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찰스 다윈의 말년을 괴롭힌 '지독한 수수께끼'

약 140여 년 전, 찰스 다윈은 자신의 진화론을 뒤흔드는 "지독한 수수께끼"에 대한 편지를 남겼다. 이후 이 수수께끼는 수 많은 생물학자들의 영감과 동기 부여의 원천이 되고 있다.

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식물은 1억3000만 년 전 급격한 변화를 겪고 30만 개 종으로 나뉘었다

출처Getty Images

역사에 큰 족적을 남긴 동식물 연구가, 찰스 다윈은 자신의 말년을 거대한 수수께끼 앞에서 조바심을 내며 보냈다.

그가 "가장 당황스러운 현상"이라 부른 이 수수께끼는 과학사에 다윈이 남긴 업적인 진화론을 위협하는 것이었다.

찰스 다윈이 "종의 기원"을 출간한 건 1859년. 그는 이 책에서 자신의 진화 이론을 자연선택으로 묘사하며, "자연선택은 극히 미미한 유전적 변화가 보존되고 축적되었을 때만 일어날 수 있다"고 설명했다.

요컨대, 자연선택이 거대하고 갑작스러운 변화가 아니라고 생각한 것이다.

그가 "자연선택이 새로운 생물이 끊임없이 창조되었다는 신념과 생물의 구조가 급격한 변화를 겪었다는 신념을 일소해버릴 것"이라고 쓴 것도 이 때문이다.

하지만 이후 그가 집중했던 식물학 연구가 그에게 독이 됐다. 여기에서 자신의 이론에 대한 의문이 생겨났고, 이 의문은 그가 죽기 직전까지 근 20여 년간 괴롭혔기 때문이다.

이론이 위협받다

다윈의 신념은 진화가 "대약진"이 아니라는 것이었다. 하지만 훗날 이 신념에 위협을 되는 사례가 나타났다. 다윈은 당시의 좌절감을 지인 몇 명에게 전했다.

다윈은 당시의 좌절감을 지인 몇 명에게 전했다.

출처Getty Images

다윈은 1875년부터 1882년 세상을 떠날 때까지 편지로 활발하게 토론했다. 이 토론은 이후 한 세기 반이 지나도록 생물학자들에게 영감을 주고 있다.

1879년 다윈은 영국의 큐 왕립식물원의 조셉 후커에게 보낸 편지에 "최근의 지질학적 연대기 내에서 모든 고등 식물들의 급속한 진화는 하나의 '지독한 수수께끼'"라고 썼다.

1879년 7월 22일 자 편지에선 "나는 막 [존] 볼의 글을 읽었는데, 꽤 대담한 주장"이라고 썼다. 분명 다윈이 "고등식물"이라고 표현한 꽃식물(속씨식물, 현화식물이라고도 불린다)의 갑작스러운 등장은 다윈을 혼란에 빠뜨렸다. 그는 속씨식물의 진화가 매우 빠르고 거대한 규모로 일어날 수 있다는 주장에 충격을 받았다.

지적 정직함

다윈을 좌절감에 빠뜨린 거대한 진화론적 사건은 바로 꽃식물의 기원과 초기 확산과 관련이 있다.

하버드 대학의 유기 진화생물학과 윌리엄 프리드만 교수는 2009년 후커의 편지를 분석해 글을 썼다.

그는 "백악기 중반에 꽃식물이 갑작스럽게 등장하고 그 종류가 엄청난 속도로 다양해진 걸 보고 굉장히 혼란스러워했다"고 말했다.

속씨 식물(꽃식물)은 지구 역사에서 갑자기 등장했다. 이 식물은 어디에서 온 것일까? 앞서 존재한 원시 식물로부터 진화했다는 증거는 어디에서 찾을 수 있을까?

꽃식물은 인간의 식단에서 과일과 채소의 형태로 기여했다

출처Getty Images

프리드만 교수는 "다윈이 훌륭한 건 지적으로 정직했다는 점"이라고 말했다.

"다윈은 편지에서 이 수수께끼가 자신을 미치게 할지언정 은폐하지 않을 것이라고 말했습니다."

프리드만 교수는 BBC에 "꽃식물만큼 다윈의 관심을 사로잡은 다른 유기체 집단은 없을 것"이라고 했다.

"모든 식물 중에서 가장 최근 지구에 나타난 게 꽃식물입니다."

그러나 볼의 연구에 따르면, 꽃식물은 갑자기 출연한 뒤 몇 가지 진화 단계를 거치지 않은 것처럼 추정된다.

꽃식물은 1억3000만 년 전에 지구 상에 등장했고, 짧은 시간 안에 35만 종 이상으로 뻗어 나가 식물 세계에서 종이 가장 다양한 집단이 됐다.

프리드만 교수는 "정원을 떠올려 보면 그 안에 있는 식물 대부분이 꽃 식물"이라며 "우리가 먹는 과일과 채소를 생각해봐도 그 대부분이 꽃 식물"이라고 말했다.

그래서 과학자들은 꽃식물이 어떤 방식으로 이렇게 빠르게 분화되고 번성에 성공했는지를 약 200여 년 가까이 추정해왔다.

"데이지 꽃이 있어라"

다윈은 "자연선택은 극히 미미한 유전적 변화가 보존되고 축적되었을 때만 일어날 수 있다"라고 말했다

출처Getty Images

다윈은 꽃식물의 갑작스러운 등장과 빠른 다양화를 두고 그다지 걱정하지는 않았다. 그러나 프리드만 교수는 "(꽃식물은) 다윈이 굳게 견지하던 '자연은 대약진하지 않는다'는 개념에 가장 극단적인 예외"라고 말했다.

프리드만 교수는 "꽃식물을 설명할 수 있는 한 가지 가능한 가설은 꽃 식물이 '창조됐다'는 것"이라고 말했다.

"말하자면, 꽃식물은 진화의 결과가 아니라, 어느 날 신이 창조했다고 설명하는 거죠. 데이지 꽃이 있어라, 목련 나무가 있어라, 잔디가 있어라… 이런 식으로 말입니다." 그가 말했다.

1억3000만 년 전 화석을 보면, 꽃식물의 등장과 다양화는 이렇게 설명할 수 있을 정도로 빨랐다.

하지만 다윈은 다른 설명을 제시했다.

잃어버린 대륙

찰스 다윈은 HMS 비글을 타고 전 세계를 항해했다

출처Getty Images

다윈은 조셉 후커에게 보낸 편지에 이렇게 썼다.

"아마도 고등 식물(꽃식물)의 기원지는 남반구에 오랫동안 고립된 작은 대륙이었을 것 같습니다."

그는 "이것이 매우 부실한 추측"임을 인정했다. 그러나 이러한 생각은 그가 1831년부터 1836년까지 HMS 비글호 항해에 참여해 남아메리카 해안을 탐험하고 세계일주를 했던 경험에 기반을 두고 있었다.

그는 또 다른 가능성도 생각했다. 그는 "지금까지 나온 설명들이 몹시 불완전한 지질학적 기록에 기반하고 있다"고 썼다.

다시 말해서 꽃식물의 진화와 관련된 모든 단계를 보여줄 화석이 있지만, 아직 인류가 찾아내지 못했다는 것이다.

프리드만 교수는 "다윈은 수수께끼를 풀진 못했지만 기적을 믿는 것을 거부했다"며 "그는 그 대신 경험적 연구방법, 이성적 사고, 자연의 보편 법칙에 호소했다"고 말했다.

여전히 지독한 수수께끼

과학자들 사이에서 여전히 꽃식물은 미스터리로 남았다

출처Getty Images

다윈은 후커에게 쓴 편지에서 "이 문제가 풀리는 걸 보고 싶다"고 말했다. 하지만 프리드만 교수는 "다윈은 그것을 볼 만큼 오래 살지 못했다"고 설명했다.

"사실 지난 30년간 꽤 많은 진전이 있었습니다. 꽃식물의 초기 다양화 단계를 이해하는 데 도움이 될 만한 귀중한 화석을 발굴했습니다."

최근에는 꽃식물이 점진적인 진화를 거쳤다는 것을 보여주는 연구도 속속 나오고 있다.

꽃식물은 약 35만 종으로 식물의 약 90%를 차지한다. 꽃식물종이 없다면 곡물도 없고, 이산화탄소를 빨아들이지도 못할 것이다.

그러나 여전히 중요한 질문들이 남아 있다. 꽃식물들이 어디에서 어떻게 생겨난 것일까? 어떻게 그렇게 엄청난 번성을 하게 됐을까? 꽃이 생겨나는 기본 구조는 어디에 있을까?

프리드만 교수는 "지독한 수수께끼는 여전히 풀리지 않고 있다"고 말했다.

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