이기적 유전자 - 리처드 도킨스
이기적 유전자? ‘이기적’이란 자기 자신만의 이익을 꾀하는 것을 뜻한다. 생물 시간에 우리 몸속 세포 안에 있는 핵에 존재하고 있는 것으로 배웠던 유전자가 어떻게 이기적일 수 있을까? 이러한 궁금증으로부터 이 책을 펼쳐 들었다. 책속에는 저자의 주장을 뒷받침하는 다양한 예가 제시되어 이해하기 쉬었고, 나는 이 책을 다 읽고 유전자 단위의 진화를 적극적으로 신봉하게 되었다. 마치 저자가 다윈의 진화론을 신봉하듯이 말이다. 다윈의 이론이 생물 개체 단위의 진화론이라면 저자는 유전자 단위의 진화론으로 확장 시켰다. 그리고 그 진화에 있어 중요한 요인은 바로 유전자가 자신의 생존을 위해 행하는 이기적인 행동이라는 것이다. 즉, 이 책의 제목처럼 유전자는 이기적 성질을 가지고 있으며, 이것을 다윈이 자연선택과 같은 맥락에서 이해할 수 있다.
수십억 년 전 지구상에 생물이 나타나기 이전 바다에는 단순 화합물들이 자외선이나 번개에 의해 아미노산이 생성되었고 그중 DNA자체의 구성요소인 퓨린이나 피리미딘이라는 유기물이 나타나기 시작했다. 오늘날에는 이런 유기물이 만들어지지 말자 다른 박테리아나 그 밖의 생물들에 의해 분해 흡수 되지만 그 당시 이런 생물이 나타나기 이전이었으므로 점점 커질 수 있었을 것이다. 그 와중에 우연히도 자기를 복제할 수 있는 ‘자기 복제자’가 나타났다. 스스로 복제를 시작하면서 복제물들이 바다 속에 빠른 속도로 퍼져 나가지 시작했고 점차 이런 자기 복제자들을 구성하는 물질들이 부족하게 되었다. 이제부터는 한정된 자원을 두고 자기 복제자들은 서로 경쟁하기 시작했고 좀 더 오래 살아남는 쪽으로 진화하기 시작했다. 그리고 복제 과정에서 변종도 생기기 시작했고 변종 중에서는 변종 이전의 복제자들보다 더욱 생존력이 높은 것들도 생겼을 것이다. 반대의 경우도 마찬가지이지만 이들은 금방 사라지고 만다. 변종 간의 생존 경쟁은 이렇게 시작되었다. 그들은 단백질을 만들어 스스로를 보호하기에 이른다. 이것이 바로 세포의 탄생이다. 자기 복제자는 계속 존재하기 위해 스스로의 용기, 즉 운반자를 만들기 시작한 것이다. 그러한 진화가 지금껏 계속 되어왔고 지구상의 모든 생명체(물론 인간도 포함된다.)는 자기 복제자들의 ‘운반체’인 것이다. 우리는 그들의 ‘생존 기계’인 셈이다. 30-40억 년간 다양한 생존 기계의 진화를 통해 지금까지 전달되어온 DNA는 불멸의 존재이다.
DNA 분자는 뉴클레오티드의 사슬이다. 나선형으로 맞물린 한 쌍이 뉴클레오티드의 사슬이다. 뉴클레오티드를 구성하는 단위는 A, T, C, G 이렇게 네 종류에 불과하다. 이는 다른 동식물에서도 동일하다. 다른 점이 있다면 연결되는 순서가 틀리다는 것이다. DNA 분자는 두 가지 중요한 일을 하는데 복제와 단백질 제조이다. 복제는 매우 중요한 것으로 최초 수정되었을 때 하나의 세포가 수조개의 세포로 분열되는 과정에서 DNA 또한 착오 없이 복제되고 있다. 그리고 DNA는 다른 종류의 분자인 단백질 제조를 간접적으로 통제하고 있다. 단백질은 몸을 구성하고, 세포 내의 화학적 과정 전반에 예민한 제어기능을 발휘하여 정확한 시간, 장소에서 화학적 과정의 스위치를 선택적으로 껐다 켰다 한다. 예를 들면 눈의 세포와 위의 세포는 그 핵 속에는 같은 DNA가 들어 있지만 어느 것이 활성화 되느냐에 따라 눈의 기능을 하고 위의 기능을 하는 것이다.
유전자가 진화에 있어 자연 선택의 기본 단위가 될 수 있는 것은 그것의 잠재적 불멸성 때문이다. 잠재적이란 말은 어떤 유전자는 100만년 이상을 살 수도 있고 어떤 유전자는 한 세대를 넘기지 못하기도 한다. 즉, 자연 선택에 의해 우수한 유전자는 지속적으로 생존 기계를 옮겨가며 살아남고 그렇지 못한 유전자는 자신의 작용으로 생존 기계를 죽게 만들어 한 세대도 넘기지 못한다. 즉 유전자 풀pool 내의 대립 유전자와의 생존 경쟁에서 이기적인 유전자가 이타적 유전자에 비해 우세할 것이다. 대립 유전자를 희생시켜 유전자 풀pool 속에서 오래 살아남아야 하므로 유전자는 이기주의의 기본 단위이다.
유전자는 자신이 살아남기 위해 다른 유전자들과 협력을 하기도 한다. 예컨대 육식 동물은 날카로운 이빨과 고기를 소화하기 적합한 소화관이 필요하다. 즉, 날카로운 이빨 유전자는 고기를 소화하기 위한 적합한 소화관 유전자와 함께 있을 때 효과적이다. 반대로 초식 동물이 날카로운 이빨 유전자를 가지게 된다면 풀을 제대로 먹지 못해 결국은 죽게 되고 평평한 이빨 유전자를 가진 초식 동물만 살아남게 된다.
유전자 중에는 자신을 지니고 있는 개체를 죽게 하는 유전자인 ‘치사 유전자’가 있다. 대부분의 유전자는 태아기에 영향을 나타내어 몸을 구성하게 하고, 어떤 유전자는 청년기에 영향을 미치기도 한다. 만약 이 치사 유전자가 초기에 작용을 하게 된다면 유전자가 자손에게 전해질 기회를 잃게 되므로 결국 유전자 풀pool에서 제거되고 만다. 그러므로 치사 유전자는 생식 활동 후의 늙은 몸에서 발현해야 자손에게 전해지고, 유전자 풀pool 속에서 번창하게 될 것이다. 이 이론에서 인간의 수명을 늘릴 수 있는 방법을 생각해 낼 수도 있다. 생식 연령을 수백 년간 점차적으로 늦춰서 수명을 늘릴 수 있는 방법도 생각해 볼 수 있지만 실현하기는 힘들 것 같다. 또 다른 방법은 치사 유전자를 속여서 실제의 연령보다 젊도록 생각하게 하는 것이다. 분명 치사 유전자를 작동 시키는 스위치가 있을 것이다. 늙었음을 나타내는 몸의 변화를 정확히 알아내서 이러한 변화들 가운데 치사 유전자의 스위치를 켜는 요인을 제거하거나 젊음을 나타내는 요인을 지속시키므로 수명을 연장 시킬 수 있지 않을까 하는 추측을 해본다.
유전자는 생존을 위해 뇌를 만들었다. 그 이유는 유전자가 단백질 합성을 통해 몸을 제어를 하는데 수개월이 걸리므로 즉각적인 대응이 불가능하다. 하지만 신경계는 빠른 속도로 반응해서 위기의 상황에서 몸을 지킬 수 있게 한다. 유전자는 아마도 이러한 위험을 예측하고 될 수 있는 대로 많은 가능성에 대처하기 위한 규칙이나 충고를 사전에 프로그램으로 만들어 최선의 대책을 마련한다. 하지만 모든 가능성에 대처는 불가능 하므로 뇌를 만들어 개체가 올바른 판단을 해서 더 잘 살아남도록 한다. 유전자는 일차적 방침 결정자이고 뇌는 집행자인 셈이다. 그러나 뇌가 고도로 발달하면서 더욱더 많은 실제의 방침 결정을 맡게 되었고 이러한 경향이 계속 되면 유전자는 단지 자신을 살려 두는 데 가장 좋다고 생각하는 모든 일을 뇌에게 맡기게 될 것이다. 결국 인간의 뇌는 이기적인 유전자와 다른 행동을 할 수도 있다. 다시 말해 유전자의 독재에 반항 할 수 있다는 얘기다. 자살이나 버려진 아이를 키워주는 복지국가가 여러 예들 중 하나이다.
유전자는 자신이 생존을 위해 다른 유전자와의 싸움을 하게 되며 그 고정에서 여러 가지 전략을 사용하게 되는데 여기서 ESS라는 개념을 도입 할 수 있다. 이 개념은 ‘진화적으로 안정된 전략(Evolutionarily Stable Strategy)'라고 불리는 것인데 즉 ESS는 개체군에 있는 대부분의 구성원이 일단 그 전략을 수용하면 그것을 다른 대체 전략에 의해 능가할 수 없는 전략이다. 공격적인 매파와 타협적인 비둘기파의 싸움을 생각해보자. 매파는 무조건 공격하는 성향을 가지고 있고, 비둘기파는 싸움을 피하는 경향을 가지고 있다. 싸우는 양쪽에 점수를 주기로 하자. 승자는 +50점, 패자에게는 0점, 중상자에게는 -100점, 싸우는 시간의 낭비에 대해 -10점을 준다. 전원 비둘기파인 개체를 생각해보면 서로 싸워도 다치지 않는다. 대신 서로 대치하는 시간에 대한 시간 낭비가 생기고 승자는 40점을 얻고 패자의 경우 -10점을 얻게 된다. 따라서 싸움당 득점은 +40과 -10을 평균하여 +15점이된다. 그런데 이 개체군에 매파형의 돌연변이 개체가 생겼다고 했을 때 매파는 비둘기파를 항상 이기므로 모든 싸움에서 +50점을 얻게 된다. 즉 15점 밖에 얻지 못하는 비둘기파에 비해 막대한 이익을 누리므로 급속히 퍼지게 된다. 그리하여 모든 개체가 매파가 되었을 때는 사정이 달라진다. 매파끼리 부딪히게 되면 한쪽이 심하게 다치므로 패자는 -100점, 승자는 +50점을 얻게 된다. 반은 지고 반은 이긴다고 봤을 때 그 평균은 -25점이 된다. 여기서 매파 개체군 내에 비둘기파가 있다고 생각해보면 그는 모든 싸움에서 패하지만 결코 부상당하는 일이 없으므로 0점을 얻게 되고 이는 평균 -25점 보다 높다. 그러므로 비둘기파가 퍼지게 될 것이다. 이러한 일련의 과정들을 거쳐 안정된 비율을 가지게 되는데 이때를 ESS에 머물러 있다고 한다. 안정화 된 것이다. 여기서 세 가지 변수를 더 생각해 보자. 바로 보복파와 허풍파, 시험 보복파이다. 보복파는 매파에게 공격당했을 때에는 매파처럼 행동하고 비둘기파를 만났을 때는 비둘기파처럼 행동한다. 허풍파는 누군가가 반격해 올 때까지는 매파처럼 행동하다 반격을 당하면 즉시 도망친다. 시험 보복파는 상대가 반격하지 않으면 매파형으로 행동하다 반격을 당하면 비둘기파처럼 행동한다. 공격을 받은 경우에는 보복파처럼 보복한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하면 보복파만이 진화적으로 안정됨을 알 수 있다. 이러한 일련의 시뮬레이션은 실제 자연계에서도 유사하게 일어난다. 여기서 중요한 결론은 ESS가 진화하는 경향이 있을 것이라는 것이다.
유전자의 친족 관계에 대해 알아보자. 알비노 유전자를 예를 들어보면 알비노 유전자가 유전자 풀pool에서 번성하기 위해서는 같은 알비노 유전자에게는 이타적인 성향을 보이는 것이 유리하다. 그러므로 알비노 유전자에는 피부색을 투명하게 하는 효과 뿐 아니라 다른 투명한 피부를 가진 사람에 대해서 이타적 행동을 하는 경향도 가지고 있어야 한다. 이런 이타주의에 대해 좀 더 설명해보자. 단순하게 자기를 희생하는 유전자는 이기적인 관점에서는 일어날 수 없다. 하지만 그 희생이 자기와 유사한 유전자를 가진 다른 개체를 살릴 수 있다면 이야기는 달라진다. 자기와 유사한 유전자를 가진 개체, 즉 친척들이다.
이기적인 유전자들은 자기의 유전자를 많이 퍼뜨리기 위해선 많은 새끼를 갖는 것이 유리하다. 하지만 자연계에서는 어느 정도의 가족계획이 이루어지고 있는 것 같다. 새의 경우에 같은 새임에도 불구하고 12개 또는 4-5개, 2개의 알을 낳는 등 서로 다르다. 새가 새끼를 낳고 먹이를 주기 위해서는 자기의 영역이 필요하고 그 영역은 한정되어 있다. 즉 그 한정된 영역(자원)을 가지고 12개의 알을 낳는 유전자가 유리한가, 아니면 4-5개, 혹은 2개의 알을 낳는 유전자가 유리한가? 아마 12개의 알을 낳은 새는 한정된 먹이를 12등분을 해야 하므로 그 새끼가 제대로 된 성체가 될 가능성은 낮다. 2개의 알을 낳는 유전자는 충분히 새끼를 성체로 만들 수는 있지만 수가 적다. 4-5개의 알을 낳는 유전자의 경우는 적당히 성체를 만들 수 있고 2개의 알을 낳는 새보다는 새끼의 수가 더 많게 되고 유전자 풀pool에는 4-5개의 알을 낳는 유전자가 퍼지게 될 것이다. 즉 유전자는 자신의 유전자를 더 많이 퍼뜨리기 위해 어느 정도의 가족계획을 하게 되는 것이다.
이제 가족 내에서의 이해관계를 알아보자. 같은 부모에게서 태어난 형제들은 분명 부모로부터 더 많은 먹이를 얻기 위해 서로 경쟁하게 된다. 부모의 입장에서는 모든 자식들이 자기 유전자의 절반을 가지고 있으므로 편애 하지 않는다. 그러나 자식들은 배가 고프지 않음에도 고픈 척 거짓으로 행동해서 자신에게 좀 더 많은 먹이가 오도록 한다. 새의 경우 좀 더 큰 소리로 울어 부모가 자식에게 음식을 가져다주도록 하는데 이는 다른 포식자를 유인하기도 한다. 그러면 부모는 큰 소리로 우는 자식에게 먹이를 줘서 우는 소리를 줄이려 할 것이다. 즉 큰 소리로 우는 유전자가 좀 더 살아남는데 유리하다. 이러한 유전자의 행동은 포식자가 둥지 속에 가장 큰 새끼를 먹는다는 사실에서 형제의 머리에 권총을 들이대는 것과 같다. 여기서 특수한 뻐꾸기의 예를 들어 보자. 뻐꾸기는 다른 새의 둥지에 알을 낳는 습성이 있다. 뻐꾸기 새끼는 둥지의 다른 새끼들과는 형제가 아니므로 더욱 큰 소리로 울 것이다. 큰 소리로 울지 않는 유전자에 비해 포식자들로부터 먹힐 위험은 높지만 먹이를 얻지 못해 생기는 손실에 비하면 큰 소리로 우는 것이 훨씬 유리하다. 결국 큰 소리로 우는 유전자가 유전자 풀pool에 퍼지게 된다. 울음소리는 자신의 행동을 과장하는 일종의 거짓말 유전자라 부를 수 있다. 새뿐만 아니라 다른 생명체들의 자식들도 자신의 생존을 유리하게 하기 위해 새의 울음소리 같은 거짓말 유전자를 더욱 활성화 시킬 것이고 결국 자식은 부모를 속이는 행위를 하게 된다.
부모로부터 각기 50%의 유전자를 서로 공유하는 형제간에도 이러한 다툼이 있는데 아무런 유전자도 공유하지 않는 배우자 사이의 다툼은 얼마나 치열할 것인가? 이러한 다툼에서 시작된 양성의 분리에 대해서 한번 알아보자. 최초 생물은 무성생식을 했을 것이다. 서로 같은 크기의 성세포를 생성해서 번식을 했을 것이다. 하지만 좀 더 큰 크기의 성세포를 생성하는 개체가 나타났다. 좀 더 큰 성세포는 그보다 작은 크기의 성세포보다 많은 영양분을 가지고 있으므로 생존에 유리하다. 반면에 더 작은 크기의 성세포를 가진 개체가 나타났다. 이 개체는 성세포를 만드는데 적은 에너지가 소비되며 남은 에너지를 성세포의 수를 늘리는데 이용할 수 있다. 각기 두 가지의 방향으로 진화가 이루어지면서 난자와 정자가 나타나게 되었다. 난자를 생산하는 개체를 암컷이라 하고 정자를 생산하는 개체를 수컷이라 하자. 암컷은 적은 수의 난자에 수컷의 정자를 수정시키고 또 그것을 키우는데 많은 에너지를 소비한다. 그러므로 암컷은 수컷의 선택에 있어 신중할 수밖에 없게 된다. 그래서 암컷은 수컷의 선택에 있어서 많은 것을 수컷에게 어느 정도의 희생을 요구하게 된다. 가령 나중에 태어날 자식에게 봉사할 수 있는지의 여부를 알기 위해 오랜 기간의 구애활동을 요구할 수도 있다. 교미를 하기 전에 집을 만들게 한다든지 아니면 먹이를 제공하게 함으로써 봉사의 여부를 알아보기도 한다. 교미 후에 수컷이 그냥 떠나버린다면 암컷에게는 큰 에너지의 손실이 생기게 때문에 이러한 행동을 하게 된다. 또 다른 수컷의 선택에 다른 방법은 우두머리의 수컷에게 교미를 허락함으로써 어느 정도 우수한 유전자를 획득하는 것이다. 이는 자신의 유전자와 우수한 수컷의 유전자를 결합함으로써 암컷 자신의 유전자가 다음 세대에도 이르도록 하는데 있어 유리하게 작용한다.
이제 개체들이 집단행동을 하는 이유에 대해서 알아보자. 남극의 황제펭귄의 경우 집단생활을 하는데 이는 체온을 유지하는데 훨씬 유리하기 때문이다. 새들이 V자 대형으로 날아가는 것도 공기저항을 덜 받기위한 하나의 방책이다. 그리고 이런 협력은 같은 종간에서만 일어나는 게 아니라 다른 종간에서도 일어난다. 진딧물과 개미는 서로 공생관계이다. 진딧물은 개미가 필요로 하는 식물의 즙을 제공하고 개미는 진딧물을 보호함으로써 서로 상리 공생한다. 좀 더 세밀하게 보면 우리의 세포 속에는 미토콘드리아라고 불리는 우리가 필요로 하는 에너지는 생산하는 작은 몸체가 있다. 이 미토콘드리아는 진화의 초기 단계의 유사 세포와 힘을 합치게 된 박테리아가 그 기원이었다는 설이 있다. 이 설을 뒷받침하기 위해 히드라와 Chlorohydra라는 조류와의 관계를 살펴보자. 이 Chlorohydra 조류의 유전자는 히드라의 알들 통해서 다음 세대에 전해진다. 이는 Chlorohydra의 유전자와 히드라의 유전자는 서로의 이해를 같이 하므로 ‘의견의 일치’를 보게 되고 이러한 경향이 지속된다면 기생자는 숙주와 모든 이해관계를 공유하고 최종적으로 Chlorohydra는 숙주인 히드라와 기생관계를 멈추게 될 것이다. 이러한 매커니즘에 의해 우리 몸속의 세포가 어느 박테리아와 서로의 이해를 같이하게 되어 지금의 미토콘드리아가 있는 게 아닐까 하는 것이다. 이러한 원리를 확장해 생각해보면 지금 우리의 몸도 다른 이종간의 협력의 결과일지도 모른다.
앞서 이기적 유전자는 자신의 생존을 위해 뇌를 만들었다는 얘기를 했었다. 결국 뇌는 이기적 유전자의 의지와 반하는 행동을 할 수도 있게 되었다고도 앞에서 언급했었다. 우리의 이기적 유전자는 뇌를 만듦으로써 인간이라는 다른 종과 구분되는 종을 만들었다. 인간은 이 뇌를 이용하여 지식을 공유하고 다음 세대에 전달하는 등 소위 ‘문화’라는 것을 만들게 되었다. 이 문화는 사람들 뇌를 통해 전해지기도하고 그 과정에서 변화하고 때론 진화와도 같은 형태를 가진다. 이러한 매커니즘은 유전자와 비슷한 형태를 하고 있다. 그래서 이 책에서는 이런 ‘밈’이라는 문화적인 유전자로 정의하고 있다. 문화는 뇌를 통해서 복제되며 이는 유전자의 자기 복제와 유사하다. 그리고 인간들의 뇌에 오랫동안 살아남는 종교라는 밈은 지옥불이라는 관념의 밈과 서로 협력하여 그 위치를 유지하기도 한다. 이는 앞에서 말한 유전자끼리의 협력과도 유사하다.
이 책을 통해 새로운 깨달음을 얻은 게 있다면 바로 이것이다. ‘생물이 존재하기 위해 유전자가 존재하는 것이 아니라 유전자가 존재하기 위해 생물이 존재하는 것이다’. 대부분의 사람들은 유전자는 세포핵 속의 작은 존재로만 생각하며 그 능력을 평가절하하기 쉽다. 특히 뇌를 가진 인간에게는 유전자의 의지와 반하는 행동을 할 수도 있으므로 유전자는 더욱 작은 존재로 인식된다. 하지만 우리가 가진 뇌조차도 우리가 가진 유전자를 다음 세대로 이어주기 위한 하나의 도구에 불과하다는 사실. 그리고 우리가 가지고 있는 사랑이나 우정 등의 감정 또한 유전자의 이기적 산물이라는 것은 충분히 충격적이었다. 현미경을 통해서만 그 모습을 확인 할 수 있는 이 자그마한 분자 크기의 유전자가 수십억년의 진화를 통해 지금에 이르렀다는 그 기적과도 같은 경이로움! 생존을 위한 이기적 행동의 결과가 만들어낸 생물의 다양성의 풍요로움! 유전자 서로가 영향을 주고받으며 균형을 찾아가는 신비로움!
다만 한 가지 걱정이 있다면 이기적 유전자가 만들어낸 우리의 뇌가 더 이상 이기적 유전자를 따르지 않으면서 지금까지는 공생보다는 파멸을 이끌어내고 있다는 것이다. 문화적 유전자인 밈이 이기적 유전자의 진화 속도를 앞질러가면서 생기는 현상이라고 생각한다. 과거 이기적 유전자를 통해 수십 또는 수백 세대를 거쳐 생겼던 변화를 우리는 뇌를 통해 즉각적으로 반응 할 수 있고 행동 할 수 있게 되었고 그러한 여러 가지 화학적, 물리적 변화는 각자의 이기적 유전자를 따르는 다른 종에게는 분명 힘겹고 치명적일 것이다. 혹시 이런 것들조차 인간의 유전자를 퍼뜨리기 위한 인간의 이기적 유전자의 전략이라는 생각이 들기도 한다. 만약 그렇다면 우리는 우리의 뇌를 지금껏 사용해 왔던 방식과는 달리 다른 종들과의 공존을 위해 우리의 이기적 유전자를 배반해야 할 것이다. 이제 우리의 앞날은 우리의 유전자가 아닌 우리의 의지에 달려있다.
이기적 유전자? ‘이기적’이란 자기 자신만의 이익을 꾀하는 것을 뜻한다. 생물 시간에 우리 몸속 세포 안에 있는 핵에 존재하고 있는 것으로 배웠던 유전자가 어떻게 이기적일 수 있을까? 이러한 궁금증으로부터 이 책을 펼쳐 들었다. 책속에는 저자의 주장을 뒷받침하는 다양한 예가 제시되어 이해하기 쉬었고, 나는 이 책을 다 읽고 유전자 단위의 진화를 적극적으로 신봉하게 되었다. 마치 저자가 다윈의 진화론을 신봉하듯이 말이다. 다윈의 이론이 생물 개체 단위의 진화론이라면 저자는 유전자 단위의 진화론으로 확장 시켰다. 그리고 그 진화에 있어 중요한 요인은 바로 유전자가 자신의 생존을 위해 행하는 이기적인 행동이라는 것이다. 즉, 이 책의 제목처럼 유전자는 이기적 성질을 가지고 있으며, 이것을 다윈이 자연선택과 같은 맥락에서 이해할 수 있다.
수십억 년 전 지구상에 생물이 나타나기 이전 바다에는 단순 화합물들이 자외선이나 번개에 의해 아미노산이 생성되었고 그중 DNA자체의 구성요소인 퓨린이나 피리미딘이라는 유기물이 나타나기 시작했다. 오늘날에는 이런 유기물이 만들어지지 말자 다른 박테리아나 그 밖의 생물들에 의해 분해 흡수 되지만 그 당시 이런 생물이 나타나기 이전이었으므로 점점 커질 수 있었을 것이다. 그 와중에 우연히도 자기를 복제할 수 있는 ‘자기 복제자’가 나타났다. 스스로 복제를 시작하면서 복제물들이 바다 속에 빠른 속도로 퍼져 나가지 시작했고 점차 이런 자기 복제자들을 구성하는 물질들이 부족하게 되었다. 이제부터는 한정된 자원을 두고 자기 복제자들은 서로 경쟁하기 시작했고 좀 더 오래 살아남는 쪽으로 진화하기 시작했다. 그리고 복제 과정에서 변종도 생기기 시작했고 변종 중에서는 변종 이전의 복제자들보다 더욱 생존력이 높은 것들도 생겼을 것이다. 반대의 경우도 마찬가지이지만 이들은 금방 사라지고 만다. 변종 간의 생존 경쟁은 이렇게 시작되었다. 그들은 단백질을 만들어 스스로를 보호하기에 이른다. 이것이 바로 세포의 탄생이다. 자기 복제자는 계속 존재하기 위해 스스로의 용기, 즉 운반자를 만들기 시작한 것이다. 그러한 진화가 지금껏 계속 되어왔고 지구상의 모든 생명체(물론 인간도 포함된다.)는 자기 복제자들의 ‘운반체’인 것이다. 우리는 그들의 ‘생존 기계’인 셈이다. 30-40억 년간 다양한 생존 기계의 진화를 통해 지금까지 전달되어온 DNA는 불멸의 존재이다.
DNA 분자는 뉴클레오티드의 사슬이다. 나선형으로 맞물린 한 쌍이 뉴클레오티드의 사슬이다. 뉴클레오티드를 구성하는 단위는 A, T, C, G 이렇게 네 종류에 불과하다. 이는 다른 동식물에서도 동일하다. 다른 점이 있다면 연결되는 순서가 틀리다는 것이다. DNA 분자는 두 가지 중요한 일을 하는데 복제와 단백질 제조이다. 복제는 매우 중요한 것으로 최초 수정되었을 때 하나의 세포가 수조개의 세포로 분열되는 과정에서 DNA 또한 착오 없이 복제되고 있다. 그리고 DNA는 다른 종류의 분자인 단백질 제조를 간접적으로 통제하고 있다. 단백질은 몸을 구성하고, 세포 내의 화학적 과정 전반에 예민한 제어기능을 발휘하여 정확한 시간, 장소에서 화학적 과정의 스위치를 선택적으로 껐다 켰다 한다. 예를 들면 눈의 세포와 위의 세포는 그 핵 속에는 같은 DNA가 들어 있지만 어느 것이 활성화 되느냐에 따라 눈의 기능을 하고 위의 기능을 하는 것이다.
유전자가 진화에 있어 자연 선택의 기본 단위가 될 수 있는 것은 그것의 잠재적 불멸성 때문이다. 잠재적이란 말은 어떤 유전자는 100만년 이상을 살 수도 있고 어떤 유전자는 한 세대를 넘기지 못하기도 한다. 즉, 자연 선택에 의해 우수한 유전자는 지속적으로 생존 기계를 옮겨가며 살아남고 그렇지 못한 유전자는 자신의 작용으로 생존 기계를 죽게 만들어 한 세대도 넘기지 못한다. 즉 유전자 풀pool 내의 대립 유전자와의 생존 경쟁에서 이기적인 유전자가 이타적 유전자에 비해 우세할 것이다. 대립 유전자를 희생시켜 유전자 풀pool 속에서 오래 살아남아야 하므로 유전자는 이기주의의 기본 단위이다.
유전자는 자신이 살아남기 위해 다른 유전자들과 협력을 하기도 한다. 예컨대 육식 동물은 날카로운 이빨과 고기를 소화하기 적합한 소화관이 필요하다. 즉, 날카로운 이빨 유전자는 고기를 소화하기 위한 적합한 소화관 유전자와 함께 있을 때 효과적이다. 반대로 초식 동물이 날카로운 이빨 유전자를 가지게 된다면 풀을 제대로 먹지 못해 결국은 죽게 되고 평평한 이빨 유전자를 가진 초식 동물만 살아남게 된다.
유전자 중에는 자신을 지니고 있는 개체를 죽게 하는 유전자인 ‘치사 유전자’가 있다. 대부분의 유전자는 태아기에 영향을 나타내어 몸을 구성하게 하고, 어떤 유전자는 청년기에 영향을 미치기도 한다. 만약 이 치사 유전자가 초기에 작용을 하게 된다면 유전자가 자손에게 전해질 기회를 잃게 되므로 결국 유전자 풀pool에서 제거되고 만다. 그러므로 치사 유전자는 생식 활동 후의 늙은 몸에서 발현해야 자손에게 전해지고, 유전자 풀pool 속에서 번창하게 될 것이다. 이 이론에서 인간의 수명을 늘릴 수 있는 방법을 생각해 낼 수도 있다. 생식 연령을 수백 년간 점차적으로 늦춰서 수명을 늘릴 수 있는 방법도 생각해 볼 수 있지만 실현하기는 힘들 것 같다. 또 다른 방법은 치사 유전자를 속여서 실제의 연령보다 젊도록 생각하게 하는 것이다. 분명 치사 유전자를 작동 시키는 스위치가 있을 것이다. 늙었음을 나타내는 몸의 변화를 정확히 알아내서 이러한 변화들 가운데 치사 유전자의 스위치를 켜는 요인을 제거하거나 젊음을 나타내는 요인을 지속시키므로 수명을 연장 시킬 수 있지 않을까 하는 추측을 해본다.
유전자는 생존을 위해 뇌를 만들었다. 그 이유는 유전자가 단백질 합성을 통해 몸을 제어를 하는데 수개월이 걸리므로 즉각적인 대응이 불가능하다. 하지만 신경계는 빠른 속도로 반응해서 위기의 상황에서 몸을 지킬 수 있게 한다. 유전자는 아마도 이러한 위험을 예측하고 될 수 있는 대로 많은 가능성에 대처하기 위한 규칙이나 충고를 사전에 프로그램으로 만들어 최선의 대책을 마련한다. 하지만 모든 가능성에 대처는 불가능 하므로 뇌를 만들어 개체가 올바른 판단을 해서 더 잘 살아남도록 한다. 유전자는 일차적 방침 결정자이고 뇌는 집행자인 셈이다. 그러나 뇌가 고도로 발달하면서 더욱더 많은 실제의 방침 결정을 맡게 되었고 이러한 경향이 계속 되면 유전자는 단지 자신을 살려 두는 데 가장 좋다고 생각하는 모든 일을 뇌에게 맡기게 될 것이다. 결국 인간의 뇌는 이기적인 유전자와 다른 행동을 할 수도 있다. 다시 말해 유전자의 독재에 반항 할 수 있다는 얘기다. 자살이나 버려진 아이를 키워주는 복지국가가 여러 예들 중 하나이다.
유전자는 자신이 생존을 위해 다른 유전자와의 싸움을 하게 되며 그 고정에서 여러 가지 전략을 사용하게 되는데 여기서 ESS라는 개념을 도입 할 수 있다. 이 개념은 ‘진화적으로 안정된 전략(Evolutionarily Stable Strategy)'라고 불리는 것인데 즉 ESS는 개체군에 있는 대부분의 구성원이 일단 그 전략을 수용하면 그것을 다른 대체 전략에 의해 능가할 수 없는 전략이다. 공격적인 매파와 타협적인 비둘기파의 싸움을 생각해보자. 매파는 무조건 공격하는 성향을 가지고 있고, 비둘기파는 싸움을 피하는 경향을 가지고 있다. 싸우는 양쪽에 점수를 주기로 하자. 승자는 +50점, 패자에게는 0점, 중상자에게는 -100점, 싸우는 시간의 낭비에 대해 -10점을 준다. 전원 비둘기파인 개체를 생각해보면 서로 싸워도 다치지 않는다. 대신 서로 대치하는 시간에 대한 시간 낭비가 생기고 승자는 40점을 얻고 패자의 경우 -10점을 얻게 된다. 따라서 싸움당 득점은 +40과 -10을 평균하여 +15점이된다. 그런데 이 개체군에 매파형의 돌연변이 개체가 생겼다고 했을 때 매파는 비둘기파를 항상 이기므로 모든 싸움에서 +50점을 얻게 된다. 즉 15점 밖에 얻지 못하는 비둘기파에 비해 막대한 이익을 누리므로 급속히 퍼지게 된다. 그리하여 모든 개체가 매파가 되었을 때는 사정이 달라진다. 매파끼리 부딪히게 되면 한쪽이 심하게 다치므로 패자는 -100점, 승자는 +50점을 얻게 된다. 반은 지고 반은 이긴다고 봤을 때 그 평균은 -25점이 된다. 여기서 매파 개체군 내에 비둘기파가 있다고 생각해보면 그는 모든 싸움에서 패하지만 결코 부상당하는 일이 없으므로 0점을 얻게 되고 이는 평균 -25점 보다 높다. 그러므로 비둘기파가 퍼지게 될 것이다. 이러한 일련의 과정들을 거쳐 안정된 비율을 가지게 되는데 이때를 ESS에 머물러 있다고 한다. 안정화 된 것이다. 여기서 세 가지 변수를 더 생각해 보자. 바로 보복파와 허풍파, 시험 보복파이다. 보복파는 매파에게 공격당했을 때에는 매파처럼 행동하고 비둘기파를 만났을 때는 비둘기파처럼 행동한다. 허풍파는 누군가가 반격해 올 때까지는 매파처럼 행동하다 반격을 당하면 즉시 도망친다. 시험 보복파는 상대가 반격하지 않으면 매파형으로 행동하다 반격을 당하면 비둘기파처럼 행동한다. 공격을 받은 경우에는 보복파처럼 보복한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하면 보복파만이 진화적으로 안정됨을 알 수 있다. 이러한 일련의 시뮬레이션은 실제 자연계에서도 유사하게 일어난다. 여기서 중요한 결론은 ESS가 진화하는 경향이 있을 것이라는 것이다.
유전자의 친족 관계에 대해 알아보자. 알비노 유전자를 예를 들어보면 알비노 유전자가 유전자 풀pool에서 번성하기 위해서는 같은 알비노 유전자에게는 이타적인 성향을 보이는 것이 유리하다. 그러므로 알비노 유전자에는 피부색을 투명하게 하는 효과 뿐 아니라 다른 투명한 피부를 가진 사람에 대해서 이타적 행동을 하는 경향도 가지고 있어야 한다. 이런 이타주의에 대해 좀 더 설명해보자. 단순하게 자기를 희생하는 유전자는 이기적인 관점에서는 일어날 수 없다. 하지만 그 희생이 자기와 유사한 유전자를 가진 다른 개체를 살릴 수 있다면 이야기는 달라진다. 자기와 유사한 유전자를 가진 개체, 즉 친척들이다.
이기적인 유전자들은 자기의 유전자를 많이 퍼뜨리기 위해선 많은 새끼를 갖는 것이 유리하다. 하지만 자연계에서는 어느 정도의 가족계획이 이루어지고 있는 것 같다. 새의 경우에 같은 새임에도 불구하고 12개 또는 4-5개, 2개의 알을 낳는 등 서로 다르다. 새가 새끼를 낳고 먹이를 주기 위해서는 자기의 영역이 필요하고 그 영역은 한정되어 있다. 즉 그 한정된 영역(자원)을 가지고 12개의 알을 낳는 유전자가 유리한가, 아니면 4-5개, 혹은 2개의 알을 낳는 유전자가 유리한가? 아마 12개의 알을 낳은 새는 한정된 먹이를 12등분을 해야 하므로 그 새끼가 제대로 된 성체가 될 가능성은 낮다. 2개의 알을 낳는 유전자는 충분히 새끼를 성체로 만들 수는 있지만 수가 적다. 4-5개의 알을 낳는 유전자의 경우는 적당히 성체를 만들 수 있고 2개의 알을 낳는 새보다는 새끼의 수가 더 많게 되고 유전자 풀pool에는 4-5개의 알을 낳는 유전자가 퍼지게 될 것이다. 즉 유전자는 자신의 유전자를 더 많이 퍼뜨리기 위해 어느 정도의 가족계획을 하게 되는 것이다.
이제 가족 내에서의 이해관계를 알아보자. 같은 부모에게서 태어난 형제들은 분명 부모로부터 더 많은 먹이를 얻기 위해 서로 경쟁하게 된다. 부모의 입장에서는 모든 자식들이 자기 유전자의 절반을 가지고 있으므로 편애 하지 않는다. 그러나 자식들은 배가 고프지 않음에도 고픈 척 거짓으로 행동해서 자신에게 좀 더 많은 먹이가 오도록 한다. 새의 경우 좀 더 큰 소리로 울어 부모가 자식에게 음식을 가져다주도록 하는데 이는 다른 포식자를 유인하기도 한다. 그러면 부모는 큰 소리로 우는 자식에게 먹이를 줘서 우는 소리를 줄이려 할 것이다. 즉 큰 소리로 우는 유전자가 좀 더 살아남는데 유리하다. 이러한 유전자의 행동은 포식자가 둥지 속에 가장 큰 새끼를 먹는다는 사실에서 형제의 머리에 권총을 들이대는 것과 같다. 여기서 특수한 뻐꾸기의 예를 들어 보자. 뻐꾸기는 다른 새의 둥지에 알을 낳는 습성이 있다. 뻐꾸기 새끼는 둥지의 다른 새끼들과는 형제가 아니므로 더욱 큰 소리로 울 것이다. 큰 소리로 울지 않는 유전자에 비해 포식자들로부터 먹힐 위험은 높지만 먹이를 얻지 못해 생기는 손실에 비하면 큰 소리로 우는 것이 훨씬 유리하다. 결국 큰 소리로 우는 유전자가 유전자 풀pool에 퍼지게 된다. 울음소리는 자신의 행동을 과장하는 일종의 거짓말 유전자라 부를 수 있다. 새뿐만 아니라 다른 생명체들의 자식들도 자신의 생존을 유리하게 하기 위해 새의 울음소리 같은 거짓말 유전자를 더욱 활성화 시킬 것이고 결국 자식은 부모를 속이는 행위를 하게 된다.
부모로부터 각기 50%의 유전자를 서로 공유하는 형제간에도 이러한 다툼이 있는데 아무런 유전자도 공유하지 않는 배우자 사이의 다툼은 얼마나 치열할 것인가? 이러한 다툼에서 시작된 양성의 분리에 대해서 한번 알아보자. 최초 생물은 무성생식을 했을 것이다. 서로 같은 크기의 성세포를 생성해서 번식을 했을 것이다. 하지만 좀 더 큰 크기의 성세포를 생성하는 개체가 나타났다. 좀 더 큰 성세포는 그보다 작은 크기의 성세포보다 많은 영양분을 가지고 있으므로 생존에 유리하다. 반면에 더 작은 크기의 성세포를 가진 개체가 나타났다. 이 개체는 성세포를 만드는데 적은 에너지가 소비되며 남은 에너지를 성세포의 수를 늘리는데 이용할 수 있다. 각기 두 가지의 방향으로 진화가 이루어지면서 난자와 정자가 나타나게 되었다. 난자를 생산하는 개체를 암컷이라 하고 정자를 생산하는 개체를 수컷이라 하자. 암컷은 적은 수의 난자에 수컷의 정자를 수정시키고 또 그것을 키우는데 많은 에너지를 소비한다. 그러므로 암컷은 수컷의 선택에 있어 신중할 수밖에 없게 된다. 그래서 암컷은 수컷의 선택에 있어서 많은 것을 수컷에게 어느 정도의 희생을 요구하게 된다. 가령 나중에 태어날 자식에게 봉사할 수 있는지의 여부를 알기 위해 오랜 기간의 구애활동을 요구할 수도 있다. 교미를 하기 전에 집을 만들게 한다든지 아니면 먹이를 제공하게 함으로써 봉사의 여부를 알아보기도 한다. 교미 후에 수컷이 그냥 떠나버린다면 암컷에게는 큰 에너지의 손실이 생기게 때문에 이러한 행동을 하게 된다. 또 다른 수컷의 선택에 다른 방법은 우두머리의 수컷에게 교미를 허락함으로써 어느 정도 우수한 유전자를 획득하는 것이다. 이는 자신의 유전자와 우수한 수컷의 유전자를 결합함으로써 암컷 자신의 유전자가 다음 세대에도 이르도록 하는데 있어 유리하게 작용한다.
이제 개체들이 집단행동을 하는 이유에 대해서 알아보자. 남극의 황제펭귄의 경우 집단생활을 하는데 이는 체온을 유지하는데 훨씬 유리하기 때문이다. 새들이 V자 대형으로 날아가는 것도 공기저항을 덜 받기위한 하나의 방책이다. 그리고 이런 협력은 같은 종간에서만 일어나는 게 아니라 다른 종간에서도 일어난다. 진딧물과 개미는 서로 공생관계이다. 진딧물은 개미가 필요로 하는 식물의 즙을 제공하고 개미는 진딧물을 보호함으로써 서로 상리 공생한다. 좀 더 세밀하게 보면 우리의 세포 속에는 미토콘드리아라고 불리는 우리가 필요로 하는 에너지는 생산하는 작은 몸체가 있다. 이 미토콘드리아는 진화의 초기 단계의 유사 세포와 힘을 합치게 된 박테리아가 그 기원이었다는 설이 있다. 이 설을 뒷받침하기 위해 히드라와 Chlorohydra라는 조류와의 관계를 살펴보자. 이 Chlorohydra 조류의 유전자는 히드라의 알들 통해서 다음 세대에 전해진다. 이는 Chlorohydra의 유전자와 히드라의 유전자는 서로의 이해를 같이 하므로 ‘의견의 일치’를 보게 되고 이러한 경향이 지속된다면 기생자는 숙주와 모든 이해관계를 공유하고 최종적으로 Chlorohydra는 숙주인 히드라와 기생관계를 멈추게 될 것이다. 이러한 매커니즘에 의해 우리 몸속의 세포가 어느 박테리아와 서로의 이해를 같이하게 되어 지금의 미토콘드리아가 있는 게 아닐까 하는 것이다. 이러한 원리를 확장해 생각해보면 지금 우리의 몸도 다른 이종간의 협력의 결과일지도 모른다.
앞서 이기적 유전자는 자신의 생존을 위해 뇌를 만들었다는 얘기를 했었다. 결국 뇌는 이기적 유전자의 의지와 반하는 행동을 할 수도 있게 되었다고도 앞에서 언급했었다. 우리의 이기적 유전자는 뇌를 만듦으로써 인간이라는 다른 종과 구분되는 종을 만들었다. 인간은 이 뇌를 이용하여 지식을 공유하고 다음 세대에 전달하는 등 소위 ‘문화’라는 것을 만들게 되었다. 이 문화는 사람들 뇌를 통해 전해지기도하고 그 과정에서 변화하고 때론 진화와도 같은 형태를 가진다. 이러한 매커니즘은 유전자와 비슷한 형태를 하고 있다. 그래서 이 책에서는 이런 ‘밈’이라는 문화적인 유전자로 정의하고 있다. 문화는 뇌를 통해서 복제되며 이는 유전자의 자기 복제와 유사하다. 그리고 인간들의 뇌에 오랫동안 살아남는 종교라는 밈은 지옥불이라는 관념의 밈과 서로 협력하여 그 위치를 유지하기도 한다. 이는 앞에서 말한 유전자끼리의 협력과도 유사하다.
이 책을 통해 새로운 깨달음을 얻은 게 있다면 바로 이것이다. ‘생물이 존재하기 위해 유전자가 존재하는 것이 아니라 유전자가 존재하기 위해 생물이 존재하는 것이다’. 대부분의 사람들은 유전자는 세포핵 속의 작은 존재로만 생각하며 그 능력을 평가절하하기 쉽다. 특히 뇌를 가진 인간에게는 유전자의 의지와 반하는 행동을 할 수도 있으므로 유전자는 더욱 작은 존재로 인식된다. 하지만 우리가 가진 뇌조차도 우리가 가진 유전자를 다음 세대로 이어주기 위한 하나의 도구에 불과하다는 사실. 그리고 우리가 가지고 있는 사랑이나 우정 등의 감정 또한 유전자의 이기적 산물이라는 것은 충분히 충격적이었다. 현미경을 통해서만 그 모습을 확인 할 수 있는 이 자그마한 분자 크기의 유전자가 수십억년의 진화를 통해 지금에 이르렀다는 그 기적과도 같은 경이로움! 생존을 위한 이기적 행동의 결과가 만들어낸 생물의 다양성의 풍요로움! 유전자 서로가 영향을 주고받으며 균형을 찾아가는 신비로움!
다만 한 가지 걱정이 있다면 이기적 유전자가 만들어낸 우리의 뇌가 더 이상 이기적 유전자를 따르지 않으면서 지금까지는 공생보다는 파멸을 이끌어내고 있다는 것이다. 문화적 유전자인 밈이 이기적 유전자의 진화 속도를 앞질러가면서 생기는 현상이라고 생각한다. 과거 이기적 유전자를 통해 수십 또는 수백 세대를 거쳐 생겼던 변화를 우리는 뇌를 통해 즉각적으로 반응 할 수 있고 행동 할 수 있게 되었고 그러한 여러 가지 화학적, 물리적 변화는 각자의 이기적 유전자를 따르는 다른 종에게는 분명 힘겹고 치명적일 것이다. 혹시 이런 것들조차 인간의 유전자를 퍼뜨리기 위한 인간의 이기적 유전자의 전략이라는 생각이 들기도 한다. 만약 그렇다면 우리는 우리의 뇌를 지금껏 사용해 왔던 방식과는 달리 다른 종들과의 공존을 위해 우리의 이기적 유전자를 배반해야 할 것이다. 이제 우리의 앞날은 우리의 유전자가 아닌 우리의 의지에 달려있다.
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