자연선택에 의해서 하나의 공통 조상으로부터 점진적인 진화가 발생하였다는 것이 현재 생명의 기원에 관한 중심 이론이다. 대부분의 일반 대중은 이것을 추호의 의심도 없는 명백한 과학적 사실로 여기고 있다. 그러나 다른 진화론자들은 하나의 생명나무에 의한 진화 모델보다는 과수원과 같이 서로 다른 여러 생명나무 모델이 과학적 증거와 더 잘 일치한다고 본다. 또한 화석을 연구하는 많은 고생물학자들은 화석 증거가 생명의 점진적인 진화보다는 생명체의 급격한 변화 모델과 더 잘 일치한다고 주장한다. 그렇다면 오직 하나의 공통 조상에 의한 점진적인 진화를 주장하는 주류 진화론자들과 이를 비판하는 다른 진화론자들과의 토론을 일반 대중들이 쉽게 이해할 수 있도록 소개하는 서적은 진화론을 심도 있게 이해할 수 있는 매우 좋은 지침서가 될 것이다. 《생명의 진화에 관한 8가지 질문》(스티브 마이어 외 지음, 21세기북스)은 이런 필요성에 따라 국내에서 최초로 출간된 서적으로 8가지 진화론의 쟁점들을 찬반 형태로 토론하는 책이다. 이 책은 다른 진화 대중서들과는 매우 다른 구성을 하고 있는데, 생명의 진화에 대한 7가지 주제에 대해서 주류 진화론을 지지하는 입장과 이를 비판하는 다른 진화론자의 입장을 비교하였고 나머지 한 가지, 분자기계의 복잡성에 관한 주제에 대해서는 최근 논쟁이 되고 있는 설계론 연구자들의 주장과 이를 비판하는 주류 진화론자들의 토론을 다루었다. 찬반 토론 후에 각 장 후반부에서는 현재 진행 중인 논쟁에 대한 종합적 견해를 함께 실었고 관련된 모든 저명 학술지의 세부적인 의견들을 추가하여 학술적인 증거에 기반한 토론이 가능하도록 하였다. 따라서 생물학 지식이 없는 일반인들뿐만 아니라 생물학 연구자들도 토론의 쟁점을 쉽게 이해할 수 있도록 구성했다. 진화론 연구에 대해 배경과 입장이 서로 다른 두 명의 국내 과학자가 여러 토의를 거쳐 충실하게 번역하고 다양한 컬러 화보를 덧붙여 이해도를 높였다.
국내 최초,
진화론의 8가지 주요 이슈를 찬반 형태로 토론하다!
① 화석 천이 오래된 지층에서 단순한 생물의 화석이, 최근의 지층에서 복잡한 생물의 화석이 단계적으로 출현하는 것을 ‘화석 천이’라고 한다. 이것은 시간의 경과에 따른 진화의 과정을 보여주는 중요한 증거라 할 수 있다. 그러나 진화의 중간 형태를 나타내는 화석이 드물고, 예측된 순서에 따라 화석이 출현하지 않는다는 점에서 논란의 대상이 된다.
② 해부학적 상동성 동물들의 해부학적 구조는 놀라울 만큼 유사하다. 이것을 보면 동물들이 공통 조상으로부터 동일한 유전자를 물려받았기 때문에 구조적인 유사성이 생긴 것이라 결론을 내릴 수 있다. 그러나 비판자들의 해부학적 상동성 자체가 공통 조상에 대한 증거가 될 수 없다고 비판한다. 서로 비슷한 기관이라 할지라도 완전히 다른 유전자에 의해 비롯될 수 있고, 동일한 유전자가 서로 다른 성체 구조를 만드는 역할을 한다는 연구결과가 그 근거이다.
③ 분자적 상동성 모든 생명체의 단백질 분자와 DNA는 구조적으로 유사하며, 동일한 원형 정보를 가지고 있다. 이것을 분자 구조의 원형을 유전시킨 공통 조상이 존재함을 밝히는 합리적 근거가 될 수 있다. 비판자들의 입장은 다르다. 분자적 상동성은 공통의 기능적 필요성에 의한 것이지, 진화의 증거는 아니라고 본다. 또한 유전자에서는 공통점뿐만 아니라 특수성과 독립성이 발견되기도 한다며 공통 조상에 의한 분자적 상동성을 부정하고 있다.
④ 발생학 척추동물의 배아는 발생 초기 단계에서 매우 비슷한 모습을 보인다. 이것은 변형되지 않은 공통 조상의 모습을 보여주는 것으로, 배아의 단계적인 발생 과정(개체 발생)은 종의 진화 역사(계통 발생)를 반복한다고 볼 수 있다. 그러나 다수의 발생학자들을 포함한 비판자들은 배아가 발생 초기 서로 유사하지 않다며 전제 자체를 부정하고 있다.
⑤ 생물지리학 특정 지역에 서로 비슷한 생물 종들이 다수 존재하는 이유는 격리된 환경에 정착했던 공통 조상으로부터 진화했기 때문이라 볼 수 있다. 그러나 여기에 반대하는 사람들은 생물의 지리적 분포는 이주와 적응 과정의 소진화를 보여주는 것일 뿐 공통 조상이나 대진화의 증거가 될 수 없다고 주장한다.
⑥ 자연선택 환경에 잘 적응한 개체가 살아남아 번성함으로써 진화가 일어난다는 입장이다. 이상적으로 변이한 개체가 그 속성을 유전하며 차등 번식함으로써 소진화가 일어나고, 소진화의 확장에 의해서 대진화가 일어난다는 것이 진화의 기본 메커니즘이다. 그러나 반대자들은 종을 변화시키는 소진화 자체에도 명백한 한계가 존재하며, 소진화가 반복되는 것은 불가능하다는 입장이다.
⑦ 자연선택과 돌연변이 자연선택 메커니즘을 보완한 이론이다. 생명체의 변이가 자연스러운 과정이 아니라 DNA까지 변화시키는 돌연변이의 형태로 일어나 새로운 생명을 탄생시킨다는 것이다. 이에 대해 비판자들은 돌연변이의 존재와 역할을 인정하면서도 새로운 생명을 탄생시키거나 생명체를 완전히 바꾸는 대규모의 유용한 돌연변이가 불가능함을 지적하고 있다
⑧ 분자기계 생명체의 구조가 매우 복잡하고 정교한데다가, 내부 구성요소들이 서로 의존하기 때문에 장기적으로 변화하는 진화의 과정으로는 생명이 발생할 수 없다는 지적설계론의 입장이 ‘분자기계’ 개념에 농축되어 있다. 그들은 ‘상호작용하는, 다수의, 분리되고, 잘 들어맞는 구성요소들’이 동시에 존재해야 하는 생명체의 시스템은 점진적 자연선택의 과정으로는 발생할 수 없다고 주장하고 있다. 이에 반해 자연선택에 의한 진화를 주장하는 사람들은 생명체의 ‘환원 불가능한 복잡성’이 ‘상호 적응’의 점진적 과정을 거쳐 발생할 수 있다고 본다.
◈ 목차
역자 서문 | 머리말
서론
I. 단일공통혈통
찬성과 반대 주장들
1. 화석 천이: 가장 오래된 지층에서 발견되는 화석이 생명체의 공통조상인가?
찬성 | 비판 | 추가 토론
2. 해부학적 상동성: 동물들의 신체 구조가 비슷한 것이 단일조상에서 진화했기 때문인가?
찬성 | 비판 | 추가 토론
3. 분자적 상동성: 모든 생명체의 분자 구조가 유사한 것이 공통조상의 존재를 말하는가?
찬성 | 비판 | 추가 토론
4. 발생학: 생물 배아의 형성과 발달 과정이 종의 진화 역사를 반복하는 것인가?
찬성 | 비판 | 추가 토론
5. 생물지리학: 생물의 다양한 지리적 분포가 환경에 따른 변이와 진화를 보여주는가?
찬성 | 비판 | 추가 토론
II. 자연선택의 창조 능력
찬성과 반대 주장들
6. 자연선택: 자연선택에 새로운 종을 창조하는 능력이 있는가?
찬성 | 비판
7. 자연선택과 돌연변이: 돌연변이가 크고 이로운 변화를 일으키는가?
찬성 | 비판 | 추가 토론
III. 새로운 도전
찬성과 반대 주장들
8. 분자기계: 복잡하고 정교하며 조직화된 세포 시스템이 자연선택을 부정하는가?
찬성 | 비판 | 추가 토론
IV. 특별 연구
적자생존으로서의 자연선택
화석이 말해줄 수 없는 것
Ⅴ. 결론
과학에서 의견 차이의 본질
용어해설 | 참고문헌
◈본문 미리 보기
그는 여러 다른 장소들에서, 지층들의 모든 위치에서 화석 기록을 조사함으로써 생겨나고 사라진 생명의 패턴을 알 수 있었다. 예를 들어 캄브리아기 지층에서 처음으로 삼엽충이 발견된다. 그 지층의 위로 올라가면서 약 3억 년의 기간 동안 바위 층들에서 계속하여 삼엽충 화석이 발견된다. 그런데 페름기 지층과 그 이후 지층 기록에서 삼엽충이 사라지고 오랜 후, 트라이아스기에 첫 번째 포유류가 나타났다. 다윈은 이처럼 화석이 나타나고 사라지는 동향을 ‘지질학적 천이(geological succession)’라고 명하였고 현대의 과학자들은 이를 ‘화석 천이(fossil succession)’라고 부른다.(16-17쪽)
비록 고래가 포유류이고 어룡이 파충류이지만, 고래와 어룡의 지느러미는 매우 비슷한 모양을 가지고 있다. … 비록 두더지가 포유류이고 땅강아지가 곤충이지만, 땅강아지의 앞다리는 두더지의 앞다리와 매우 비슷하다. 생명 역사에 대해 단일계통 관점을 가진 생물학자들은 우리가 보는 이러한 구조들의 유사성이 공통조상에 의한 결과는 아니라고 말한다. 그들은 이 동물들의 마지막 공통조상이 유사한 구조를 갖고 있지 않았다고 주장한다. 다시 말하면, 그 유사한 구조들은 혈통의 독립적인 계통들로 나누어진 후에 각각 따로 생겨났다는 것이다. (45쪽)
다윈은 생명체의 가장 큰 특징은 ‘생존을 위한 투쟁’이라고 주장하였다. 그는 생명체 간의 생존과 번식 경쟁에서 어떤 변이들은 그 특성을 지닌 생명체에게 ‘경쟁우위(competitive advantage)’를 제공한다고 했다. 이러한 경우 변이는 한 집단에서 어떤 개체가 생존할 수 있는지에 직접적인 영향을 준다. 이러한 ‘이점’을 지닌 개체들이 다음 세대에 그러한 특성을 물려줄 수 있을 것이다. 여러 세대를 지나면서 이런 유리한 특징들은 살아남은 개체군 속의 더 많은 개체들에게 나타날 것이며, 개체군 전체가 이 과정이 시작되기 전의 모습과는 다른 모습으로 변할 것이다. (85-86쪽)
비히(Michael Behe)는 모든 부품들이 제자리에 있어야만 기능하는 복잡한 기계들의 기원을 신다윈주의 메커니즘으로는 설명하지 못한다고 주장한다. 비히는 그러한 기계들을 ‘환원 불가능하게 복잡(irreducibly complex)’하다고 지칭한다. ATP 합성효소를 포함한 환원 불가능하게 복잡한 시스템들의 많은 예들이 있다. 비히의 관점에서 볼 때, 자연선택과 돌연변이는 많은 세포들에 존재하는 환원 불가능하게 복잡한 시스템들을 생성할 창조적인 능력을 결코 갖고 있지 않다. (118쪽)
이런 질문들로 인해 어떤 진화생물학자들은 다음과 같은 의심을 갖게 되었다. 즉 매우 중요한 해부학적 구조들에서 일어나는 일련의 작은 돌연변이적 변화를 견뎌내면서 심장과 같은 하나의 기관계가 그 기능을 유지할 수 있겠느냐는 것이다. 이보다는 네 개의 방으로 된 심장과 같은 기관계는 개체발생 과정 초기에 일어난 돌연변이의 결과로 완전한 기관계로 생겨났어야만 한다는 것이 또 다른 진화발생생물학자들의 생각이다.6 이들은 이러한 돌연변이가 발생 과정 초기에 일어났기 때문에 대규모의 변화를 만들 수 있고 시스템의 부분보다는 시스템 전체에 영향을 미칠 수 있는 잠재력이 있다고 주장한다. 따라서 이와 같이 발생 초기에 돌연변이가 생기면 전형적인 신다윈주의 모델에 필수적인 수많은 작은 변형들을 조율할 필요성이 없어진다.(131쪽)
◈ 저․역자 소개
지은이․스티븐 마이어(Stephen C. Meyer)
1991년에 캠브리지대학의 과학철학 분야에서 “생명 기원 생물학의 역사와 다윈 논증의 논리적 구조, 역사과학의 방법론”에 대한 주제로 박사학위를 취득하였다. 그는 또한 물리학과 지질학 학위도 갖고 있다. 그는 현재 미국 시애틀에 있는 디스커버리 연구소의 과학과 문화 센터의 디렉터 및 펠로우이다. 이전에 그는 휘트월스(Whitworth)대학에서 교수직을 역임했으며 아틀란틱 리치필드 회사의 지질물리학자로 근무하였다. 그는 2009년에 《Signature in the Cell》를 출간했으며, 《Dawinism, Design and Public Education》, 《Science and Evidence of Design in the Universe》 두 권의 책에 공동 저자와 편집자로 참여하였다. 그는 저명 학술지에 논문을 발표하고 있으며 <USA 투데이>, <월스트리트저널>, <로스앤젤레스타임스> 등에 과학 컬럼을 게재하였다.
지은이․스콧 미니크(Soctt Minnich)
현재 아이다오대학 미생물학 부교수이며 아이오와대학에서 박사학위를 취득하였다. 그는 전에 튜레인대학의 조교수였으며 프린스턴대학에서 오스틴 뉴턴(Austin Newton) 연구실과 퍼듀대학의 아더 아론슨(Arthur Aronson) 연구실에서 박사후 연구를 수행하였다. 미니츠 교수는 Y. enterocolitca 유전자 발현과 박테리아 편모와 독성 유전자가 주요 연구 주제이다. 그는 <Journal of Bacteriology>, <Molecular Microbiology>, <Journal of Molecular Biology>, <Proceedings of the National Academy of Sciences>, <Journal of Microbiological Method>, <Food Technology>, <Journal of Food Protection> 등에 다수의 논문을 발표하였다.
지은이․조나단 머니메이커(Jonathan Moneymaker)
주로 어려운 주제를 비전문가들이 쉽게 이해하도록 글을 쓰는 프리랜서 작가이다. 그는 보잉사, 포드 자동차, 월드 디즈니사, PMI 등에서 강의와 관련 세미나를 해오고 있다. 그는 이 책을 저술하면서 창의적인 구성과 열정을 가지고 주제를 명확하고 이해하기 쉽도록 하는데 가장 큰 역할을 담당했다. 그는 2000년에 출간한 진화론 관련 그림책인 《What’s Darwin Got To Do With It?》의 공동 저자이다.
지은이․폴 넬슨(Paul A. Nelson)
1998년 시카고대학에서, 과학철학 분야에서 생물학과 진화 이론의 철학을 주제로 하여 박사학위를 받았는데 그의 박사논문인 “Common Descent, Generative Entrenchment, and the Epistemology of Evolutionary Inference”에서 공통혈통 이론을 비판적으로 분석하였다. 그는 현재 바이올라대학의 교수이며 디스커버리 연구소의 펠로우이다. 그는 Society for Developmental Biology, International Society for the History, Philosophy, Social Studies of Biology 등의 회원이며 <Biology & Philosophy, Zygon>과 <Rhetoric and Public Affairs> 등의 학술지와 다수의 전문 과학 서적에 논문을 발표하였다.
지은이․랄프 실키(Ralph Seelke)
1973년 그렘슨대학에서 미생물학 학사를 취득하고 1981년 미네소타대학에서 미생물학 분야 박사학위를 받았다. 그 후 1983년까지 Mayo 병원에서 박사후 연구를 수행했으며 1989년 이후로 위스콘신-슈페리어대학에서 생물학과 교수로 재직 중이다. 2004년에는 스탠포드대학 미생물학과에서 방문 연구를 수행하였다. 그의 진화 관련 실험 연구는 높이 평가 받고 있으며 또한 박테리아의 새로운 기능을 생성하는 진화의 능력과 제한 요소에 관련한 권위자이다. 그는 <Proceedings of the National Academy of Science>, <Journal of Bacteriology>, <Molecular and General Genetics> 등에 다수의 논문을 발표하였고 American Society for Microbiology와 American Scientific Affiliation 회원으로 활동하고 있다.
옮긴이․이승엽
1989년 서울대학교 기계공학과를 졸업하고 미국 U.C.버클리대학 기계공학과에서 정보저장 초정밀 시스템 연구로 석사와 박사학위를(1995년)를 받았다. 이후 미국 실리콘 밸리에서 연구원 생활을 하였고, 현재는 서강대학교 기계공학과 교수 및 대한기계학회 바이오공학부문 이사와 지적설계연구회(www.intelligentdesign. or.kr) 회장을 역임하고 있다. 최근에는 바이오모방공학(Biomimetics) 관련 연구를 활발히 하고 있으며 관련 연구가 2010년 9월 〈네이처〉지에 Research Highlight로 소개되기도 했다.
공저로 《정보저장기기의 기초와 응용》 《최신 광정보저장 기술》이 있으며, 역서로 《심판대의 다윈》 《내 백성을 가게하라》 등이 있다. http://ispdl.sogang.ac.kr
옮긴이․김응빈
김응빈 교수는 연세대학교를 졸업 후 1989년 동대학원의 생물학과를 졸업하고 1991년 미국으로 건너가 환경미생물학을 공부하여 미국 럿거스(Rutgers) 대학에서 박사학위(1996년)를 받았다.
이후 미국식품의약국(US FDA) 산하 국립독성연구소(NCTR)에서 연구를 수행하였으며, 1998년 연세대학교 생물학과에 부임한 이후로 연구(50여 편의 SCI 논문 발표)와 교육에 매진(2005년 Best Teacher Award 수상)하고 있다. 또한 연세대학교 미디어아트연구소 상임연구원으로 활동하면서 인문학자들과의 활발한 연구 교류를 통해 융합 연구와 대중의 과학 교육에도 힘쓰고 있다. 공저로 《멋진 신세계와 판도라의 상자》가 있으며, 저서로는 《한눈에 쏙! 생물지도》가 있다. http://web.yonsei.ac.kr/enmicr
역자서문 중에서
그 동안 진화론 관련 많은 서적들이 국내에서 출판되었다. 이들 중 대부분은 일반 독자들을 겨냥하여 진화론을 생명의 기원에 대한 유일한 과학 이론으로 설명함으로써 깊이 있는 진화론 논쟁을 다루고 있지 않다. 이와는 대조적으로 일부 서적들은 진화론에 대한 비판적인 관점만을 보여준다. 그 결과 양쪽 관점의 책들을 가지고는 독자들이 생명의 기원에 관해 ‘증거에 기반한 토론’을 하기에는 어려운 면이 있었다. 진화론을 최대한 객관적인 입장에서 토론할 수 있는 대중적인 책이 필요하다고 느끼고 있는 와중에 미국에서 2008년에 출간한 이 책을 접하게 되었다. 이 책은 기본적으로 진화론을 더 깊이 탐구하며 토론하는 것을 목표로 하고 있으며 생명의 기원에 대한 8가지 이슈에 대해서 현재 주류 진화론자들의 주장과 이를 비판하는 다른 진화론자들의 주장을 찬반 형태로 토론하도록 했다. 아마도 국내에서는 이러한 형식으로 출간되는 최초의 진화론 서적이 될 것이다.
이 책을 보면서 독자들이 가장 놀라게 되는 사실은 자연선택에 의한 점진적인 생명의 변화를 말하는 현재 주류 신다윈주의 진화론에 대해 진화론자 내부에서 많은 비판이 존재한다는 사실이다. 이 점은 일반 대중들이 거의 접해보지 않은 내용들이다. 이 책은 생명의 진화에 관한 8가지 이슈 중 7가지에 대해서는 현재 주류 진화론자들의 입장과 이를 비판하는 다른 진화론자들의 논쟁을 다루고 있다. 다만 8번째 이슈인 ‘분자기계’를 다루는 장에서는 최근 생명의 복잡성 구조에 대한 지적설계론 과학자들과 일부 진화론자들의 주장을 살펴보고 이에 대한 주류 진화론자들의 학술적인 비판을 다룸으로써 토론을 할 수 있도록 하였다.
이 책은 일반 대중을 목표로 하고 있지만 진화론에 대한 찬반 토론을 검증된 방대한 학술 논문들과 서적들을 기반으로 하였고 이를 주석과 참고문헌으로 정리하였기 때문에 대학교 생물학 교재로, 또한 생물학자를 비롯한 과학자들의 깊이 있는 연구에도 유용하게 활용될 것이다.
이 책을 번역한 두 역자는 서로 다른 분야를 전공하고 있다. 한 사람은 생명체의 특징을 공학적인 설계에 응용하는 바이오모방공학(Biomimetics)을 전공하고 있고 다른 한 사람은 환경미생물학자이다. 두 사람이 서로 다른 분야를 전공하고 있고 생명의 기원과 진화론을 바라보는 관점에서 약간의 차이점이 있음에도 불구하고 생명의 진화에 대한 다음 두 가지 관점에 동의하여 이 책을 공동으로 번역하게 되었다. 첫째는 자연선택의 진화론이 생명의 기원과 복잡성에 대해 많은 부분을 설명할 수 있지만 모든 것을 설명하기에는 아직 과학적 증거가 충분하지 않다는 것이다. 둘째는 현재의 생물학에서 생명의 기원을 설명하는 유일한 이론인 진화론에 대한 다양한 토론이 허용되어야 하며 이것이 과학의 진정한 발전에 도움이 된다고 생각한다.
다윈의 진화 이론의 논의는 대부분 오랜 과거에 일어난 현상으로 실험이나 관찰에 의해 직접 증명하기 어렵다. 인간 유전체를 비롯한 유전정보 분석이 가능한 현대 생물학에서는 돌연변이를 통해 새로운 변이를 가진 개체들의 집단이 나타나고 이들이 자연선택을 거치면서 집단의 유전자 구성에 변화가 생긴다는 소진화(microevolution)는 명확히 검증되어 현재 생물학의 핵심 원리가 되었다. 그러나 소진화의 변화들이 오랜 기간 축적되어 새로운 종의 출현으로 이어질 수 있다는 대진화(macroevolution)를 둘러싼 많은 문제점들은 아직도 풀리지 않고 있다. 결국 다윈의 진화 이론은 경험적 자연과학과 사변적(思辨的) 자연철학의 성격을 모두 가지고 있다고 볼 수 있다.
“만약 수많은 연속적이고 작은 변형을 통해서 생길 수 없는 어떤 복잡한 기관이 존재한다는 것이 밝혀진다면, 나의 이론은 완전히 깨어질 것이다.”
생물학 역사상 가장 위대한 책으로 여겨지는 《종의 기원》에 다윈의 이런 고백이 포함되어 있는 것에 놀라는 독자도 있을 것이다. 현재의 진화론이 생명 기원의 모든 것을 설명하지 못한다면, 다윈의 언급처럼 자연선택의 진화론으로 생길 수 없는 복잡성의 구조를 연구하며 검증하는 것이 진정한 다윈주의자의 길이 아닐까? 불행히도 현재의 생물학에서는 그 어떤 증거를 갖고도 진화론을 학술적으로 비판하는 것이 허용되지 않는다. 그 이유는 자연주의 관점에 근거한 진화론을 비자연주의적 관점으로 비판하는 것은 과학이 아니라고 주류 생물학계가 주장하기 때문이다.
이 책을 통해서 일반 대중들이 진화론을 깊이 이해하고 토론할 수 있기를 바란다. 더 나아가서 역자들은 진화론에 대한 공정한 검증이 이루어져 진화론이 유일한 생물학 이론으로 모든 이가 받아들이는 때가 오든지, 아니면 다른 대안 이론이 과학계의 검증 과정을 통과하여 진화론과 공식적인 토론을 할 때가 오든지, 둘 중에 어느 쪽이 속히 이루어지길 바란다. 그런 목표를 이루는 데 이 책이 사용된다면 더할 나위 없이 기쁠 것이다.
진화론을 탐험하다 - 생명의 진화에 대한 8가지 질문 출간 (21세기북스)
