
이은희
과학저술가
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하리하라의 사이언스 인사이드 물고기도 안다 ‘머리가 나쁘다’라고 누군가를 낮잡아 볼 때, 흔히 소환되는 동물 중 하나가 금붕어다. 금붕어의 기억력이 겨우 3초에 불과하다는 낭설은 너무나도 널리 퍼져 있다. 과학적인 시각으로 봐도 물고기의 지능은 물리적으로도 한계가 있어 보인다. 대개의 물고기들은 뇌가 아주 작고 신경세포의 숫자도 1000만 남짓에 불과할 정도로 매우 적다. 이는 어림잡아도 인간 뇌의 1000분의 1에 불과하며, 이렇게 작은 뇌는 신체활동을 유지하고 움직임을 제어하며 본능적 반응을 담당하는 것만으로도 충분히 벅찰 정도다. 하지만 과연 정말 물고기는 속설대로 멍청한 걸까.
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하리하라의 사이언스 인사이드 나무늘보는 어떻게 살아남았을까 세상에는 참 다양한 생물들이 많다지만, 그 ‘희한한 동물들’의 목록 상단에 위치할 만한 것들 중 하나가 바로 나무늘보다. 남아메리카의 울창한 정글 속에서 있는 듯 없는 듯 살아가던 나무늘보를 처음 문명 세계에 알린 것은 16세기 스페인의 한 탐험가였다. 그는 나무늘보를 “세상에서 가장 멍청한 동물”이라고 혹평했고, 이 부정적인 첫인상은 이후 나무늘보의 이미지를 ‘너무나 게을러 형편없는 짐승’으로 고착시킨다. 나무늘보에 대한 경멸의 정도가 얼마나 심했는지는 그 이름에서부터 드러나는데, 나무늘보의 영어 명칭인 ‘sloth’는 7대 죄악 중 하나인 ‘나태(sloth)’에서 그대로 붙여진 것이기 때문이다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 머무르거나 떠도는 것이 운명을 결정한다 사람의 몸을 구성하는 세포의 종류는 약 200종이나 되지만, 이들을 정착의 여부로만 보면 부착성 세포(adherent cell)와 부유성 세포(suspension cell), 단 두 가지로 나눌 수 있다. 부착성 세포는 말 그대로 특정 지역에 자리를 잡으면 서로 결합해 못 박힌 듯 자리를 고수하는 세포들이다. 사실 우리 몸을 구성하는 세포들 대부분은 부착성을 가진다. 그렇지 않으면 몸을 제대로 유지하거나 기능할 수 없기 때문이다. 혈관을 구성하는 세포들이 단단히 결합하지 않으면 혈관에 구멍이 나기 십상일 테고, 복강 내 내장기관이나 근육층 내부에서 머리카락이나 치아가 자라나는 상황은 상상조차 끔찍하다. 이처럼 자리를 지키는 것은 매우 중요하기에, 부착성 세포들은 제자리에서 떨어지면 사멸하기 마련이다. 부착성 세포에게 정착은 그 자신과 몸 전체의 유지를 위해 반드시 고수해야만 하는 운명인 것이다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 요리하는 영장류 코로나19 감염 후, 답답한 자가격리를 끝내고 외출이 가능해졌을 때 가장 먼저 찾은 건 공원이었다. 아직 초봄이라 공기는 차가웠지만, 바깥 바람이 그리웠기 때문이었다. 짧은 산책의 마무리로는 따뜻한 아메리카노가 제격이었다. 그런데 이상했다. 한 모금 머금은 따뜻한 액체에서 아무 맛도 나지 않았다. 색과 제형은 커피가 분명한데, 혀는 커피를 인식하지 못했다. 코로나19의 후유증인 미각 상실의 결과였다. 혀에 존재하는 미각 수용체는 평소에도 2~8주를 주기로 교체되기 때문에, 코로나 바이러스의 침투로 사라진 미각은 두어 달 후에는 다시 이전과 비슷해졌다. 하지만 그 두 달 동안 맛에 대해 매우 새로운 경험을 했다. 새롭게 알게 된 사실 중 하나는 미각의 회복 속도가 맛에 따라 다르다는 것이었다. 개인적으로 가장 먼저 회복된 미각은 신맛이었고, 그다음이 짠맛이었으며, 가장 늦게 돌아온 건 단맛이었고, 쓴맛은 들쭉날쭉했다. 약을 혀에서 녹여도 쓴맛이 안 느껴지는데, 상추는 써서 먹을 수 없었다. 미각이 돌아오는 과정에서 가장 괴로웠던 것은 커피를 즐길 수 없다는 점이었다. 처음에는 그냥 뜨거운 물과 같은 느낌이었던 아메리카노가 얼마 후엔 시큼한 맛의 알 수 없는 무언가로 변했다. 그때 알았다. 쓰고 뜨거운 물은 먹을 수 있어도, 시고 뜨거운 물은 먹을 수 없다는 사실을 말이다. 미각 상실로 인한 또 다른 이상한 경험은 단것에 대한 집착이었다. 눈으로는 설탕과 시럽과 크림의 단맛을 상상할 수 있지만, 막상 혀가 그 맛을 느끼지 못하니 뇌는 충족되지 않은 단맛에 집요해졌다. 단맛의 자극이 심해 입안이 얼얼하게 느껴질 때까지 단것을 먹어본 것은 아주 어린 시절 이후 처음이었다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 남을 위한 것이 곧 나를 위한 일이다 퀴즈 하나, 인간의 몸에서 빨간색이고 통통하며 만지면 뜨겁고 아픈 데다 마음먹은 대로 잘 움직이지 않는 것은 무엇일까? 정답은 염증(炎症, inflammation)이다. 충혈, 부종, 열감, 통증, 기능 저하는 염증의 5대 특성이다. 염증은 괴롭다. 라틴어 ‘flamma’는 불꽃이라는 뜻이며, 한자 염(炎) 역시도 불타다는 뜻이니, 염증은 이름 그 자체부터 뜨겁고 괴로운 것임을 내포하는 셈이다. 그런데 현대인들의 상당수는 염증을 달고 산다. 스트레스성 위염이나 알레르기성 비염, 역류성 식도염, 방광염, 인후염, 중이염, 관절염, 치주염 등등에 시달려본 적이 없는 이들은 한 명도 없을 것이다. 이에 따라 관련 시장도 엄청나다. 2022년 기준 글로벌 항염증제 시장은 1091억달러(약 145조원)에 달함에도 불구하고 매년 6.58%씩 커질 정도로 엄청난 규모를 자랑한다. 그만큼 각종 염증에 시달리는 이들이 많다는 것이다. 그래서 현대인들은 염증(炎症)이라면 염증(厭症)을 느낄 정도로 싫어하곤 한다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 결정적 순간은 홀로 이루어지지 않는다 역사에는 결정적 순간이란 것이 있다. 이전까지는 없던 새로운 개념이나 관점을 누군가가 최초로 깨닫고 그 이후로는 역사의 행보가 달라지는 순간 말이다. 1928년의 어느 날 역시도 그 결정적 순간의 하나라고 여겨진다. 바로 알렉산더 플레밍이 실험용으로 키우던 세균 배양접시에 페니실린을 품은 푸른곰팡이가 날아든 순간 말이다. 흔히 페니실린은 ‘최초의 항생제’라 불린다. 항생제(antibiotics)란 “미생물이 다른 미생물의 성장과 증식을 억제하거나 사멸시키기 위해 만들어내는 물질”을 의미한다. 미생물들이 경쟁자를 물리치고 자신만 살아남기 위해 만들어낸 화학무기가 바로 항생제인 셈이다. 미생물들은 아주 오래전부터 저마다 다양한 종류의 항생제를 만들어 서로를 견제해왔다. 하지만 인간이 이를 눈치채고 이용하기 시작한 건 플레밍이 페니실린을 만드는 곰팡이를 찾아낸 바로 그 순간이라 여긴다. 그러나 인류가 ‘세균 잡는 곰팡이’의 가능성을 눈치챈 건 이보다 훨씬 이전이었다. 플레밍의 발견보다 반 세기나 앞선 1870년대, 이미 영국의 생리학자 존 버든 샌더스경은 곰팡이로 덮어둔 배양액에서는 세균이 자라지 못함을 발견한 바 있고, 무균수술법을 창시한 것으로 유명한 영국의 의사 조지프 리스터는 심지어 푸른곰팡이의 일종(Penicillium glaucium)이 인체 조직에서 세균을 억제하는 효과가 있음을 관찰하기도 했다. 하지만 이들의 발견은 실질적 변화로 이어지지 않고 미지의 가능성으로만 남았을 뿐이다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 한 마리 펭귄을 키우는 데 필요한 책임과 믿음 사시사철 추운 남극에서도 가장 추운 겨울인 5월에서 8월까지는 황제펭귄의 번식기다. 황제펭귄은 암컷이 낳은 알을 수컷이 품어 부화한다. 영하 50도를 넘나드는 강추위와 시속 100㎞에 달하는 칼바람 속에서 두 달여를 꼼짝하지 않고 발 위에 놓인 알을 소중히 품은 채 추위와 굶주림을 견디는 황제펭귄의 모습은 ‘부성애’의 대표적 이미지로 그려진다. 심지어 수컷 펭귄은 오랜 굶주림 속에서도 끝까지 소화흡수되지 않고 배 속에 남겨둔 물질들로, 젖과 비슷한 유동식인 펭귄 밀크(Penguin milk)를 만들어 새끼에게 먹이기도 한다. 이러한 아빠 펭귄의 숭고한 부성애는 감동적이지만, 어린 펭귄이 무사히 살아남아 어른이 되기 위해서는 부성애 외에도 다른 것이 필요하다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 너그러움·친밀함, 유전자에 남은 생존의 지혜 1938년, 500마리의 붉은털원숭이를 실은 배가 인도를 출발해 대서양 건너 푸에르토리코의 카요 산티아고라는 작은 섬으로 향하는 긴 여정에 올랐다. 이들은 영장류의 사회생활과 성적 행동 연구를 위한 대규모 프로젝트의 주요 관찰 대상자로 선정되어 강제이주 중인 상태였다. 편한 여행길은 아니었다. 오히려 상당수의 원숭이들이 선상에서 목숨을 잃을 정도로 가혹한 여정이었다. 그럼에도 불구하고 이들 중 일부는 끈질기게 살아남았고, 작은 섬 카요 산티아고는 곧 ‘원숭이섬(Monkey Island)’이 되었고, 이곳은 영장류 학자들에게 있어서 가장 인위적이지만 더없이 이상적인 연구실로 자리 잡았다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 민감성과 소통, 효율성의 바탕 예로부터 비둘기는 아무리 먼 곳에 데려다 두어도 집을 기억하고 기어코 집을 찾아 돌아온다고 여겨졌다. 이런 비둘기의 귀소본능은 별다른 통신시설이 갖추어지지 않았던 시절, 원거리 비행 우편배달부의 역할을 톡톡히 해냈다. 전서구(carrier pigeon)를 이용해 소식을 전하는 관습은 고대 로마 시절부터 제1차 세계대전까지 수천년간 조직적으로 이루어지던 주요한 통신체계였다. 하지만 이런 비둘기들의 놀라운 집찾기 능력도 철새들의 길찾기 능력에 견주면 보잘것없어 보일 정도다. 제비는 봄이 되면 찾아와 처마 밑에 둥지를 틀고 알을 낳아 새끼를 키운 뒤 가을이 되면 가족들과 함께 남쪽으로 떠나는 한반도의 대표적 여름 철새다. 제비가 이동하는 거리는 무려 1만2000㎞에 달하는데, 제비 몸에 GPS를 붙여 측정한 결과 제비는 제주도-필리핀을 거쳐 호주까지 내려갔다가 이듬해 봄이 오기 전 자신이 남하했던 경로를 그대로 따라서 다시 북상한단 것이 밝혀졌다. 일부는 자신이 작년에 알을 낳았던 그 둥지를 다시 찾아올 만큼 뛰어난 기억력을 자랑했다. 그러니 제비가 다리를 고쳐준 흥부를 기억해 이듬해 박씨를 물어다 주었다는 전래동화는 제비의 생태를 그대로 반영한 셈이다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 리더의 효율성, 다수의 안정성 동물에게 있어 가장 중요하고도 시급한 문제 가운데 하나는 바로 ‘먹고 사는 일’이다. 그런 점으로만 본다면 일명 ‘리카온(lycaon)’이라 불리는 아프리카 들개는 매우 우수한 동물이다. 육식동물인 리카온의 사냥 성공률은 최대 90%에 달하는데, 육식동물 대부분의 사냥 성공률이 50%를 밑돈다는 것을 감안한다면 엄청난 성공이다. 이들의 높은 사냥 성공률의 비결은 개별적 개체가 아니라 다수가 협력하는 집단의 힘에서 비롯된다. 리카온은 그늘에 숨어 있다가 잽싸게 먹잇감의 숨통을 물어뜯는 습격자가 아니라, 한 번 찍은 사냥감을 죽을 때까지 쫓는 집요한 추적자 스타일의 사냥꾼이다. 달리기라면 일가견이 있는 초식동물을 끈질기게 추적하는 것은 쉬운 일이 아니다. 여기서 협동의 미덕이 빛을 발한다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 우연과 운명 사이에서 대개 구분 없이 쓰곤 하지만, 사실 우연(偶然)이란 단어엔 두 가지 뜻이 담겨 있다. 하나는 어떠한 현상이 너무나도 무작위적이라 예측할 수도 없고, 설명할 수도 없는 경우에 쓰인다. 바닷가의 파도는 끊임없이 밀려왔다 밀려나가며 모래사장에 흔적을 남긴다. 하지만 이들이 남기는 자국은 무작위적이어서 다음에 어떤 흔적이 남을지 예측할 수도 없고, 한 번 만들어진 자국이 재현되지도 않는다. 이는 신기한 현상이지만 기억에 남지는 않는다. 어떤 의미와 연결되지는 않기 때문이다. 하지만 두 번째 의미의 우연은 좀 다르다. 의도하지 않았던 일이 맞물려 의미 있는 결과를 만들어낼 때, 우리는 이를 ‘기막힌 우연’이라고 표현한다. 이 역시 예측한 적 없고 재현될 가능성 역시 낮지만, 그 결과 특정 의미로 이어지는 고로 당위성을 부여하고픈 욕망을 부추긴다. 무심코 던진 돌멩이가 우연히 누군가를 다치게 했는데 알고 보니 그가 살인을 목전에 둔 악한이어서 더 큰 비극을 막는 영웅이 될 수도 있지만, 하필이면 그 돌이 가까스로 살인자의 손아귀에서 벗어난 희생자의 발목을 정통으로 맞춘 탓에 그를 다시 죽음의 구렁텅이로 밀어넣는 사신의 역할을 떠맡을 수도 있다. 이런 ‘기막힌 우연’을 맞닥뜨린 사람들의 대다수는 여기에 그럴듯한 서사와 정당한 이유를 부여하려 애쓴다. 간절한 소망과 바람이 결국 우주를 감동시켜 원하는 결과를 가져온다는 다소 유아적인 발상부터, 애초에 정해진 운명에 따라 일어날 일이 일어난 것 뿐이었다는 매우 숙명론적인 인정까지 그 해석은 다양하지만, ‘무엇이든 일어난 일에는 나름의 이유가 존재한다’고 여기는 것은 다르지 않다. 그리고 이를 인정하는 순간, 우리는 알게 모르게 운명의 힘을 느끼게 된다. 운명을 받아들이는 순간, 이해할 수 없었던 과거는 비로소 납득이 되고, 불확실하기 그지없었던 미래의 윤곽은 뚜렷해진다. 이해할 수 없음에 대한 불만과 불확실성에 대한 불안만 덜어져도 삶은 훨씬 더 견딜 만한 것이 되기 때문에, 우리는 운명을 믿고 싶은 유혹에 빠져든다.
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하리하라의 사이언스 인사이드 본능과 감정 그리고 이성 생물이 어떤 행동을 하는 이유는 크게 세 가지다. 바로 본능, 감정, 이성에 의한 행동이다. 많은 동물은 본능에 의해 살아간다. ‘이기적’ 유전자에 아로새겨진 생존과 번식을 강화하는 행동들 말이다. 생물은 배운 적이 없어도 혈당이 떨어지면 먹을 것을 찾고, 천적의 기척을 느끼면 도망치며, 번식기가 찾아오면 짝짓기를 한다. 때로 매우 정교해서 지능적으로 보이기도 하지만, 내장된 프로그램에 따르는 자동 반사에 가깝다. 개미의 장례 행동이 그렇다. 사회성 곤충인 개미는 죽은 동료의 사체를 회수해 개미굴 내에 위치한 특정한 장소, 일종의 공동매장지에 안치한다. 하지만 개미들이 동료의 죽음을 의식적으로 인지하고 이런 행동을 하는 것은 아니다. 사실 개미는 동료가 죽었다는 사실 자체를 모른다. 개미들이 동료의 사체에 반응을 보이는 것은 최소 이틀은 지난 후의 일이다. 마치 그때까지는 투명했던 사체가 갑자기 등장한 것처럼 개미들은 서둘러 동료의 사체를 매장지로 옮긴다.