지구는 공생자들의 행성

서로 다른 생물 종이 물리적으로 접촉하여 살아가는 것을 ‘공생’이라고 한다. 보통 ‘공생’ 하면 사람들은 악어와 악어새 같은 눈에 보이는 공생 관계를 먼저 생각한다. 그러나 공생은 우리가 상식적으로 알고 있는 생명관을 뒤집을 정도로, 지구의 모든 생물들을 아주 심오한 차원에서 연결하고 있는 고리이다.
우리 몸속 내장 기관들 속에 세균들이 없다면 우리는 많은 음식을 소화시키지 못할 것이다. 또 우리 피부를 둘러싸고 있는 피부상재균이 없다면 인체의 피부 세포는 끈임 없이 외부 세균의 공격에 시달리며 아토피 같은 다양한 피부병을 일으킬 것이다. 또한 더 나아가 ‘공생’이 없었다면 우리 몸을 이루고 있는 기본 단위인 세포조차 형성되지 못했을 것이다.
린 마굴리스의 공생 진화론은 단순히 공생이 현존하는 생물들의 생존에 도움을 주는 생활 행태라고 주장하는 것이 아니다. 공생이 없었다면 생명의 진화 같은 것은 존재할 수 없을 정도로 생명 진화 과정에서 중요한 역할을 하는 메커니즘이라고 주장한다.
린 마굴리스는 서로 다른 생물들의 장기적이고 지속적인 공생 관계에서 새로운 조직, 기관, 생물, 더 나아가 종이 형성되었으며(이것을 공생 발생이라고 한다.), 이 공생 발생 개념 없이는 진화적 새로움과 종의 기원을 이해할 수 없다고 주장한다. 장기적인 공생이 처음으로 세포핵을 지닌 복잡한 세포를 진화시켰고, 거기에서 곰팡이, 식물, 동물 같은 생물들이 유래했으며, 각각의 생물들이 새로운 종으로 진화하는 과정에서도 공생이 핵심적이고 근본적인 기능을 수행했음을 주장한다.
린 마굴리스는 이 공생 개념이 진화의 역사에서 나타나는 불연속성(진화적 연결 고리가 없는데 진화가 발견된 경우)을 설명할 수 있으며, 자연 외적인 존재의 도움 없이 더 복잡하고 더 거대한 생명체가 형성된 기작을 설명할 수 있다고 주장한다.

생명은 합병과 통합 그리고 공생을 통해 진화했다

린 마굴리스의 공생 진화론에 따르면 최초의 진핵 세포가 형성된 과정은 최초에 황과 열을 좋아하는 고세균(호열산세균)이 유영성 세균이 융합하는 과정에서 시작되었다. 이 과정에서 막을 가진 세포핵이 형성되었다. 그리고 독립적으로 생활하던 산소 호흡하던 미생물이 그 융합체에 합쳐졌다. 그리고 마지막으로 산소 호흡을 하며 산과 열을 좋아하는 세균을 몸안에 포함하고 있으며 유영 생활을 할 수 있는 이 생물이 광합성 세균을 삼키고 그것을 소화시키는 데 실패했다. 이 과정에서 막강한 광합성 능력을 지구 환경 자체를 통째로 바꿔 놓은 녹조류가 탄생했다.
이러한 린 마굴리스의 공생 진화론은 세포 내부에 있는 세포핵과 세포 소기관들, 심지어는 세포질이 서로 다른 독자적인 유전자를 가지고 있는 이유를 설명해 주며, 또 이들이 어떤 과정을 거쳐 하나의 세포가 되었는지도 알려준다. 그리고 현대 생물학의 뼈대를 이루는 분류학도 진화론과 분자 생물학, 그리고 미생물학의 최근 성과에 부합하도록 수정한다.
상식 수준의 생물 분류인 동물, 식물, 병균 대신 린 마굴리스가 지지하는 생물 분류는 곰팡이, 식물, 동물, 원생생물, 세균으로 나뉘는 5계 분류 체계이다. 이 5계 분류 체제가 공생을 통해 세포핵과 세포 소기관을 가지게 된 진핵생물(곰팡이, 식물, 동물, 원생생물이 이 계 안에 포함된다.)과 핵을 가지지 않은 원핵생물인 세균을 구별해 주는 유일한 분류 체계이기 때문이다.
또한 공생 진화론은 생명의 기원에 대한 연구에도 빛을 비춰 준다. 현재까지 생명의 기원에 대한 연구는 안개 속에 묻혀 있는 상태이다. 생명의 기원을 추적하는 방법에는 세 가지 방법이 있다. 모든 생물의 가장 공통적인 요소를 비교 분석함으로써 생명의 가장 근본적인 요소를 찾아내고 이것을 생명의 기원이라고 추론하는 방법이 있고, 고생물학적 수단을 이용해 최초 생명의 잔해, 즉 화석의 흔적을 찾아가는 방법이 있고, 마지막으로 인공 생명을 실험실에서 만듦으로써 첫 번째 생물이 어떠했을지 재현해 보는 방법이 있다.
공생 진화론은 세포를 이루고 있는 세포 소기관의 기원을 추적하고, 그것들이 어떻게 합병되었으며, 합병 이전에는 어떤 모양이었는지 연구함으로써 최초의 생물들이 무엇이었는지 밝혀내는 데 도움이 되는 방법론을 제공할 수 있다. 고대 세균의 내부 구조는 지구의 화학적 환경 자체와 비슷했으며 따라서 고대 세균들이 공생한 세균 융합체인 현대의 세균 속에는 생명이 탄생하던 순간의 화학적 상황, 생물학적 상황이 녹아 있다고 믿는 린 마굴리스는 “세포는 생명 탄생의 기원을 기억”하고 있다고 보고 공생 진화론으로 생명의 기원을 밝히는 연구를 하고 있다.
그리고 공생 진화론은 성(性)의 기원을 밝히는 데도 큰 공헌을 하고 있다. 감수 분열 성을 기반으로 한 번식(아비의 유전자 반과 어비의 유전자 반을 각각 받아서 새로운 개체가 만들어지는 번식 방식)이 일종의 공생 메커니즘의 변형이라고 주장하는 공생 진화론의 연구 결과들은 아직도 수수께끼가 많은 성의 기원에 대한 연구에 많은 도움을 주고 있다.
또한 공생 진화론은 최초의 육상 식물이 진화하게 된 미스터리에도 해결의 열쇠를 제공한다. 곰팡이 종류와 공생을 하게 된 녹조류들이 곰팡이 부분의 보호를 받으며 지상으로 올라오게 되었고, 이 공생을 통해 식물이라고 하는 새로운 생물이 탄생하게 되었다는 것이다. 육상 식물이 진화하기 직전, 육상이라는 환경은 식물과 다른 모든 생물에게 적대적이었다. 강한 자외선, 수분 부족, 양분 부족이라는 높은 장벽을 뛰어넘을 수 있었던 것은 식물-곰팡이 복합체라는 공생자가 형성되었기 때문에 가능했던 것이다.

공생이 없다면 우리는 살아갈 수 없다

이처럼 공생 없이는 지구의 생명은 존재할 수 없었다. 세균에서 지구에 이르기까지 모든 생명은 연결되어 있다. 이것은 단순한 수사학적 표현이 아니다. 지구상의 모든 생물은 ‘공생’이라는 고리로 연결되어 있다. 우리 몸을 이루는 세포부터 인간 같은 동물과 식물의 몸 역시 수많은 세포들이 공생한 결과물이다. 어쩌면 거대한 지구도 수많은 생물들이 공생이라는 고리로 결합되어 있는 또 하나의 생명체일지 모른다. ‘공생 진화론’으로 전 세계 진화 생물학계에 커다란 충격을 준 세계적인 생물학자 린 마굴리스의 이 책은 우리를 수십억 년 전, 생명이 처음 탄생하던 태초의 순간으로 우리를 안내한다.
마굴리스는 본문 중에서 이렇게 말한다.

우리 행성의 동료들을 인위적으로 우리에게서 떼어 놓으면, 살풍경하고 지루한 수준을 넘어서서 끔찍한 상황이 벌어진다. 우리가 아무리 자기 중심적으로 생각해도, 생명은 훨씬 더 폭넓은 계를 이룬다. 우리 피부 바깥(그리고 안쪽)에 있는 수백만 종들은 물질과 에너지 측면에서 믿을 수 없을 만큼 복잡하게 서로 의존하고 있다. 지구의 이 이질적인 존재들은 우리의 친척이자 우리의 조상이자 우리의 일부다. 그들은 우리의 물질을 순환시키고, 우리에게 물과 양분을 준다. ‘남’이 없다면 우리는 살아갈 수 없다. -본문에서

<미디어오늘> 2008년 1월 8일자 보도에 따르면 신문 중앙지들이 내건 대형 기획물에 공통적으로 나타나는 키워드는 ‘생태’와 ‘평화’로 압축된다고 한다. 생태와 평화 개념 모두 타자와의 공존, 공생에 기반을 둔 개념이다. 그리고 이 공생과 공존은 많은 사람들에 의해 회자된다. 하지만 이 공생 개념 안에 수십억 년에 걸친 지구 생명의 역사와 우리와 함께 같은 시대를 살고 있는 수천억 종의 생명이라는 거대하고 심오하고 자연사적이 맥락이 있음을 보여 주는 이 책은 단순한 생물학 개념을 소개하는 과학 교양서로 그치는 것이 아니라 새로운 생명관, 자연관, 세계관을 열어 주는 자극적인 책이 될 것이다.

옮긴이의 말-과학의 신비화를 경계하라
머리말-40억 년 역사의 초대형 실험실 지구

1│지구는 공생자들의 행성
2│정통 견해에 맞서다
3│개체는 합병에서 태어났다
4│생명의 덩굴
5│세포는 생명 탄생의 기억을 가지고 있다
6│섹스의 진화
7│초바다의 해변에서
8│가이아

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