노휘성

필트다운인이라고 이름 붙여진 유골이 있었다. 1908년부터 1912년까지 당시 런던 박물관장이었던 우드워드(Arthur Woodward)와 아마추어 고생물학자였던 찰스 도슨(Charles Dawson)이 영국의 필트다운 마을의 자갈 구덩이에서 아래턱 뼈와 두개골의 일부를 발견했다. 이들은 이 뼈들을 1912년 런던지질학회에 초기 인류의 화석으로 보고하였다. 발견된 두개골은 사람에 가깝고, 아래 턱뼈는 원 숭이와 비슷하다는 것이 그 이유였다. 필트다운인은 순식간에 인정을 받으며 ≪ 브리태니커사전≫에 인류의 중간종으로 기재되었고, 세계 각국의 박물관에 전 시되었으며, 또 세계 여러 나라의 교과서에 인류의 조상으로 삽입되어 가르쳐졌 다. [1]

1925년 미국 테네시 주에서 열렸던 스코프스 재판에서 필트다운인은 진화론 을 지지하는 증거 자료로 제시되었다. 이 재판에서 비록 진화론측이 패하기는 했지만, 실상은 미전역에 진화론을 옹호하는 신문 기사가 실리고, 미국에 진화 론이 들어오는 문을 열어준 계기가 되었다. 그 후에도 필트다운인은 인류의 조상 화석이라는 권위로 학문계와 교육계 등에 수십 년간 진화를 옹호하는 매우 중요한 자료로 쓰였다. 그런데 한참 후에 필트다운인은 인류학계 최고 수치스러운 조작사건으로 조용히 판명되었다. 1953년 이 화석의 진위 여부를 가리기 위한 2차조사위원회가 유골을 분석한 결과 필트다운인의 유골은 5년된 원숭이 턱뼈와 사람의 두개골을 조립해 만든 것임이 드러나게 되었다. 더군다나 두개골은 중크롬산칼륨으로 변색처리되었 고, 치아는 줄톱으로 연마한 흔적을 갖고 있었다.

거창하게도 빅뱅은 우주, 그야말로 우리가 접하고 있는 모든 것인 이 실제 세계 의 탄생을 다루는 이론이다. 그마만큼, 이 이론이 얼마나 많은 것들을 설명해내야 할지 짐작할 수 있다. 우주의 가장 기본 물리적 요소인 시공간과 물질 그리고 물질들 사이에 작용하고 있는 힘의 형성을 설명해내야 함은 물론이다. 물론 이 세상이 물리적 요소로만 구성되는 것도 아니다. 하지만, 기본적인 물리 요소들만 따져본 다해도 과학적으로 시간이 무엇인지, 공간이 무엇인지 알고 있는가? 과학자들은 아직그정의를 명확히 내리지 못한다. 그러므로 어떻게 존재하는지는 더욱 설명할 수 없다. 힘의 기원은 잘 설명하고 있을까? 강력, 약력, 전자기력, 중력 이 네가지 힘의 통합을 연구하는 것이 물리학의 한 분야이기는 하지만, 각각의 힘이 어떻게 형성 되었는지는 아직 미지의 영역이다.

그렇다면, 빅뱅이론은 우주에 존재하는 물질들의 기원에 대해서는 타당한 설명을 제공하고 있을까? 우주론자들은 빅뱅 모델이 우주를 구성하고 있는 물질 중 대부분(99%)을 차지하고 있는 수소와 헬륨의 비율을 실제와 일치하게 예측 해냈다고 말한다. 그리고 이점을 빅뱅이론의 매우 성공적인 근거로서 제시하여 왔다.

현재 우주에서 수소와 헬륨의 비율은 3:1정도로, 각각 우주 전체 물질의 75%, 25% 가량을 차지한다고 보고 있다. 그런데, 이 비율이 빅뱅 이후 핵합성 (nucleosynthesis)과정으로 형성되었을 것으로 예측되는 수소와 헬륨의 비율과 일치하기 때 문에 빅뱅이 물질계를 잘 설명하는 이론이라 는 것이다. 그러한 이론과 실제와의 일치는 어떠한 과정으로 도출된 것일까? 빅뱅지지자인 로렌크라우스의설명을들어보자.

러분은 여러분의 자녀가 여러분이 알려준 출생과정 외에 ‘나는 이렇게 태 어났을거야’ 하는 어떤 전제 하에 몇 가지 단서들을 가지고 그럴 듯한 출생 스토 리를 만들어 내었다면 받아들이겠는가? 예를 들어, 아기 때 찍어 놓은 사진들 을 가지고 나름의 스토리를 만들어 부모가 말해 준 과정이 틀리다고 계속 우기 면 어떻게 하겠는가? 자녀를 출산한 병원에까지 가서 출생신고서를 띠어 보여주 면서 설명하는데도 자신의 연구 결과가 옳다고 말한다고 해보자. 불신이 극도로 크면, 유전자 검사를 해야 할지도 모른다. 어쨌든 그래도 한 사람의 출생 경위가 두 개 일 수는 없다.
과학 교과서에서 빅뱅 모델이 제시하는 우주의 탄생 경위에 대해 그 폭발 직 후의 순간인 10-43~10-32초 사이에 있었던 일이라고 가르치는 내용이 있다. 이 찰나라고 표현하기에도 극도로 짧은 시간에 우주의 반지름이 소립자의 크기에 서 자몽 크기 정도로 증가하였다는 것이다.

며칠 전 책상에서 PBS에서 만든 과학 동영상을 보고 있던 아들이 큰 웃음을 터뜨렸다. 아무리 동영상을 잘 만들었기로서니 물리를 다룬 내용인데 재밌을리 가 있을까하는 생각으로 공부방에 가서 물었다. 그러자, 아이는 ‘엄마, 엄마도 한 번 봐보세요. 진짜 웃겨요. ’라고 말하는 것이 아닌가? 뒤로 돌려 함께 보는데, 그 대목이 나오자 아이는 다시 웃음을 참지 못했다.

그 장면은 한 점이 ‘뻥’ 터지면서 안개같은 것이 무질서하게 퍼져나가다 무언가 가 뭉쳐지고, 그렇게 좀 더 퍼져나가다 물질들이 별과 은하들을 형성하며 팽창 하는 일련의 과정을 보여주고 있었다. 그런데, 그 처음 점이 ‘뻥’ 터지는 대목에서 한 과학자가 출현해 힘주어 말한다. “이 폭발의 순간이 바로, 모든 정교한 물리 법칙들이 최고로 질서있게 작용한 순간입니다.” 중학생의 상식으로도 그 장면과 설명이 완전히 반대여서 웃음이 터질 수밖에 없었던 모양이다. 폭발은 그야말로 무질서를 만드는 과정인데, 모든 정교한 물리법칙들이 질서있게 작용한 순간이 라고 말하니 너무 터무니가 없게 느껴졌던 것이다.

빅뱅을 주장하는 과학자들에 의하면, 아무것도 없는 우주(無)에서 고도로 정 교한 물리법칙들이 작용하여 지금 우리가 보는 바와 같은 질서와 균형과 복잡성 이 겸비된 우주를 유도했다고 한다. 법(law)은 언제나 입법자(law giver)가 있어야 존재할 수 있는 것인데, 정교한 물리 법칙들이 아무도 없는 우주 어디에서, 어떻게 생겨났다는 것일까? 아무것도 없었는데, 우주 전체를 만들어낸 공간과 물질(에너 지)은 어디서 나온 것일까?

“과거에서 현재까지 우주가 일정한 속도로 팽창했다면 우주의 나이는 허블 상수의 역수로 알 수 있다. 이렇게 얻은 우주의 나이를 허블 시간이라고 하며, 현재까지 알려진 우주의 나이는 약 137억 년이다.”[1]
“137억 년 전에 일어난 빅뱅으로 시간, 공간, 물질, 에너지가 생겨나면서 우주가 형성되었다.”[2]

과학교과서 뿐만 아니라 우주에 관한 다큐멘타리나 영화, 드라마에서 조차 우주의 나이가 137억년이라고 말해지는 것을 접한다. 과연 그 나이는 어떻게 나온 것일까? 위에서 보듯, 고등학교 1학년 과학 교과서에서는 137억년이라는 우주의 나이가 ‘허블 상수의 역수’로 구해진 것이라고 설명하고 있다. 그럼, 우리는 허블 법칙으로부터 이 논의를 시작해야 할 것이다.

고등학교 과학 교과서의 “생명의진화”라는 단원은 그동안 살펴본 바와 같이 무기물에서 유기물, 유기물에서 원시세포, 단순한 원시세포에서 복잡한 진핵세포, 그리고 수많은 진핵세포로 구성된 식물과 동물들로 저절로 진화되었다고 가르치고 있다. 각각의 단계가 순전히 자연적 과정만으로는 이루어질 수 없도록 정보를 필요로 하며, 그 정보를 해독하고 실행하는 시스템을 동시에 갖추어야 한다. 그럼에도, 우연히 단 한번은 그런 기적과 같은 일들이 일어났다고 증거 없는 해석을 계속 덧붙여 놓았다. 그런 일련의 진화 스토리 다음에, 마치 공연 마지막에 모든 출연자들이 함께 나와 피날레를 장식하는듯 ‘진화나무’ 라는것을 등장시킨다.

진핵세포는 우리 주변에 보이는 세균(박테리아)을 제외 한 대부분의 동물과 식물 및 균류 를 이루는 세포 형태이다. 핵이 별도로 존재하지 않는 원핵세포에 비해 진핵세포는10배 정도 크고, 세포 내부에 이중막으로 분리된 다양한 소기관들을 가진다. 이런점 때문에 진화론자들은 원시적인 원핵세포로부터 진화 되어진 핵세포가 되었다고 여긴다.

그림에 보이는 것처럼 핵, 미토콘드리아, 엽록체(식물세포의 경우), 활면소포체, 조면소포체, 골지체, 리소좀 등은 모두 원핵세포에는 존재하지 않는 독특한 기능을 하는 기관들이다. 이들은 이중막으로 완전히 분리되어 있으면서도 세포질을 통해 다른 기관들과 매우 긴밀히 정보와 물질을 교환한다. 이들은 생명현상에 필요한 수많은 물질과 에너지를 만들어내고, 그것들을 변형시키고, 수송하면서 거대한 공업도시와 같이 일한다. 그렇다면, 이런 기관들이 정말 저절로 생겨난 것일까? 우리 아이들은 학교에서 이부분을 어떻게 배우고 있을까?

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우리가 흔히 세균이라고 부르는 박테리아는 생물학에서 원핵생물로 분류된다. 핵이 없거나 단순한 핵을 가지고 있는 이 세균들은 단어가 주는 어감과는 달리 우리에게 유익한 것이 훨씬 많다. 또한 한 줌의 흙 안에 들어있는 박테리아의 수가 현재까지의 인구 수보다 많을 정도로 지구 환경에서 매우 흔하고도 중요한 기능을 수행한다.[1] 이들은 지구에서 가장 간단한 단세포 형태로서 세균(bacteria)와 고세균(archaea)으로 분류되는데, 고세균은 고대박테리아라는 의미와 달리 오늘날도 풍부하게 살고 있으며 극한 환경에서도 생존할 수 있는 원핵생물이다.

세균들, 즉 원핵세포(prokaryotic cell)는 매우 작다(1~10㎛). 진핵세포(eukaryotic cell)의 10분의 1정도로, 내부 구조도 단순하다. 그러나 생존 환경과 영양을 얻는 방식에 있어서는 훨씬 다양하다.

왜 RNA의 우연한 출현이 화학진화의 긴 시나리오 중 한 부분으로 중요한 것일까? RNA는 구조적으로 DNA와 비슷하며, 유전정보를 구성할 수 있는 네 종류의 염기부호를 가진다. 또한, RNA는 자신과 닮은 RNA를 스스로 만드는 능력을 가지며, 이러한 복제과정이 다른 촉매의 도움 없이도 가능하다. 이런 RNA의 자기 복제력과 효소 기능 때문에 진화론자들은 맨 처음의 RNA만 어떻게 생겨날 수 있었다면, 그리고 RNA를 형성하는 재료들만 충분히 존재했다면, 돌연변이를 통해 다양한 RNA가 생겨나지 않았을까, 그러다 보면 단백질들에 대한 유전 정보들을 만들어낼 수 있지 않았을까 생각하는 것이다