 DNA의 구조와 기능을 중심으로 분자 차원에서 설명하는 생물학의 한 분야다. 1953년 생물학자 제임스 왓슨(James Watson)과 물리학자 프랜시스 크릭(Francis Crick)이 DNA의 이중나선 구조를 발견하면서 관련연구가 활발해졌다. 이후 생화학, 유전학 등과 병합되며 현대 생물학의 근간을 이룬다.

▲ 수상자들이 그린 리보솜 3차원 지도  ⓒAda Yonath

새로운 항생제 개발의 문을 연 3인의 공동수상자

미국 국적의 라마크리슈난 박사는 1952년 인도에서 출생했으며, 미국 오하이오 주립대에서 박사학위를 받은 후 현재 영국 캠브리지 소재 MRC분자생물학연구소에 소속되어 있다.

스타이츠 교수는 1940년 미국 위스콘신주에서 태어나 하버드대에서 분자생물학과 생화학 박사 학위를 받았다. 현재 예일대 하워드 휴즈 의학연구소(Howard Hughes Medical Institute)에서 석좌교수로 재직 중이다.

1964년 이후 첫 노벨 화학상 여성 수상자인 요나트 박사는 1939년 이스라엘에서 태어났다. 바이츠만연구소(Weizmann Institute of Science)에서 ‘X선 결정기술’ 분야로 박사학위를 받았고, 관련 연구로 수많은 화학상을 받은 바 있다.

세 수상자에게는 1천만 스웨덴크로네, 한화로 약 17억 원의 상금이 3분의 1씩 나눠 지급된다. 시상식은 12월 10일 스톡홀름에서 열린다. 노벨상은 5일 생리·의학상과 6일 물리학상 발표에 이어 앞으로 8일 문학상, 9일 평화상, 12일 경제학상 발표를 앞두고 있다.

융합이 있는 풍경 올해 들어 국내 연극의 메카 대학로에 부는 바람이 예사롭지 않다. 외면을 넘어 금기시되어 왔던 과학연극이 무대에 오르기 시작한 것.

본디 연극과 과학이 어울리는 관계가 아니란 점을 감안하면 이는 문화계와 과학계 양 쪽 모두 놀랄 일이 아닐 수 없다. 사실 이성을 토대로 자연의 진실에 접근하는 과학자의 세계와 감성을 무기로 대중과 호흡하며, 인간의 진실에 다가서는 연극계는 지금까진 특별히 만날 필요가 없었다.

▲ 전 세계 30개국에서 공연된 과학연극 '코펜하겐'

이런 이유 때문일까? 혜화동 대학로 연극가는 과학연극의 불모지와 같았다. 상업적 재미를 소재로 하는 연극들이 판을 치는 가운데 연인들 간의 사랑 또는 남녀의 불륜, 정치나 사회 문제의 풍자 등을 다룬 블랙코미디 등이 대세를 이루고 있는 연극판에 과학 소재는 낄 자리조차 없었다.

그러나 21세기 들어서 조금씩 변화의 조짐이 나타나기 시작했다. 이성과 감성의 만남, 과학과 예술의 접목 등 기존의 상식을 깨는 융합문화가 탄생한 것. 변화와 트렌드에 민감한 연극계는 이를 누구보다도 빨리 수용했고, 두 분야는 빠르게 정전기적 인력으로 서로를 끌어당겼다.

과학계는 과학대중화를 위해서, 또 진부한 소재로부터 비상구를 찾던 연극계 역시 그동안 터부시해왔던 과학 소재를 필요로 했다. 그 결과, 과학과 연극은 무대에서 만나기 시작했는데 그 소용돌이의 진원지가 바로 문제작 ‘코펜하겐’이다.

2차 세계대전이 한창인 1941년 9월 독일이 점령 중인 덴마크의 코펜하겐에서 두 과학자가 만났다. 노벨상을 받은 세계적인 원자물리학자 ‘닐스 보어’의 집에 독일의 핵분열 프로그램을 이끌던 천재 핵물리학자 ‘베르너 하이젠베르크’가 찾아온 것.

닐스 보어는 덴마크 물리학자지만 유태인 출신, 하이젠베르크는 유럽을 제패한 나치 독일의 촉망받는 핵물리학자. 당시의 사회 분위기를 볼 때, 이 둘의 만남은 그 자체가 예사롭지 않았다. 더군다나 이들은 보어의 아내 마그리트를 가운데에 놓고, 인류 멸망과 직결된 엄청난 학술적 대화를 나눈다.

연극 ‘코펜하겐’을 쓴 영국의 극작가 마이클 프레인은 이 작품을 통해 핵폭탄을 만들며, 경쟁했던 미국과 독일 물리학자간의 고뇌와 갈등 그리고 과학자에 대한 인류사회의 오해와 진실을 다룬다.

▲ 두 천재 물리학자 닐스 보어와 하이젠베르크의 만남

21세기 융합의 시대에 달라지는 진실

1998년 영국에서 초연된 후, 전 세계 30개국에서 공연될 정도로 히트한 이 작품은 국내에서도 큰 성공을 거두었고, 이 연극을 국내에 도입, 연출까지 맡은 이가 바로 극단 청맥의 윤우영 대표다. ‘코펜하겐’의 성공, 아니면 융합문화의 시대적 조류 탓일까?

윤 대표는 한국과학창의재단 융합프로젝트의 지원을 받아 다시 한 번 과학연극에 도전한다. 그 작품이 바로 다윈 탄생 200주년, ‘종의 기원’ 출간 150주년이 되는 해를 기념해 만든 과학연극 ‘생명의 나무, 다윈’이다. 오는 10월 26일 미마지 아트센터에 첫 무대가 오른다.

학술대회를 준비하던 연구원들이 ‘종의 기원’ 출간에 대한 발표시점을 두고 생긴 의문점에서부터 연극은 시작된다. “왜 20년 동안 ‘종의 기원’ 출간을 미루었는가?”에 대한 다양한 의견 제시와 함께 다윈이 탐험했던 삶의 발자취를 따라가며 그 의문점에 대한 해답을 찾아나가는 줄거리다.

줄거리가 암시하듯, 연극 ‘다윈’의 주제는 ‘코펜하겐’보다 더 파격적이다. 신(神)의 존재에 정면으로 맞서는 ‘종의 기원’ 출간은 원자폭탄보다 더 강력하게 인류사회를 뒤흔든 사건이었기 때문이다. 이 작품의 대본을 직접 쓰고, 연출, 기획까지 담당한 그는 “1년의 기획 기간 동안 다윈과 관련된 수많은 책을 읽으면서 스스로 다윈의 입장이 되보기 위해 노력했다”고 인터뷰에서 밝혔다.

연극 ‘다윈’에 거는 그의 집념이라기 보단 연극인이 바라본 과학자의 고뇌 그리고 엄청난 과학적 사건을 둘러싼 진실과 오해에 대한 결론을 내리기가 쉽지 않았다는 말일 수 있다. 연극 ‘다윈’에서는 평생을 바친 ‘종의 기원’ 출간을 20년이나 망설인 다윈의 인간적 고뇌와 출간을 둘러싼 역사적 오해와 진실을 다룬다.

200년 전 ‘종의기원’이 출간되자 당시의 사회는 엄청난 오해와 편견으로 그를 바라봤다. 기독교가 지배하고, 융합문화는 커녕, 과학연극조차 없는 당시의 사회적 분위기로선 어쩌면 당연한 것이었는지도 모른다.

그러나 우리가 사는 21세기는 다윈이 살던 200년 전과는 분명히 다르다. 과학과 예술이 융합하고, 과학연극을 통해서 과학자의 세계를 재조명할 수 있는 새로운 문화가 있다.이 시대에 사는 우리들은 얼마나 달라진 시각으로 다윈과 관련한 오해를 풀 수 있을까? 첫 무대가 오르는 10월 26일 이 질문의 대답을 스스로 찾을 수 있다.

- 극단 청맥 윤우영 대표 인터뷰 -

▲ 연극 '다윈'을 기획한 극단 청맥의 윤우영 대표

- 2009년 융합문화사업 지원과제의 신청 계기는

우리 극단 청맥은 융합문화사업 지원과제가 시작되기 이전부터 연극 ‘다윈’에 대한 작업을 미리 준비하고 있었다. 대본을 만드는 동안에 이 융합과제가 있다는 소식을 들었다. 과학연극이 제작되고 있는 최근의 추세를 볼 때, 혹시나 이 다윈이란 작품도 지원을 받을 수도 있다는 생각을 갖고, 신청한 결과, 지원을 받게 돼서 기쁘다.

- 이번 과제에 대해 간략한 설명을 하면

올해가 다윈의 탄생 200주년, ‘종의 기원’ 출간 150주년이 되는 해다. 이를 기념하기 위해 세계 각국에서 다윈에 대한 영화 등이 제작되고 있다. 반면에 우리나라 국민들 가운데도 일반인들 중엔 다윈에 대해 잘 모르는 분들이 많다. 그래서 그런지 진화론에 대한 오해가 있고, 한쪽에선 극진적인 진화론자들이 너무나 무신론적으로 다윈을 밀어붙이는 경향도 나타난다. 우리 청맥은 이 작업을 진행하면서 과학자 다윈의 이야기가 많이 왜곡되어 있다는 사실에 착안, 다윈의 진정한 모습을 찾아야겠다고 생각했다. 그것이 이 작품의 동기라고 할 수 있다.

- 지원과제를 통해 나타내고 싶은 ‘융합문화’와 그 뱡향성 그리고 향후 전망에 대해서 한 말씀

나는 과학연극을 하면서 과학이 철학과 예술 등과 밀접한 관련이 있다는 것을 알았다. 실제로 연극에선 과학적인 부분이 모두 가미된다. 무대 설치, 조명 등 많은 영역이 과학기술에서 영향을 받고 있기 때문에 이런 융합문화 지원체계가 더 많아져야 한다고 생각한다.

아울러 많은 사람이 과학이라고 하면 무조건 딱딱하기 때문에 먼 나라의 이야기처럼 생각되는데 과학과 예술의 만남을 통해 과학을 더욱 친숙하게 만들고, 한편으로 과학기술을 예술 분야에 접목시켜서 기술적 발전의 혜택을 볼 수 있으면 좋겠다.

- 지원과제 책임기관의 그동안의 활동과 향후 계획은

2002년 각 분야의 전문가들이 모여 만든 극단 ‘청맥’은 정극의 중요성을 외치며, 한국연극의 탄탄한 기본기를 만들기 위해 모였다. 특히 2007년부터는 역사의 새로운 비전을 제시하기 위해 역사인물 재조명 시리즈를 기획, 공연하고 있다. 또 과학연극에도 관심을 쏟고, 좋은 연극, 의미 있으면서도 재미있는 연극을 만들 계획을 갖고 있다.

- 융합문화의 중요성과 국가의 창의적 역량을 연결시킨다면

요즘 들어 컴퓨터 그래픽(CG)이 영화에 많이 접목된다. 이는 우리 연극계도 마찬가지의 현상이다. 최근의 관객들은 눈이 상당히 높아져서 단순한 무대로는 재미없어 하기 때문이다. 지금은 무대장치도 거의 컴퓨터로 조정하고, 아주 입체적으로 돌린다. 이렇듯 연극 무대에서조차도 창의성이 많이 활용된다. 우리 연극 쪽에서도 과학기술을 더 많이 연결해서 더욱 더 창의적인 무대가 될 수 있는 창의적 역량이 필요하다고 생각한다.

미르(miR) 이야기 앞에서 진화의학의 실천적 측면이 의학이라는 학문 내부에만 머물지 않는다는 점을 여성암의 증가라는 예를 통해 살펴보았다. 진화의학의 실천적 방점은 질병에 대한 진화적 이해가 깊어질 수록 더욱 광범위한 사회적 합의가 요구된다는 면에 있다. 여성암의 예는 결혼 및 출산이라는 문화적 측면을 요구했지만, 진화의학적 이해는 그보다는 더욱 쉬운 합의만으로 많은 질병에 대한 근본적 치료를 가능하게 할 수도 있다.

이미 설명했듯이 당장 환자를 치료해야 하는 의사들에게 진화의학적 이해는 의학의 실천적 사용과 거리가 멀다. 이는 단순한 학문적 거리의 문제만은 아니다. 의사집단이라는 이익단체의 금전적 수지타산이 진화의학의 궁극적 문제해결과 부딪히는 측면이 분명히 존재한다.

알러지와 아토피, 진화의학과 예방의학

▲ 홍적세에서 적응했던 우리 조상들에게 기생충은 생존을 위협하는 문제였고, 우리 몸은 이에 대응하기 위해 IgE를 이용한 면역체계를 진화시켰다. 문제는 선진국으로 갈 수록 이제 대부분의 어린 아이들이 구충제를 복용하고, 깨끗한 환경에서 자라기 때문에 더 이상 기생충에 노출되지 않는다는 데 있다.

예를 들어, 진화의학은 아토피 혹은 알러지와 같은 질병이 선진국의 도시 청소년들에게서 자주 발생하는 점에 주목한다. 다양한 종류의 항체 중 IgE 체계에 의해 발생하는 알러지와 아토피에 관한 가장 신빙성 있는 이론은 '위생가설(Hygiene Hypothesis)'이라는 이름으로 불린다. 위생가설은 면역계의 성장을 위해서는 세균을 포함한 외부 환경으로부터 자극이 필요하며 그렇지 못할 경우 면역계에 문제가 생겨 아토피, 알러지 등과 같은 질환이 발생한다는 주장이다. 현재까지 밝혀진 의학적 사실에 따르면, IgE 체계는 주로 기생충에 대한 방어기제로 진화한 것으로 생각된다. 홍적세에서 적응했던 우리 조상들에게 기생충은 생존을 위협하는 문제였고, 우리 몸은 이에 대응하기 위해 IgE를 이용한 면역체계를 진화시켰다.

문제는 선진국으로 갈 수록 이제 대부분의 어린 아이들이 구충제를 복용하고, 깨끗한 환경에서 자라기 때문에 더 이상 기생충에 노출되지 않는다는 데 있다. 우리 몸은 200만년 동안 어린 시절 반드시 기생충의 공격이 있을 것이라 예상하고 IgE라는 강력한 면역체계를 구비해 두었는데, 이제 그렇게 진화한 우리의 몸이 더 이상 기생충과 만날 기회조차 없게 되어버린 것이다. 위생가설은 바로 이 역설에 주목한다. 새로운 환경과 오래된 몸이라는 부적응이 알러지와 아토피의 주된 발병요인이라는 설명이다.

가족이 적어지고 지나칠 정도로 위생적인 환경 아래에서 면역체계는 어린 시절에 질병이나 더러운 환경에 도전을 받지 않기 때문에 신체의 자연적인 방어체계가 꽃가루 등 작은 물질에도 과민 반응을 하게 될 수 있다. 알러지를 연구하는 면역학 자들은 도시와 농촌, 선진국과 후진국 간의 비교연구를 통해 먼지가 많고 비위생적인 환경에 사는 아이일수록 천식 등과 같은 알레르기 질환에 적게 걸린다는 사실을 밝혀냈다. 이 사실을 토대로 해서 위생가설이 탄생했다.

집 안팎에 떠도는 먼지에는 내독소가 있다. 내독소는 세균의 세포벽에 들어 있는 일종의 독소로 사람과 가축의 대변에서 많이 발견된다. 이것이 면역계를 자극하여 천식 등을 일으키는 알러젠에 대한 방어력을 만들어 준다. 한번에 많은 양의 독소가 피부에 닿으면 유해하지만 적은 양을 자주 접촉하면 백신과 같은 효과를 발휘하게 된다. 따라서 어릴 때 내독소에 많이 노출된 아이는 내독소에 대한 면역체계가 활성화돼 알레르기가 잘 생기지 않는 데 반해 평소 깨끗한 실내환경에서 생활한 도시 아이들은 성장 후에 사소한 먼지에도 민감하게 반응하는 알레르기 체질이 될 수 있다.

위생가설은 아직 대규모 역학조사와 세밀한 검증과정이 더 필요하지만 가정의 청결도에 비례해 천식과 아토피 발생률이 급상승한 사실 등 이를 뒷받침하는 증거들은 산적해 있다. 위생가설은 우리의 아이들은 약간만 덜 청결하게 키우면 알러지와 아토피 등에 투입되는 막대한 의학적 비용이 경감될 수 있을 것이라고 말한다. 위생가설이 맞는다면, 적절한 사회적 합의에 의해 우리는 현대 아동들을 괴롭히는 이러한 치명적 질병들을 조기에 적절히 예방할 수 있게 된다.

다윈의학에 관한 그들의 저작에서, 윌리암스와 네세는 알러지와 아토피, 그리고 천식 등에 대한 설명으로 위생가설 대신 마지 프라핏이라는 학자의 '적응 가설'에 힘을 실어주었다. 적응주의자인 윌리암스에게 마지 프라핏의 가설이 더욱 매력적인 것으로 보였을지는 모르지만, IgE 체계가 꽃가루나 먼지 등의 독소에 대항하기 위한 예비 반응으로 진화했다는 프라핏의 이론은 문명화된 원시부족에 대한 민속지적 연구나, 도시와 시골을 비교한 여러 의학적 논문들에서 나타난 결과들을 제대로 설명하지 못한다.

1991년의 저작에서, 윌리암스와 네스는 프라핏의 이론을 지지하면서 기생충 가설을 보조적으로 동원하고 있다. 하지만 필자는 그 반대의 경우가 훨씬 적절하다고 생각한다. 최근의 의학사적 연구는 기생충의 감소는 분명히 알러지의 증가와 강한 상관관계에 놓여 있음을 극명하게 드러내어 주고 있다. 이러한 연구로는 남태평양의 산호섬인 마우키를 연구한 에릭 오키슨(Eric Ottesen)의 연구가 유명하다. 1973년 주민의 3%만이 알러지를 나타냈던 이 섬의 알러지 환자 수는 1992년 15%까지 증가했다.

오키슨의 이러한 연구결과 이외에도 상식적으로 꽃가루에 의한 효과가 더욱 극명해야 할 시골에서 자란 아이들에게는 알러지나 아토피가 도시 아이들에 비해 미미할 정도로 적다는 점이 알러지 반응에 대한 윌리암스와 네스의 이론에 재고를 요청하게 만든다. 이미 언급했듯이 프라핏의 알러지에 관한 적응 가설은 범적응주의에 의해 도출된 과도한 결론이고 근접원인인 생리학적 원인을 궁극인으로 끌어올리기 위해 지나치게 과대한 상상력을 동원했다는 느낌을 지울 수 없다.

인류는 지상에 정착한 모든 척추동물의 후손이고 개화식물은 이미 수천만 년 전부터 우리와 함께 했다. 만약 꽃가루와 같은 독소에 의한 위협이 그렇게도 치명적인 것이었다면 왜 포유류만이 이러한 흔적을 가지고 있을까? 포유류의 체온은 운동성과 환경에 대한 항상성이라는 이득을 주었지만 이로 인해 기생생물들에게 너무나 좋은 환경을 제공하게 되었다. 경제적 효용성 원리다.

이러한 군비경쟁은 엄청난 선택압으로 기능했을 것이고 우리는 IgE 체계를 비롯한 복잡한 면역체계를 개발하게 된 것이다. 이처럼 복잡해진 면역체계로 인해 누리는 이득에도 불구하고 우리는 이로 인한 짐을 필연적으로 짊어지게 되어 있다. 자가면역질환이나 염증이 좋은 예가 된다. 알러지나 아토피도 이러한 짐의 일부다. 그리고 실제로 면역학자들은 위생가설을 토대로 알러지나 아토피 뿐만 아니라, 제1형 당뇨병 및 다양한 질병과의 연관성을 진지하게 연구 중이다.

진화의학의 실천적 난제: 알러지의 경우

아마도 진화의학을 의학적으로 실천하려고 할 때 우리가 조심스러워야 하는 이유가 여기에 있을지 모른다. 어떤 이론 혹은 가설을 선택하느냐에 따라 해결책이 180도로 바뀔 수 있기 때문이다. 의학은 본질적으로 인간의 목숨을 다루는 실용학문이다. 따라서 의사들은 언제나 조심스럽게 마련이다. 또한 과학의 본질상 이론이나 가설은 임시적이고 새로운 실험결과들에 의해 언제든 뒤집힐 수 있는 운명을 가진다. 결국 진화의학이 제시하는 이론과 가설을 의학적으로 적용하기 위해서는 여러 치료제들이 임상적으로 실용화되기 위해 거치는 단계적 절차들이 필요하다. 의사들은 임상실험의 결과들과 여기서 파생된 통계적 수치들로 판단한다. 진화의학이 그러한 수치들을 제시할 수 없다면, 의사들에게 진화적 이해를 받아들이도록 만드는 데 실패할 수 밖에 없다.

▲ 진화의학의 실천적 측면을 진지하게 고려해본 학자라면, 그것이 단순히 의학이라는 진화론과는 다른 전통을 지닌 학문으로부터 기원하는 것이 아님을 깨달아야 할 것이다. 진화의학의 실천을 위해서는 학문적 갈등이라는 인식론적 설명을 넘어, 진화의학이 의도하는 질병의 궁극적 치료가 얼마나 민감하게 사회적 측면과 맞닿아 있는지를 인식할 필요가 있다.

진화의학은 알러지와 아토피와 같은 질병이 새로운 환경과 오래된 몸의 갈등으로 빚어진다는 점을 알려준다. 그리고 우리의 오래된 몸을 우리들의 선조들이 적응해 온 환경에 두는 것으로 이러한 문제가 간단히 해결될 수 있을 것이라고 예측한다. 그 해결책의 구체적인 방안은 다양할 수 있겠지만 원칙은 단순하다. 어린아이들의 면역체계가 형성되는 기간에 우리의 몸이 기생충에 감염된 것처럼 속이고, 우리의 아이들이 지나치게 청결한 환경에서 성장하지 않도록 하라는 것이다. 또한 어린아이들의 면역체계 형성에 필수적인 모유를 권장하는 것이 진화의학이 제시하는 해결책의 원칙이다.

이러한 진화의학의 해결책은 최근의 생태주의자들이 제시하는 주장과 크게 다르지 않다. 생태주의자들이 우리에게 적당히 더럽게 살라고 권고하는 것의 경험적 근거가 어디에 있는지는 모르지만, 진화의학적 탐구의 결론도 생태주의자들의 결론에 도달했다. 문제는 이러한 해결책의 제도적 개선을 위해 의사들의 힘이 필요하다는 점이다. 의사들에게 진화의학 혹은 생태주의자들의 주장이 먹히기 위해선 의사들이 납득할 만한 임상적 결과가 필요하다. 하지만 문제가 여기에서 끝나는 것은 아니다.

의사들이 이익집단으로 기능하고 있는 현대사회에서 천문학적인 비용을 차지하는 알러지와 아토피 같은 질병에 대한 치료제 시장은 무시할 수 없는 욕망의 샘이다. 서로 다른 학문적 발전을 겪어 온 의학과 진화학의 인식론적 갈등이 실제로 충돌하는 지점은 이와 같이 경제적/현실적 영역이 될 수 있다. 알러지와 아토피를 궁극적으로 치료하기 위한 예방의학적 실천은 의사들에게 임상적 경험증거를 충분히 획득하지 못한 불확실한 처방일 수 있지만, 궁극적으로 그러한 해결책은 의사들의 이익에 도움이 되지 않는다. 의사들뿐 아니라, 제약회사들에게도 그러한 해결책은 손해다. 진화의학적 이해와 그 실천의 문제는 이렇듯 단순하지 않다.

따라서 진화의학의 실천적 방점은, 예방의학에 대한 투자, 의사와 제약회사들이 눈 앞의 돈벌이에서 벋어나 진심으로 국민의 건강을 돌볼 수 있도록 만드는 제도의 개선에 있다. 그러한 노력의 시작은 아주 작은 실천, 즉 진화의학이 아주 잘 들어 맞는 청소년 비만이나 아토피 혹은 알러지 등에 대한 실증 연구에 당장 착수하는 것, 이를 통해 데이터를 확보하고 천문학적 치료비가 투입되는 청소년 질병을 사전에 예방하는 것들이 되어야 한다. 진화의학에 관심이 있는 의사들이라면 의사들이 가진 권력의 힘을 이용해 이를 사회적으로 정당한 곳에 사용해야 한다.

진화의학의 실천적 적용: 네 가지 측면

지금까지 살펴본 진화의학과 의학적 실천의 문제를 토대로 이해한다면, 진화의학의 적용이라는 문제가 단순히 진화론과 의학의 갈등이라는 학문적 충돌로만 이해될 수 없음이 분명해졌을 것이다. 진화의학과 전통적 서구의학의 갈등은 다음과 같은 네 가지 측면에서 이해되어야 한다.

첫째, 박물학적 전통에서 기원해서 발전한 진화론과, 생리학적 전통에서 많은 세례를 받은 의학은 두 개의 생물학적 전통이 갈등해 온 역사를 그대로 답습한다. 진화론이 다루는 궁극인적 설명은 실험의학이라는 전통을 중시하는 생리학적 전통 속의 의사들에게는 '그저 그런 이야기' 혹은 증거가 불충분한 가설로 받아들여질 수 있다. 이러한 학문적 갈등이 진화의학이 극복해야 하는 첫 번째 장벽이다.

둘째, 진화론과 의학의 갈등은 단순히 학문적 갈등으로만 환원되는 것이 아니다. 진화의학이 제시하는 해결책들은 거대산업으로 변해버린 의사-제약회사-국가의 복잡한 자본주의적 네트워크의 이익과 정면으로 충돌한다. 진화의학에 대한 연구가 진행되고 그 가설이 옳다는 것이 증명될 수록, 현대 의학자본이 환자의 치료로부터 얻는 이익은 사라진다. 진화의학적 실천은 의학적 실천보다 좀 더 궁극적이기 때문이다.

예를 들어, 진화의학에 의해 위생가설이 완벽하게 옳은 이론으로 판명되고 아주 간단한 치료제의 개발 및 근원적 원인 차단으로 알러지와 아토피의 발병률이 줄게 되면, 천문학적인 비용을 들여 개발된 제약회사의 치료제들은 그 연구개발비를 돌려받을 시장이 사라진다. 자본주의 사회에서 거대제약회사들의 투자와 몬산토와 같은 종자회사들의 투자는 철저히 손익관계에 기대고 있다. 이러한 측면에서 진화의학이 넘어야 할 장벽은 단순한 학문간의 충돌이 아니라, 사회적인 합의에 이르기 위한 전방위적인 장애물들이다.

셋째, 진화의학이 다루는 질병들과 그 실천적 영역은 전통적 서구의학이 다루는 영역과 반드시 일치하지 않는다는 사실을 주지해야 한다. 진화의학은 질병의 근원적인 치료보다는 임상적 치료에 편중되어 있는 현대의학에 예방의학적 대안으로 기능할 수 있는 가능성이 있다. 질병의 궁극인을 이해하고, 이를 제거할 수 있는 대안을 제시하는 것은 예방의학이 해온 작업이기 때문이다. 따라서 진화의학과 현대의학이 이해하고자 하는 것과 실천하고자 하는 것의 영역을 현명하게 구분지음으로서 인류의 건강을 증진하는 데 도움을 줄 수 있다. 특히 의학이라는 실용적 학문의 특징을 주의 깊게 고찰해본다면, 이론에 치중하는 진화학자들과 실천에 치중하는 의학자들 간의 갈등은 서로가 추구하는 실천의 영역을 분할하는 것으로 봉합될 수 있다.

▲ 김우재 UCSF 박사후 연구원

마지막으로 진화의학이 위와 같은 실천적 문제에 있어서의 갈등을 내포하고 있다는 점에서, 진화의학에 대한 사회적 차원에서의 이해가 필요하게 된다. 이는 진화의학적 연구결과들의 적용이 대부분의 경우 단순한 치료제의 개발을 넘어 사회적 제도의 개선과 연결되기 때문이다. 따라서 국가적인 차원의 지원과 실천이 요구된다. 진화의학의 실천적 문제를 단순히 의학 내부의 갈등과 연결시키는 것은 현실의 문제를 해결하는 데 큰 도움이 되지 않을 것이다. 거대자본으로 성장한 현대의 제약회사들과의 문제를 비롯해서 의료시장과 정면으로 충돌할 수 밖에 없는 숙명을 이해하지 못한다면 진화의학의 미래는 없다. 이론 및 가설을 넘어 풍부한 임상적 데이터들을 얻는 과정에서뿐 아니라, 이를 제도적으로 실천하는 데 있어서도 진화의학은 국가적인 차원에서의 도움이 필요하기 때문이다.

윌리암스와 네세의 선구적인 작업 이후, 진화의학에 관심이 있는 많은 의사들과 생물학자들이 연구를 계속해 왔다. 비록 필자가 제시한 것처럼 진화의학이 마주하고 있는 실천적 문제의 복잡성을 간파한 학자들은 드물었지만, 진화의학은 꾸준히 그 지평을 넓히고 있다. 분명 진화의학은 발전하고 있다. 그럼 이제, 암이라는 질병에서 진화의학은 윌리암스와 네세로부터 어떻게 진보했는지를 간단히 살펴보고, 암이라는 질병에 대한 생리학적 기원과 진화적 기원의 갈등과 조화가 진화의학자들에 의해 어떻게 이해되고 있는지 알아 본 후, 꼬마RNA들이 암의 치료에 어떻게 응용될 수 있는지에 대한 가능성을 타진해보기로 하자.

미르(miR) 이야기 1991년 윌리암스와 네세가 진화의학에 관한 개론서를 편찬할 때만 하더라도, 암의 발생에 관한 진화적 사고는 의사들 사이에 널리 퍼져 있지 않았다. 그리고 18년이 지난 지금에도 상황은 개선된 것 같아 보이지 않는다. 여전히 암이란 피할 수 없는 불길한 운명의 그림자로, 꾸준한 종합검진과 조기치료 이외에는 피할 수 있는 방법이 없는 그런 질병으로 인식되고 있다. 이젠 거의 대부분의 현대인들이 암보험에 가입하고 있지만, 여전히 우리에게 중요하고 또 절실한 것은 되도록이면 암에 걸리지 않는 것, 혹은 암을 조기에 치료하는 것일 뿐, 암 발생의 진화적 기원이 무엇이냐는 학구적인 질문은 아니다.

다윈의학의 여섯 가지 설명 범위

1991년 윌리암스와 네세는 다윈의학의 프로그램이 다루는 질병에 대한 진화적 설명의 범위를 6가지로 제시했다. 그 중 첫 번째는 '방어'로, 기침과 같이 우리 몸이 외부물질로부터의 손상에 대항하기 위해 고안해 낸 적응적 결과물을 말한다. 그들은 현대의학에서 가끔 우리 몸의 방어기제가 질병과 혼동되어 이해되고 있음을 지적한다.

예를 들어, 기침이나 재채기는 병원균이나 독소에 대한 자연적인 방어기제일 수 있는데 의사들이 기침과 재채기 자체를 질병으로 다루는 경향이 있다는 것이다. 감기에 걸렸을 때 열이 나는 현상이 병원균에 의한 것인지, 혹은 병원균을 몸에서 제거하기 위해 우리 몸의 방어체계가 작동하는 것인지를 구분하는 일은 매우 어렵다. 이러한 차이를 적절한 수준에서 구분하고 치료에 적용하는 것이 다윈의학이 현대의학에 던지는 메시지 중 하나다.

두 번째 주제는 '감염'이다. 전염병학자 폴 이왈드가 숙주와 기생체 간의 진화적 군비경쟁에 관심을 가지게 되었던 이유가 바로 여기에 있다. 인류는 진화과정에서 수 많은 기생체들과 군비경쟁을 치러왔으며, 그 흔적은 우리의 유전체에 고스란히 새겨져 있을 것이라는 게 다윈의학의 예측이다.

세 번째 주제는 '새로운 환경'이다. 윌리암스와 네세는 이 주제를 우리가 '현대사회에 내동댕이쳐진 석기시대인'이라는 말로 요약한다. 홍적세의 아프리카에서 200만년 동안 진화한 우리의 몸이, 진화적 역사의 관점에서 보면 극히 최근에 이루어진 문명의 급속한 진보로 인해 창조된 현대인의 생활습관과 마찰을 일으킨다는 것이다. 구석기 시대인의 몸을 지닌 채 태어나는 우리의 몸과, 구석기 시대인의 생활환경과는 판이하게 다른 현대 문명 사이의 괴리에서 나타나는 부적응이 많은 질병의 원인이 된다.

▲ 윌리암스와 네세는 1991년의 저작에서 알러지와 아토피에 대한 가설로 마지 프라핏의 '적응 가설'을 선호했다. 하지만 면역학자들의 연구는 알러지가 기생충에 대항해 진화한 우리 몸의 IgE 체계가 항원이 사라지면서 과도하게 반응하는 것이라는 '위생 가설'을 지지한다. 진화의학의 적용은 실용적인 학문인 의학이 가진 조심스러움을 극복해야 한다. 그것이 이론중심적인 진화학과 실험중심적인 의학 사이에 내재하는 학문적 갈등의 한 축이다.

네 번째 주제는 '유전자'다. 윌리암스는 개체를 중심으로 연구되던 자연선택의 단위를 '유전자'로 끌어내린 장본인이기도 하다. 다윈의학에 그의 '유전자 선택설'을 적용시키기 위해 그는 홀데인(J.B.S Haldane)과 메다워(Peter Medawar)의 노화와 유전자에 관한 논문들을 기반으로 ‘부정적 다면 발현(negative pleiotropy)'라는 개념을 제시했다. 유전자가 '다면적'이라는 뜻은, 하나의 유전자가 여러 가지 표현형의 발현에 영향을 미친다는 뜻이다. 예를 들어, 젊은 시절에는 큰 이익을 주기 때문에 선택된 유전자가 노년기에 접어들면서 우리 몸에 해로운 영향을 미치는 경우가 있다. 우리의 유전체 속에 들어 있는 유전자들 중 일부는 노년기에 이르러 분명 우리의 몸에 해가 될 것이 분명함에도 불구하고 제거되지 않고 선택된다.

윌리암스의 부정적 다면 발현은 '노화(aging)'라는 현상을 설명하기 위해 고안되었고, 노화와 관련된 유전자와 질병들에 관한 진화적 설명에 가장 잘 적용된다. 뒤에 설명하겠지만, 암이라는 질병도 노화와 관련되어 있기 때문에 '다면 발현'은 암의 진화적 설명을 이해하는 데에도 필수적인 개념이 된다.

다윈의학이 다루는 유전자라는 존재의 성격은 한 마디로 역설적이라고 규정할 수 있다. '다면 발현'처럼 한 유전자가 우리에게 착할 수도 나쁠 수도 있다. 또한 다윈의학의 두 번째 주제인 '새로운 환경'에 유전자를 대입해 보면, 어떤 유전자는 과거에는 전혀 해롭지 않다가 새로운 환경을 만나 질병을 유발할 수도 있다. 마지막으로 유동인자에 대한 연구에서 살펴보았듯이, 어떤 유전자들은 개체의 안위는 돌보지 않은 채 자신의 복제에만 신경을 쓰기도 한다.

다윈의학의 다섯 번째 주제는 '설계상의 절충'이라 불린다. 이 개념은 '얻는 것이 있으면 잃는 것도 있다' 혹은 '세상에 공짜는 없다'라는 말과 통한다. 자연선택에 의해 보존된 일부 형질들의 구조적 변화는 완벽한 설계일 수 없다. 자연선택은 눈먼 시계공이기 때문이다. 따라서 인류가 직립보행으로 인해 두 손이 자유롭게 되는 이득을 취했지만 그로 인해 인류는 척추질환으로 고통 받게 된 것이다.

다윈의학이 다루는 마지막 주제는 '진화적 유산'이다. 이 주제는 앞에서 다룬 다섯 가지 주제를 포괄하는 것으로, 우리의 몸과 유전자에 새겨진 대부분의 흔적들이 우리 조상들이 겪은 진화적 경로를 각인하고 있다는 뜻이다. 포유동물의 식도는 기관지 앞으로 나 있기 때문에 물을 마시다 질식사할 수 있는 위험이 있다. 이러한 '진화적 제한'은 포유류가 물고기 선조로부터 분기해 나오면서 어쩔 수 없이 지니게 된 진화적 유산이다. 인간의 망막에 존재하는 맹점 역시 눈의 진화과정에서 어쩔 수 없이 설계된 진화적 유산이다.

암에 대한 다윈의학적 설명

인간이라는 종에게 특히 빈번하게 발생하는 암이라는 질병 현상은 앞에서 설명한 다윈의학의 여섯 가지 설명 범위 대부분에 부분적으로 중첩된다. 그 중에서도 모든 종류의 암이 노화가 진행될 수록 발병률이 증가한다는 점, 또한 암의 발병에 유전자의 돌연변이가 직접적으로 관여하고 있다는 점, 문명의 발달로 인해 최근에 급격히 달라진 현대사회의 환경과 여전히 구석기시대인의 그것과 같은 몸과 유전자를 지닌 인류 사이에 벌어지는 부적응이 암에 관한 진화적 설명의 핵심을 이룬다. 암에 관한 다윈의학적 설명은 아래와 같이 요약될 수 있다.

1. 세포분열이라는 현상은 고도로 조직화된 메커니즘이며 반드시 오류를 동반한다.
2. 몇몇 유전자 상의 오류는 통제된 세포분열 메커니즘에 이상을 일으킨다.
3. 세포분열의 이상은 암을 발생시킨다.
4. 노화가 진행되기 이전에는 이러한 암세포들은 면역계에 의해 효과적으로 차단된다.
5. 하지만 노화는 이러한 방어체계를 총체적으로 잃는 과정이다.
6. 암에 걸릴 확률은 노화가 진행될수록 높아진다.

▲ 현대에 들어 여성암의 비율이 높아지고 있다는 것은 주지의 사실이다. 사진은 자궁경부암 수술 장면.

단세포 생물이 다세포생물로 진화하면서 세포분열을 조절하는 일은 매우 중요한 문제가 되었다. 유전자들은 본질적으로 자신의 복사품을 더 많이 후손에게 전달하고자 하는 이기적인 존재이기 때문에, 수많은 유전자들의 이기성을 효과적으로 통제하면서 세포분열을 조절하는 것은 쉬운 일이 아니었을 것이다. 또한 다세포생물에게 있어 직접적으로 자연선택에 노출되는 것은 정자나 난자와 같은 생식세포다. 적응이란 결국 생식적 적합도에 의해 결정되기 때문이다. 얼마나 많은 자손을 다른 개체들보다 더 효과적으로 생산할 수 있느냐라는 문제가 자연선택이 유일하게 고려하는 현상인 셈이다.

노화에 관한 윌리암스의 '다면 형질 발현'을 받아들인다면 암을 비롯한 대부분의 선진국형 질병들, 즉 나이가 들수록 출현빈도가 높아지는 알츠하이머, 관절염, 당뇨병 등의 질병들에 대한 진화적 설명은 다음과 같이 매우 간단하게 기술될 수 있다.

어떤 유전자가 모든 사람들을 100살에 죽여 버린다고 해도, 청년기에 아주 사소한 이득만 제공해 준다면 전파될 수 있다. 노화를 유발하는 대부분의 유전자들은 청년기에 그 유전자가 제공하는 이익 때문에 선택되었고, 그 유전자들이 노년기에 가져올 위험천만한 영향은 자연선택에 노출되지 않는다.

이 설명을 조금 더 쉽게 풀어보자. 자연선택은 생식적 적합도에 따라, 즉 더 많은 후손을 남기는 형질을 선택한다. 따라서 자연은 다른 체세포보다도 난자나 정자세포를 보존하려 노력한다. 생식세포를 유동인자로부터 보호하는 파이RNA가 강력한 증폭과정을 가지고 빠른 시간 안에 진화한 이유를 살펴보며 우리는 이미 생식세포의 중요성을 체감했다. 따라서 조로증처럼 젊은이에게 해로운 돌연변이 유전자는 자연선택이 그것을 제거하기 때문에 매우 드물게만 나타날 뿐이다. 그러나 비슷한 힘을 가진 유전자들이지만 90세 이상의 노인에게만 영향을 미치는 유전자들은 계속 살아남을 수 있다.

노화는 생식적으로 성숙한 시기를 지난 후에, 즉 성공적으로 후손을 생산한 후에 일어나기 때문에, 인생의 후반기에 해당 유전자들이 갖는 해로운 영향은 자연선택의 감시망을 피할 수 있다. 결국 진화의 과정 속에서 이런 종류의 유전자들은 유전체 속에 선택되어 누적된다. 이러한 유전자들이 유전체 속에 동일하게 존재하기 때문에, 생식기 이후에 해로운 영향을 미치는 유전자들의 영향력은 몸 전체에 걸쳐 일어날 수 있다. 자연의 입자에서 한 개체가 생식을 마치고 자손의 생존을 확보한 이후에 벌어지는 유전자의 해로운 효과는 전혀 고려할 만한 문젯거리가 되지 않는다. 결국 극단적인 경우, 연어처럼 생식을 마친 이후에 즉시 개체가 죽어버릴 수도 있는 것이다. 자연선택은 생식세포를 편애한다. 자연선택은 웰빙을 추구하는 인류의 노력을 전혀 고려하지 않는다.

다윈의학과 암치료

지금까지 1991년 윌리암스와 네세가 다윈의학을 통해 주장한 암의 발생에 관한 진화적 설명을 살펴보았다. 다시 한번 말하지만, 암에 대한 진화적 설명을 살펴보는 것과 의사들이 암을 실천적으로 치료하는 일 사이에는 피할 수 없는 괴리가 놓여 있다. 암에 관한 진화적 설명이 암의 치료에 실용적으로 도움이 되지 않는 한 이러한 괴리는 극복될 수 없다. 또한 윌리암스와 네세가 암에 관한 다윈의학적 설명을 시도하면서 우리에게 제시한 실천적 결론을 보면 이러한 괴리가 존재한다는 점을 실감할 수 있다. 진화학자들에게 있어 암이라는 현상은 인류가 진화적 역사 속에서 불가항력적으로 획득한 진화적 유산일 뿐이다. 그리고 그 설명은 실제로 암에 걸린 환자에게는 매우 냉소적인 어투로 들릴 수 밖에 없다. 사실 윌리암스와 네스가 우리에게 주는 결론은 이런 것이다.

암에 걸릴 가능성을 낮추는 또 다른 것으로 위험천만하게 사는 것이 있다. 일찍 죽어라, 그러면 암에 잘 걸리지 않을 것이다.

암이란 모든 종류의 비적응적이고 통제 불가능한 조직 성장을 통틀어 일컫는 말이다. 암은 성장과 분열 능력을 잃지 않은 어떠한 세포에서도 일어날 수 있으며, 각 세포의 암은 갖가지 개시 요인들과 억제 메커니즘의 실패 등에 의해 일어난다. 암이 의학적으로 정복되기 힘들다는 보고도 별로 놀랍지 않으며 보편적인 단일 치료법이 발견될 것 같지도 않다. 암을 반역자 세포와 숙주 사이의 경합으로 정확히 이해한다면 그에 대한 의학적 진보도 훨씬 더 빨라질 것이다.
-<인간은 왜 병에 걸리는가> 중에서

암이라는 질병이 도대체 왜 인류를 위협하고 있는지에 관한 우리의 이해는 분명히 다윈의학을 통해 명료해졌다. 현대문명의 이기로 인해 장수하게 된 인류에게 있어 암이라는 질병은 더 이상 피할 수 없는 역설적인 질병이다. 그렇다고 해서 윌리암스와 네세의 제안처럼 인간이 암에 걸리지 않기 위해 연어처럼 후손을 낳고 바로 죽어버릴 수는 없다. 다윈의학에 대한 연구는 반드시 실천적인 해결책과 함께 조화되어야 한다. 예를 들어, 여성암의 증가에 관한 다윈의학적 고려는 이러한 실천적 해결에 매우 근접해 있다.

▲ 김우재 UCSF 박사후 연구원

현대에 들어 여성암의 비율이 높아지고 있다는 것은 주지의 사실이다. 여성 생식 기관의 암 발병률은 이 여성이 그 때까지 경험한 월경 주기의 횟수에 직접적으로 비례한다. 즉 생식기관이 암에 가장 걸리기 쉬운 사람은 일찍 초경을 했으면서 폐경은 늦게 되고 월경 주기가 임신이나 수유에 의해 한 번도 중단된 적이 없는 여성이다. 과도하게 지속되는 세포분열은 암이 발생할 가능성을 높이기 때문이다.

영양상태가 좋아지면서 현대의 여성들은 과거보다 초경이 빠르고 폐경은 느리다. 또한 과거의 조상들처럼 아이를 많이 낳지도 않는다. 따라서 월경주기가 임신과 모유 수유에 의해 중단되는 기간 동안 일어나는 몸의 손상 복구 과정이 최소한으로 억제된다. 150회 정도의 월경주기를 가졌던 조상들에 비해 그보다 배는 많은 300~400회의 월경주기를 경험하는 현대 여성들에게 여성암이 빈번하게 발생하는 것은 우연이 아닌 것이다. 만약 지금처럼 영양상태가 좋은 상황에서 결혼이 늦어지는 악순환까지 겹쳐진다면 여성암의 발병율은 결코 줄어들지 않을 것이다. 그렇다고 해서 현대의 모든 여성들에게 일찍 결혼을 하고 일찍 아이를 낳으라고 강제할 수도 없는 노릇이다.

현대사회에서 성인으로 독립할 수 있는 비용이 증가하고, 결혼연령이 점점 늘어나는 현상은 여성들이 여성암에 걸릴 확률을 증가시킨다. 다윈의학이 우리에게 제시하는 통찰은 여기까지다. 그렇다면 그 해결책은 의학 혼자의 힘으로 내놓을 수 있는 것이 아니다. 새로운 환경과 오래된 몸의 갈등을 의학적으로 해결하려는 노력과 함께, 결혼이라는 제도적 비용이 경감될 수 있도록 사회의 공동노력이 요구되는 것이다. 어쩌면 다윈의학이 우리에게 제시하는 비전은 단순한 의학적 실천을 넘어 넓은 사회적 합의를 통한 인류의 복지향상에 있는 것인지도 모른다.

미르(miR) 이야기 생물학은 하나가 아니다. 생명현상의 역사적 기원을 다루는 진화생물학의 전통과, 생명현상의 기능적 기원을 다루는 생리학의 전통은 서로가 서로를 보완하고 때로는 갈등하며 발전해 왔다. 얼마 전 타계한 진화생물학자 에른스트 마이어는 생물학의 두 전통을 다음과 같이 요약했다.

생물학의 어떤 문제도 근접인과 궁극인의 동시 해결 없이는 해결되었다고 말할 수 없다. 나아가 궁극인에 대한 연구는 물리-화학적인 근접인에 대한 연구만큼이나 정당한 것이다. -에른스트 마이어(Ernst Mayr, The Growth of Biological Thought 1982)

암의 생리의학적 탐구 역사

▲ 미르에 관한 연구자들 중 상당수가 암 연구자이다. 암에 관한 진화의학적 사고를 살펴보는 것은 현대생물학자들에게 있어 암 연구가 도대체 왜 중요하며 왜 미르를 연구하는 학자들이 암 연구에 집중하고 있는지를 밝히는 데 도움이 될 것이다. 암은 인류의 숙명이며, 실용적 목적을 도외시 할 수 없는 현대 거대과학에 있어서도 숙명이다. 진화적 사고와 전통적 서구 의학의 갈등, 미르 연구와 암 연구가 중첩되는 이유를 분석하는 것은 복잡한 현대사회에서 과학이 진행되고 있는 현실을 살펴보는 데 도움이 될 것이다.

진화생물학자로서 분자생물학에 의해 생물학이 점령당하는 시기를 경험한 마이어의 우려에도 불구하고, 암에 관한 연구는 분자생물학자들과 분자생물학과 마찬가지로 근접인에 대한 연구에 집중했던 의학자들에 의해 주도되다시피 했다. 분자생물학자들은 바이러스와 세포의 분열을 연구하던 도중 종양억제인자를 발견했고, 암의 발생과정에 관한 분자적 기제를 철저히 분석하고 파고들었다. 예를 들어, 담배의 타르에 만성으로 노출될 경우 유전자에 돌연변이가 유발될 가능성이 높아진다. 세포의 증식에 관여하는 유전자에 돌연변이가 생길 경우 암세포가 발생할 확률은 높아진다. 유전자의 돌연변이가 암세포 발생의 분자적 기제라는 것이 알려지면서 의학자들은 이를 진단 및 치료에 응용하기 시작했다.

이러한 노력에도 불구하고 모든 생물학적 문제의 두 원인을 고려해보았을 때 여전히 의문은 남는다. 과연 담배와 같은 환경적 요인과 이로 인한 유전자의 돌연변이가 암의 발생에 관한 단 하나의 원인이 될 수 있는가 하는 의문이 그 하나다. 예를 들어 담배와 같은 돌연변이 유발물질에 노출되지 않는다면 사람은 일생 동안 암에 걸리지 않는가? 산업사회로 진입하면서 심각해진 공해가 현대인에게 암 발생이 빈번해진 이유라고 일반화될 수 있는가?

두 번째로, 비록 암 발생의 분자생물학적, 생화학적 기제가 완전히 밝혀진다 하더라도 여전히 우리는 왜 인간이라는 종이 암에 특히 취약한가라는 의문에 답할 수 없다. 어떻게 암과 같이 치명적인 생명현상이 이처럼 흔하게 발생할 수 있는가? 왜 전세계 여성의 십 분의 일이 유방암에 걸릴 위험을 안고 살아야 하는가? 왜 어떤 사람은 암에 걸릴 확률이 더 높은 것일까?

일생 동안 임상적으로 암에 걸렸다는 진단을 받을 위험은 세 명중 한 명 꼴로, 암은 인간이라는 종에게 매우 흔한 질병이다. 매해 천만 명이 암이라는 진단을 선고 받는다. 발병하는 암의 종류에는 차이가 있지만, 이러한 암 발생 빈도는 선진국과 후진국에서 별다른 차이가 없다. 예를 들어 후진국에는 바이러스에 의한 전염으로 발생하는 암이 더욱 빈번하다는 정도의 차이가 있을 뿐이다.

고생물학적 증거가 확실하지는 않지만, 아마도 인류는 2000년 전 혹은 그 훨씬 전부터 암에 시달려왔던 것으로 추측된다. 암 진단학은 상당히 발전했지만 우리는 암의 생물학적 발생이 지나치게 빈번하다는 점을 간과해왔다. 인류는 언제나 암이라는 질병에 노출되어 있다.

정상조직을 염색해서 현미경으로 관찰하는 조직검사에서 진단되지 않더라도, 발달한 분자생물학적 진단 기술은 언제나 우리 몸 속에 종양과 관련된 유전자에 돌연변이가 생긴 세포군이 존재하고 있다는 것을 말해준다. 비록 임상적으로 그러한 세포 하나하나가 암으로 이어지는 것은 아니지만, 암세포는 언제나 세포의 증식이 활발한 생체 조직 속에 우발적으로 생겨난다. 매일 수천 개의 돌연변이 세포가 생겨나고 사라져 간다. 우리 몸의 신비로움은 이처럼 본질적으로 불완전한 세포분열 시스템을 수십 년 동안 잘 관리한다는 데에 있다. 인간으로 태어난 이상 우리의 몸에서 암세포가 만들어지고 사라지는 과정을 막을 도리는 없다.

인간에게 있어 암이라는 숙명

대부분의 척추동물에서 암이 발생하는 것으로 알려져 있다. 심지어 쥐라기의 공룡 화석에서도 종양이 발견되었다. 몇몇 무척추동물에서도 종양이 발견되곤 한다. 초파리와 예쁜꼬마선충의 어떤 유전자들은 세포의 무분별한 증식을 억제한다. 다세포생물에게 있어, 세포들이 이룬 사회에 질서를 부여하는 작업, 즉 잘 조절된 세포분열을 벗어나는 배신자를 색출해내는 작업은 매우 중요했을 것이다. 비유적으로 말하자면, 암이란 다세포 생물의 세포들이 단세포 생물이었던 시절의 무차별적이고 이기적인 복제의 본능으로 회귀하는 과정일지 모른다.

영장류를 대상으로 한 실험은 우리와 가장 가까운 공통조상을 공유하는 일족에게는 기껏해야 1~2% 정도의 빈도로 암이 발생한다는 것을 알려준다. 하지만 영장류 및 야생동물 그리고 가축을 대상으로 한 실험 모두에서 암의 발생은 나이를 먹을 수록 증가한다는 사실은 동일하다. 흥미로운 사실은 인간에 의해 길들여져 근친교배를 거듭한 몇몇 가축들은 인간과 같은 높은 암 발생 빈도를 보인다는 것이다. 영장류와 가축화된 동물의 예는 첫째, 암의 발생이 다세포 생물의 내부 생리적 오류 기제에 녹아 있고 둘째, 늙을 수록 암 발생 비율은 증가하며 셋째, 무엇인지 알 수는 없지만 인간의 활동과 관련된 어떤 것이 우리를 더욱 암에 잘 걸리도록 만든다는 점을 보여준다.

진화 의학의 탄생

1991년 조지 윌리암스(George C. Williams)와 랜돌프 네세(Randolph M. Nesse)에 의해 체계적으로 종합된 '다윈의학(Darwinian medicine)'은 <인간은 왜 병에 걸리는가>라는 제목의 책으로 번역되었다. 진화적 사고가 다윈 한 개인에게 귀속될 수 있는 것은 아니므로, 윌리암스와 네세의 '다윈의학'이라는 명명은 '진화의학(Eviolutionary medicine)'이라는 이름으로 대체되었다. 이 글은 진화의학이 다루는 모든 측면을 개괄하기 위한 것은 아니다. 진화의학의 핵심은 인류가 지닌 몸의 기능적 장애 혹은 질병의 기저에는 부분적으로 진화적 유산이 스며들어 있다는 것을 밝히는 일이다.

▲ 1991년 진화생물학자 조지 윌리암스(우)와 의사 랜돌프 네세(좌)는 <인간은 왜 병에 걸리는가>라는 저작을 통해 진화의학의 가능성을 타진했다. 다윈 이후 진화론의 적용이 전방위적 학문에 걸쳐 영향을 끼쳤음에도 유독 의학에서만큼은 진화적 사고가 사용되지 않는 것에 의문을 품었던 윌리암스와 네세는 다양한 질병의 예들을 통해 인류의 신체에 각인된 진화의 역사를 살핀다.

윌리암스와 네세의 창조적인 작업은 분명 혁명적인 것이었지만, 진화적 사고를 의학에 적용하는 일이 쉬운 작업은 아니었다. 진화론적 사고에서 다루는 궁극인에 익숙하지 않은 의사들에게, 특히 현장에서 직접 환자를 치료하고 돌봐야 하는 의사들에게 실험적이고 통계적인 확실성을 가지지 못하는 진화의학은 그저 작은 목소리로 머물고 있었다. 부분적으로 이러한 의사들의 무관심은 의학의 패러다임이 진화생물학과는 다른 전통인 생리학의 전통에 기대고 있기 때문이다. 서양 의학은 생리학적 문제들에 천착해 왔으며, 생리학적 토양에서 성장한 분자생물학과 생화학의 세례를 받으며 급성장했다. 항생제의 발견, 백신의 발명 등과 같은 성공적 사례들은 근접인을 밝히고 이를 치료하는 서구의학의 분석적 사고가 충분하다는 것을 말하는 것으로 보였다.

물론 윌리암스와 네세의 선구적 업적 이후, 그들의 이론을 지지하는 수 많은 증거들이 쌓여갔다. 선진국에서 갈수록 심각해지는 비만을 비롯해서 심장병, 당뇨병, 여성의 폐경기 및 노화 그리고 암에 대한 연구에 진화적 사고가 스며들기 시작했다. 이러한 현대인의 질병에 우리의 진화적 유산이 녹아 있다는 것은 분명해 보인다.

진화의학과 전통적 서구의학의 갈등관계

하지만 현장에서 환자를 돌보는 의사들의 목적은 질병의 궁극인을 이해하는 것이 아니다. 의사들의 일차적인 관심은 원인이 무엇이던 간에 일단 발생한 질병을 치료하는 데 있다. 궁극인에 대한 이해가 치료에 도움이 될 수는 있다. 예를 들어 우리 조상들은 현대인들처럼 풍부한 식단을 가질 수 없었고, 주로 과일을 먹었으며 가끔 고기를 먹었을 것이라는 고고학/인류학적 증거들을 가지고 우리의 식단을 홍적세 식단으로 바꾸려는 노력이 있을 수 있다. 하지만 현대인의 식단 변화에 진화의학적 분석이 타당하다 해도, 그것이 당장 비만에 걸려 의사 앞에 앉아 있는 청소년들의 치료에 도움이 되는 것은 아니다. 진화의학적 분석은 임상치료의 영역이 아니라 오히려 예방의학에 가까운 영역에 적용될 수 있는 것이다.

또한 진화의학이 적용될 수 있는 범위도 질병마다 다르다. 예를 들어 숙주와 기생생물의 군비경쟁을 다루는 전염병학에서 진화의학은 강력한 예측력과 힘을 보여줄 수 있다. 그것이 폴 이왈드(Paul Ewald)와 같은 전염병 학자가 윌리암스나 네세와 비슷한 시기에 진화론에 관심을 갖게 된 이유다. 또 항생제 내성 박테리아에 관한 의사들의 실수는 만약 의사들이 진화의학에 조금만 관심이 있었더라면 방지할 수 있었을 사건이기도 하다. 암의 화학치료에 따른 암세포의 내성도 박테리아의 항생제 내성과 같은 기제로 작동한다. 항생제와 암 치료제는 박테리아와 암세포에게 일종의 선택압으로 작용한다. 그 영역에서는 다윈의 자연선택이 강력하게 작동하고 있는 것이다.

인간이라는 종이 특히 취약한 암이라는 질병에 대한 진화의학적 시각을 살펴보는 이유는, 수십 년 간 암 치료에 천문학적인 액수의 투자가 이루어졌음에도 불구하고 여전히 대부분의 인류가 암으로부터 고통을 받고 있다는 현실적 문제 때문이다. 2004년 미국 <포츈 Fortune>지는 "우리는 암과의 전쟁에서 졌다"는 제목으로 그 동안의 현대의학에 대한 투자에도 불구하고 현대의학이 패배했음을 공식적으로 선언했다. 이러한 시각은 대부분의 의사들이 공유하고 있으면서도 쉽사리 환자들에게 내뱉지 못하는 것이다.

나아가 인류를 지독하게 괴롭히고 있는 암이라는 질병은 환자 본인 뿐 아니라 가족들에게까지 지독한 고통으로 받아들여지게 된다. 이러한 상황에서 지푸라기라도 잡는 심정으로 많은 환자들이 대체요법을 선택하게 되며, 의사들의 입장에서도 이러한 환자의 선택을 막기엔 역부족이다. 암은 숙명처럼 우리 곁에 항상 도사리고 있다.

▲ 김우재 UCSF 박사후 연구원

진화의학적 사고가 암의 발생에 관한 더욱 풍부한 이해를 제공해주는 것은 사실이다. 그리고 암의 진화발생학에 대한 궁극적인 탐구가 암이라는 질병을 숙명처럼 짊어지고 살아야 하는 현대인에게 하나의 희망이 될 수 있다면 그것은 좋은 일이다. 문제는 진화의학적 사고가 어떻게 치료에 응용될 수 있느냐는 것이겠지만, 암과 같이 인류가 직면하고 있는 비극적인 질병에 다양한 방식으로 대응할 수 있는 하나의 전략으로서 진화의학은 탐구할만한 가치가 있다.

암에 관한 진화의학적 시각을 이곳에서 보여주는 이유는, 현대의 분자생물학자들에게 있어 암 연구라는 분야가 필수불가결한 영역이기 때문이다. 국가로부터 연구비를 지원받아야만 하는 거대과학은 어떻게든 파스퇴르의 사분면으로 올라가야 하기 때문이다. 또한 이는 미르라는 꼬마RNA에 대한 연구가 도대체 왜 암이라는 질병을 연구하는 학자들에게 각광을 받고 있는지를 이해하는 데도 큰 도움이 될 것이다. 미르를 연구하는 학자들의 대부분이 동시에 암 연구자들이기 때문이다.

우선 진화의학에 대해 조금 더 알아 본 후에, 암의 발생과 진화의학의 관계를 타진하고, 미르와 암의 발생에 관한 현재의 연구들을 살펴보기로 하자.

하늘에 떠 있는 해와 달 중에 어느 게 더 클까? 당연히 태양이라고 대답할 것이다. 그런데 이 질문을 어린 아이에게 한다면 어떤 답을 얻을까? 해라고 하는 아이도 있고 달이라고 하는 아이도 있을 것이다. 그들이 하늘에서 보기엔 둘의 크기가 별반 차이가 없기 때문이다.

▲ 하늘에 떠있는 해와 달을 한번 바라보자. 어느 게 더 큰지를 말하기에는 해와 달의 크기가 너무 비슷해 보인다.

물론 태양과 달의 실제 크기는 비교도 안 될 정도로 태양이 크다. 달이 우리의 엄지손톱만 하다면 태양은 지름이 4미터도 넘는 거대한 구이다. 태양은 달보다 400배 크다. 그런데도 우리 하늘에서는 태양과 달의 크기가 같다.

태양계에 166개 있어도 우리 달은 특별하다

이게 사실임을 확인할 수 있는 때가 바로 일식이다. 달이 태양을 완전히 가리는 개기일식일 때 가능하다. 평생 동안 지구의 어느 한 곳에서만 산다면 아마도 한번쯤은 개기일식을 볼 수 있다. 운이 좋아 아주 오래 산다면 두 번 정도도 가능하다.

어쨌건 개기일식을 관찰하면 달이 태양과 크기가 같아 완전히 덮어버리고 태양의 빛만이 달의 가장자리로 보인다. 태양의 강렬한 빛이 반지에 끼운 다이아몬드처럼 눈부시게 빛나는 다이아몬드 링만으로 보인다.

이렇게 지구 하늘에서 태양과 달의 크기가 같은 이유는 달이 400배 적은 대신 지구에 400배 더 가깝기 때문이다. 뭐 이게 무슨 특별한 이야기냐고 할지도 모른다. 그런데 우리 태양계 내 행성들 중 하늘에서 태양과 달이 크기가 같게 보이는 건 지구뿐이라면 어떨까.

우리 태양계에서 달이란 건 흔한 존재이다. 태양계를 이루는 8개의 행성은 최소 166개의 달을 갖고 있다. 그런데 지구를 제외하고 다른 행성의 하늘에서는 태양과 달이 크기가 같지 않다. 그리고 이런 특별한 달을 가진 지구에만 생명들이 넘쳐난다. 이 모든 게 순전히 우연일까?

달 탄생의 비화

▲ 달이 해를 완전히 삼키는 개기일식일으로 해와 달의 크기 같다는 것을 확인할 수 있다.

태양계 내 있는 166개의 달 가운데 지구의 유일한 달은 탄생에서도 좀 유별난 데가 있다. 외행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 갖는 많은 달들은 다음의 두 가지 중 하나의 과정을 거쳐 생겨난 것으로 알려져 있다.

태양계 행성들처럼 행성 그 자체의 중력에 의해 주변의 물질들이 서로 뭉치면서 생겨났거나, 아니면 나중에 지나가는 작은 천체물질들이 중력에 의해 끌려와서 달이 되었다. 지구를 제외하고 내행성에서 유일하게 달을 갖고 있는 화성의 경우, 두 개의 달인 데이모스와 포보스 역시 이 가운데 후자의 과정으로 탄생했을 것으로 여겨진다.

그러나 지구의 달은 예외이다. 이 두 가지 중 어느 하나로 형성되었다고 하기에는 달이 상대적으로 지구에 비해 너무 크기 때문이다. 태양계 내 다른 달들과는 다른 탄생비화를 갖고 있는 것이다.

행성 과학자들은 한 가지 가능성을 내놓았다. 태양계가 탄생하고 1억 년쯤 지났을 때 어딘가에 소속되어 있지 않은 파편들이 여전히 내행성을 쌩하고 관통하곤 했다. 이때 화성만한 물체가 지구를 강타했다. 이 충격으로 인해 우리의 행성인 지구는 완전히 달라졌고, 상당한 양의 파편들이 우리 지구에 비해 과대한 달을 형성한 것이다.

지구의 안정한 기후가 달 덕분이라고?

이렇게 거대한 달이 있는 지구에만 생명들이 넘쳐난다. 지구의 생명과 달이 무슨 상관이 있느냐 싶겠지만 어쩌면 이렇게 거대한 달이 없었다면 지구의 모습이 지금과는 다를지도 모른다.

지구는 자신의 공전궤도를 따라 도는데, 항상 똑같은 공전 궤도를 도는 게 아니라 안쪽과 바깥쪽으로 왔다 갔다 한다. 그 이유는 태양과 같은 다른 천체가 끌어당기는 힘이 달라지기 때문이다. 그런데 달은 보이지 않는 중력의 손으로 지구의 요동을 부드럽게 줄여준다.
 
덕분에 지구의 공전에서 불안정한 면을 막아주어 지구의 기후에 급작스런 변화가 일어나지 않도록 해준다. 만약 달이 없었다면 공전궤도의 불안정 때문에 지구에서 생명이 잉태되는 데 훨씬 더 애를 먹었을 것이라고 한다.

물론 지구에 생명이 존재할 수 있는 건 태양과 적당한 거리만큼 떨어져 있어서 물이 풍부하게 존재하는 게 가장 중요한 면이다. 하지만 태양을 가릴 만큼 거대한 달의 역할은 생각보다 클지도 모른다.

조석력이 지구에 생명을 낳았다?

2004년 3월, 영국 에든버러대 분자생물학자 리차드 래테 교수는 거대한 달로 인해 나타나는 강한 조석력이 원시 지구에 생명이 탄생할 수 있는 환경을 만들어주었다는 논문을 발표했다.

▲ 지구에 비해 상대적으로 큰 달은 태양계 내 100개도 넘는 다른 달들과는 태어날 때부터 달랐다.

지구로부터 떨어져 나왔기 때문에 달은 우리로부터 조금씩 조금씩 멀어지고 있다. 현재 멀어지는 속도는 1년에 약 3.8센티미터이다. 그러니까 과거에는 달이 훨씬 더 가까워 하늘에서 보면 달이 가장 컸다.

지구에 첫 생명체가 나타난 39억 년 전 지구와 달의 거리는 20만 킬로미터였다. 현재의 38만 킬로미터니까 훨씬 가까웠던 것이다. 그 결과 달의 조석력도 지금보다 훨씬 컸다. 밀물과 썰물로 바다와 육지가 교차되는 거리가 수백 킬로미터에 달했다.
 
한편 지구의 자전주기도 지금보다 훨씬 짧아 2~6시간 정도였고 표면 온도는 매우 높았다. 그 결과 밀물 때 빠져나가지 못하고 고여 있는 웅덩이의 물이 금방 증발하면서 물속의 유기물들이 농축됐다.

래테 교수는 이때 오늘날 DNA나 RNA와 비슷한 스스로 복제가 가능한 분자가 나타나 생명활동이 시작됐을 것으로 추정하고 있다. 레테 교수는 “DNA 이중가닥이 만들어지더라도 떨어지지 않으면 증식이 불가능해 생명체로 발전하지 못한다”며 “밀물 때는 염도가 희석돼 이중가닥이 떨어지고 썰물로 고립된 웅덩이의 물이 증발해 염도가 높아지면 이중가닥이 만들어졌을 것”이라고 주장했다. 달로 인한 조석력이 분자의 결합과 해리에 필요한 에너지를 제공한 셈이다.

이제 우리는 지구의 달이 수백 개의 달 가운데 그저 하나의 달이 아니란 걸 알았을 것이다. 게다가 우리 인간은 우연히도 태양과 달이 크기가 같은 운 좋은 시기를 살아가고 있다는 것도 말이다.

과학자의 명언 여러분은 IQ를 어떻게 생각하나요? 검사결과가 좋지 않게 나오면 “아, 나는 앞으로 가망이 없어!”라며 상심에 젖거나 공부를 포기하는 어리석은 행동은 결코 하지 않겠지요? IQ가 어떤 잣대가 될 수 있는지에 대해서는 여러 가지 논란이 많습니다.

▲ 호킹 박사는 새로운 블랙홀 이론을 통해 우주물리학을 대중화시키는데 앞장섰다. 신체적 장애에도 불구하고 TV출연도 마다하지 않았다.

▲ 광활한 우주. 우주는 어디에서 태어나 어디로 가는가? 그리고 어떤 법칙에 의해 움직이는가? 바로 물리학이 풀어야 할 숙제다.

▲ 통일장이론은 자연의 법칙을 이루는 힘들의 원리를 하나로 설명하려는 이론이다.

▲ 호킹 박사는 인간이 유일하게 창조한 생명체 컴퓨터 바이러스는 창조주 인간을 닮아 파괴적이라고 말했다. 물론 비유가 섞인 이야기로 포악한 인간성을 꼬집고 있다.

“잘생긴 부모는 딸 많이 낳고, 난봉꾼은 아들 많이 낳는다?"

"그렇다. 자식 번식경쟁에서 꽃미남보다 잘 생긴 딸이 훨씬 유리하기 때문이다.” 어떻게 이런 이색적인 주장이 나올 수 있을까?

▲ 잘 생긴 꽃미남보다 잘 생긴 딸이 번식경쟁에서 훨씬 유리하다. 진화 생물학적으로 딸이 더 선호의 대상이 된다. 잘 생긴 부모들은 잘 딸 출산률이 12%나 높다는 연구결과가 나왔다. 환경적 요인이 크게 작용하고 있다는 내용이다.

▲ 영국 런던 정치경제대학의 진화심리학자 카나자와 사토시 교수는 진화이론을 심리학에 적용시킨 학자로 이름 높다. 특히 성비를 결정하는데 부모의 조건이 크다고 주장한다.

▲ 매력적인 부모는 매력적인 딸을 낳는 게 훨씬 경쟁에서 유리하다. 출산률에서도 여자가 높다.

다윈 탄생 200주년이다. 모든 생명체가 한 가지 공통조상으로부터 왔다고 추론해 기독교도들의 분노를 샀던 <종의 기원> 출간은 150년이 지났다. 지동설이 천천히 사실로 받아들여졌듯이 진화론은 자연과학뿐 아니라 종교, 철학, 사회학 등 제반 학문에 영향을 미쳐 왔다.

국립과천과학관에서 7월 2-3일 개최된 연합학술대회 <다윈진화론과 인간-과학-철학>에는 국내 인문학자와 자연과학자들이 총 11세션, 40회 발표와 4회의 특별강연, 열린 토론회로 진화론에 관한 폭넓은 학술 과제를 교류했다. 첫날 앤시홀에서 열린 '진화론과 현대의학'을 찾아갔다.

▲ 다윈탄생 200주년 기념 연합학술대회 '진화론과 현대의학' 세션

명화산책 노르웨이 오슬로 뭉크미술관은 에드바르트 뭉크의 유언에 의해 설립된 미술관이다. 뭉크는 전 생애를 이곳저곳 여행하면서 살았지만 말년의 28년 동안은 오슬로 근처에서 보냈다. 고향은 뭉크 인생의 중심 무대다.

에드바르트 뭉크<1863~1944>는 “내 그림을 팔아서는 안 됩니다. 소묘와 습작들도 전시할 미술관이 필요합니다”라며 유산을 기증하면서 미술관이 세워지기를 바랐다. 그는 아무 조건 없이 자신의 전 재산과 1천100점의 회화, 4천500점의 수채와 소묘, 1만8천 점의 판화, 6점의 조각을 오슬로 시에 기증했다.

오슬로 시는 뭉크 사후 2년 후부터 미술관 설립을 추진해 1963년 뭉크 탄생 100주년 되는 해에 개관했다. 오슬로 뭉크 미술관은 뭉크의 초기 주요 작품을 소장하고 있는데 대표적인 작품이 뭉크의 <절규>다.

▲ <절규>--1893년, 마분지에 유채, 템페라, 파스텔, 91*73

▲ <마돈나>--1894〜1895년, 캔버스에 유채, 91*70

에메랄드빛 바다와 야자수가 하얀 모래와 푸른 하늘 사이에 펼쳐진 인기 신혼여행지, 몰디브 섬. 고민거리 하나 없을 것 같은 이곳은 요즘 경제 한파로 인한 관광객 감소나 경쟁 관광지의 선전이 아닌 해수면 상승으로 걱정하고 있다. 북극의 빙산이 녹아 해수면이 상승하면서 태평양의 산호섬들이 사라지고 있기 때문이다.

미국의 생물학자 에드워드 윌슨은 저서 <생명의 다양성>에서 ‘열대우림의 파괴로 1년에 최소한 2만여 종의 동식물이 사라진다’는 충격적인 발표를 했다. <멸종의 역사>를 펴낸 동물학자 리처드 엘리스는 “지금까지 존재했던 생물 가운데 99%가 멸종했다”고 밝히기도 했다. 인간의 차례도 머지않을 거라는 얘기다.

믿기 어려운 주장이지만, 여기저기서 수상스러운 낌새가 나타나고 있다. 바다가 산성화되고, 조류독감과 신종플루 등의 질병이 창궐하며, 남극과 북극에 오존층이 뚫리고 빙하가 녹아내리는 등 수많은 변화들이 나타나고 있다. 2004년 인류를 덮쳤던 ‘쓰나미’는 어쩌면 그 전초일 지도 모른다.

21세기 들어 전 세계는 숨가쁘게 변화하고 있다. 그 중에서 가장 눈에 띄는 특징은 지구화와 세계화이다. 교통과 통신의 발달은 세계를 하나의 마을로 묶음으로써 지역 간 연결이 강화되고 있다. 특히 기후변화, 질병, 에너지, 물, 식량 등의 ‘지구와 인류의 현안’은 개인이나 국가의 차원을 넘어 전 지구적인 이슈가 되었다.

▲ 내륙 쓰나미로 폐허가 된 인도네시아의 마을  ⓒ연합뉴스

▲ 바렌츠해의 북극곰. 얼음이 점점 사라지면서 생존을 위협받고 있는 북극곰은 지구온난화의 심각함을 상징하는 대표적 동물이다.  ⓒ연합뉴스

▲ 지구와 인류의 현안에 대응하고, 밝은 미래를 만들어가기 위해서는 과학기술의 발전과 이에 대한 대국민 이해가 절실히 필요하다.