지적설계연구회

■ 캄브리아기 대폭발(Cambrian Explosion)에 관한 놀라운 다큐멘터리?

캄브리아기 대폭발은 생명의 역사에서 가장 놀라운 사건이었다. 지질학적 시간에서 볼 때 그 짧은 순간에 엄청나게 많은 새로운 동물들과 새로운 신체 구조들이 진화론의 조상들 없이 완전하게 생겨났다.

챨스 다윈은 캄브리아기 대폭발을 설명 불가능한 미스터리로 보았다. 그는 무수히 많은 무작위적인 작은 변화들을 통하여 생명이 진화되었다고 보았다. 그러나 화석 기록은 그러한 점진적인 변화의 패턴을 전혀 보여주지 못한다.

이 “다윈의 딜레마”는 캄브리아기 대폭발과 이를 둘러싼 과학적인 논쟁을 파헤친다. 다윈의 진화론이 증명하기 위한 잃어버린 고리(전이 형태)들은 어디에 있는가? 어떤 무작위적인 진화 과정이 생명체의 기원을 설명할 수 있는가?

4개 대륙에서 촬영한 이 다큐멘터리 영상은 현재까지 발견된 가장 중요한 화석 기록들을 조사하면서 다윈이 생각했던 것보다 더 깊은 미스터리를 보여준다.

더욱이 생명 정보의 문제는 더 큰 딜레마를 말해준다.
캄브리아기 대폭발, 즉 다양한 생명체가 캄브리아기에 급격하게 발생했다는 것은 이러한 복잡한 생명체가 생성되기 위해서 DNA와 배아 발생의 청사진인 생명 정보의 급격한 증가가 이루어져야 하는데 점진적인 진화과정으로는 이를 설명할 수 없다.

"다윈의 딜레마"에서는 캄브리아기 대폭발을 진화론적으로 해석하는 여러 저명한 과학자들과 진화론적 해석에 의문을 갖고 있는 또다른 과학자들의 인터뷰를 포함하고 있다. 아래는 이 영상에 나오는 과학자들에 대한 소개이다.

■ 영상 리뷰 : 이승엽교수(서강대교수, 지적설계연구회 회장)

2010년 초 “다윈의 딜레마: 캄브리아기 화석의 미스테리” DVD가 Illustra Media에서 출시되고 미국 여러 곳에서 영상 시사회가 열리면서 이 주제에 대한 일반인들의 관심과 전문가들의 열띤 논쟁이 벌여졌다. 전세계 4개 대륙을 넘다들면서 촬영한 캄브리아기 화석에 대한 놀라운 영상을 국내에서 한글 자막으로 출시하게 되어 매우 기쁘게 생각한다.

1859년 다윈의 “종의 기원”이 출간된 이후로 자연 선택에 의한 점진적인 진화는 생물학의 중심 이론으로서 우리 모두의 세계관에 큰 영향을 미쳐왔다. 학교 교과서나 전문 학술지에서는 모든 생명체의 기원을 자연 선택의 진화로 충분히 설명할 수 있다고 주장하지만 진화론 과학자들 내부에서는 이에 대한 많은 논쟁들은 있어왔다. 그러나 불행히도 이러한 논쟁들은 일반인들에게는 거의 알려져 있지 않고 있다. 특별히 화석을 전문적으로 연구하는 고생물학 분야에서는 점진적인 진화를 주장하는 주류 진화론에 대해서 많은 학술적인 비판이 이루어져 오고 있다.

타계한 하버드대의 고생물학자인 스티븐 제이 굴드를 비롯해서 본 영상에 출현하는 캠브리지 대학교의 시몬 콘웨이 모리스 교수나 U.C. Berkeley의 제임스 발렌타인 교수는 수많은 생명체들이 그들의 조상들 없이 짧은 기간에 갑자기 발생하는 캄브리아기 대폭발(Cambrian Explosion) 연구의 세계적인 권위자들이다. 이 영상에서는 이러한 저명한 진화론 과학자들이 캄브리아기 대폭발에 대한 최근의 과학적인 증거들을 객관적으로 소개할 뿐만 아니라 오직 하나의 공통 조상으로부터 갈라져 모든 생명체가 진화했다고 주장하는 신다윈주의에 강력한 의문을 제기한다.

본 영상은 세계적인 과학자들이 생명체들이 서로 구별되는 여러 신체형태(body plan)들을 갖고 캄브리아기에 갑작스럽게 출현했다는 객관적인 증거를 소개하고 다윈이 말한 하나의 생명나무 보다는 여러 구별된 문(phyla)들이 독립적으로 생겨났다는 이론을 버제스 혈암(Burgess Shale)에서 발견되는 화석들을 통해 보여준다. 캄브리아기 화석의 딜레마와 전이형태의 화석들이 발견되지 않은 것에 대한 진화론자들의 입장은 크게 두가지이다. 다윈이 "종의 기원"에서 주장한 대로 화석 증거가 불완전하기 때문이거나 아니면 단속평형설 이론가들의 주장대로 캄브리아기의 짧은 시간에 급격한 진화가 이루어져 지질학적으로 중간 화석이 발견되지 않았을 뿐이라는 것이다. 그러나 캐나다의 브리티시 콜롬비아나 중국 첸지앙 지역에서 발견되는 놀라운 캄브리아기 화석 증거를 보면서도 이러한 진화론자들의 입장을 무비판적으로 받아들여야만 하는가? 정말 모든 생명체가 무작위적 돌연변이와 자연선택으로 발생했다는 사실에는 정말 추호의 의심도 없는 것인가? "종의 기원" 이후로 150년이 흘렀는데 얼마나 더 우리는 전이 형태의 화석들이 발견되기를 기다려야만 하는가?

캄브리아기 대폭발에 대한 진화론적 해석과 다르게 최근 지적설계론자들의 과학적인 연구 결과들은 우리에게 많은 것을 시사한다. 캄브리아기에 생겨난 DNA 및 배아 발생에 필요한 생명 정보의 증가 문제는 다윈의 진화론을 더 큰 딜레마로 이끌고 있다. 모든 생명체의 진화론적 기원에 대해서 전혀 문제가 없다는 주류 진화론자들의 맹목적인 고집이 본 DVD의 놀라운 화석 증거를 통해서 수정되기를 바랄 뿐이다. 생명의 기원에 대한 새로운 시각을 보여주는 본 DVD를 일반 대중들과 전문 연구자들 모두에게 적극 추천하는 바이다.

“다윈의 딜레마”는 찰스 다윈이 예측한 진화론과 실제 화석 기록이 일치하지 않는 것에 대한 다윈의 당혹스런 고민을 말한다. 그의 책인 “종의 기원”에서 다윈은 그의 진화론이 사실이라면 “가장 아래 쪽에 있는 캄브리아기 지층이 형성되기 이전에도 많은 생명체들이 존재해야 한다”고 주장하였다 [1]. 그러나 다윈은 캄브리아기 이전 지층의 화석 기록에는 그러한 생명체들이 전혀 발견되지 않음을 인정했다. 대신에, “엄청나게 많은 화석을 포함하는 캄브리아기 암석층에서 주요 동물군에 속하는 종들이 갑작스럽게 출현”하는데, 더욱이 캄브리아기 이전 지층에서는 이러한 주요 동물 종들의 조상이 되는 생명체의 화석 증거가 전혀 없다. 다윈도 이러한 조상 형태의 부재가 그의 이론을 반박하는 “유효한 주장”임을 인정하였다. 그러나 그는 시간이 지나서 더 많은 연구들이 이루어진다면 그 부족한 증거들이 발견될 것이라는 희망을 가졌다. 종의 기원 이후로 150년의 시간이 지난 후에 만들어진 이 “다윈의 딜레마” 다큐멘터리 영상은 이러한 다윈의 고민이 지난 세기 동안 발견된 화석들로도 전혀 해결되지 않았으며 오히려 캐나다의 브리티시 콜럼비아 지역에 있는 버제스 혈암(Burgess shale) 층에서 발견된 매우 독특하고 놀라운 생명체들의 화석들로 인해 더 곤란한 상황에 처했음을 보여주고 있다.

2. 선캄브리아기 화석 기록은 “다윈의 딜레마”를 해결했는가?

어떤 사람들은 J. William Schopf의 2000년 PNAS 논문 “다윈 딜레마의 해법: 잃어버린 선캄브리아기의 생명체 기록”과 같은 논문들[2]이 캄브리아기 대폭발의 신비를 해결했다고 생각하지만, 아마 그들은 그 논문의 제목 이후를 읽어보지 않았거나 최근 몇 년간의 논쟁을 제대로 살펴보지 않았을 것이다. 선캄브리아기 화석들은 존재하며, 이는 세계 도처의 화석 지역들에서 수십 년 동안 알려져 있었다. 지적설계 지지자들 중 그 누구도 선캄브리아기 화석들이 없다고 주장한 적은 없다.

오히려, 지적설계 지지자들은 캄브리아기 동물상에 거의 모든 주요 동물문(animal phyla)들이 어떤 진화적 조상들이 없는 상태에서 갑작스럽게 출현하며, 명확한 진화적 선구체가 없다는 것을 지적한다. 고생물학자들은 캄브리아기 집단들의 선구체들이 화석 기록에서 정말 존재하지 않는 사실을 대체로 인정한다. 따라서, 이것은 지적설계 입장에서 나온 논쟁적인 측면에 해당되지 않는다. 동물문들의 생명나무 근저에 놓인 이 잃어버린 선구체들에 관하여, Valentine은 다음과 같이 지적한다.

… 많은 크고 작은 가지들은 원인미상(criptogenetic)이다 (조상들을 추적할 수가 없다). 이러한 간격들 중 일부는 분명 화석기록들이 불완전해서 발생하는 문제다… 하지만, 그걸 가지고 일부 과들, 많은 무척추동물 목들, 모든 무척추동물 강들, 그리고 모든 후생동물 문들에 존재하는 이 원인미상의 본질을 제대로 설명해 줄 수는 없는 일이다.[3]

뼈대를 잘 갖춘 동물문의 화석기록들은 아주 좋은 반면, 우리는 이러한 문들의 가장 기초적인 뿌리 집단들 (순수한 조상들)에 명확하게 대응되는 화석기록들이 실제로 존재하지를 않는다. 그 첫째 가지들은 모든 대칭동물들의 최종 공통 조상과 모든 그 각 문들의 살아있는 대표들의 최종 공통조상 사이에 놓이는 것들이다. 이러한 부재는 충격적이다. 그들은 도대체 어디에 있을까? [4]

선도적인 고생물학자인 Valentine과 Marshall은 지적설계론에 반대한다는 것을 확실히 해두자. 반면, 대부분의 지적설계론자들은 선조 화석기록들이 부재하는 이유는 원래부터 그것들은 아예 존재하지 않았기 때문이라고 주장한다. 그들은, 새로운 신체 형태들과 관련된 이 갑작스런 생명정보의 폭발을 가장 잘 설명해 주는 것은 지적설계라고 주장한다. 이것이 캄브리아기 대폭발에 관한 지적설계 입장의 논쟁적 측면에 해당하는 것이다.

이제, 알려진 선캄브리아기 화석들의 일부를 논하고 있는 Schopf의 PNAS 논문으로 돌아가 보자. 그 제목이 암시하는 것과는 반대로, 이러한 화석들은 “다윈 딜레마의 해법”을 제공해주지 않는 박테리아와 단세포 화석들로 구성되어 있다. 예를 들어, Schopf가 언급하고 있는 화석들은 다음과 같은 것들을 포함한다.

이 마지막 예에 관해서 좀더 이야기를 해보자. 에디아카라 동물상은 선캄브리아기 화석들을 논의하는 사람들이 종종 언급을 하지만, 이것은 캄브리아기에 폭발적으로 출현하는 현대적인 목들에 대한 조상이라고 여겨지지 않기 때문에 “다윈의 딜레마”를 풀 수 있는 화석들이 아니다. (사실, 다큐멘터리 ‘다윈의 딜레마’는 에디아카라 동물상에 관해 그리고 왜 그것들이 캄브리아기 폭발을 설명해주지 않는지를 광범위하게 논의하고 있다.) 진화 고생물학자인 Peter Ward는 다음과 같이 쓰고 있다.

더 최근의 연구들은 모래자갈들에 보존된 이런 오랜 잔해들과 오늘날의 생명체 사이의 유사성에 관해 의문을 제기하고 있다. 튀빙겐 대학의 저명한 독일 고생물학자 A. Seilacher는 에디아카라 동물상들은 현재의 어떤 생명체와도 아무 관련이 없다고까지 주장했다. 이 관점에 의하면, 에디아카라 동물상들은 캄브리아 동물상이 출현하기 이전에 완전히 소멸되었다는 것이다.[5]

사실, Seilacher의 관점은 다양한 현대 진화과학자들 사이에 공유되고 있다. Cooper와 Fortey의 1998년 논문은 그들 논문의 첫번째 그림에서 에디아카라 ( “Vendobionta”라고 불리는) 동물상은 캄브리아 동물상의 조상이 아니라는 것을 보여주었다. 그리고, 다음과 같이 서술한다.

대략 5.45 억년 전쯤 시작된 캄브리아기는 오늘날 생물상을 여전히 지배하고 있는 거의 모든 주요 동물(문)들의 화석기록들을 갑자기 출현시킨다. 더 오랜 지층들에도 화석들이 분명 존재하지만, 그것들은 (박테리아나 조류 처럼) 아주 작거나 살아있는 동물상과의 관계가 매우 논쟁적인 것들이다. 예들 들어, 호주 남부, 에디아카라의 규암 구간에서 발견된 유명한 유체 화석들과 같이 말이다. [6]

이와 유사하게, Andrew Knoll과 Sean Carroll은 “에디아카라 화석들의 특성들을 무척추동물들의 신체 형태들에 대응시키는 것은 정말 어렵다.”고 주장하며 그러므로 이러한 화석들을 캄브리아기 동물상의 선조라는 증거로 보기에는 “무리가 있다.”고 말한다 [7]. 블랙웰 과학출판사의 무척추동물 생물 교과서도 에디아카라 동물상이 다윈의 딜레마를 풀지 못한다는 것에 동의한다.

그들이 오늘날 여전히 살고 있는 어떤 문의 초기 구성원들이며 가능성있는 조상 형태인지, 아니면 오래 전에 멸종된 문의 구성원들인지는 현재 상당히 논쟁 중인 질문이다. 어쨌든, 어느 문이 다른 문의 조상인지 또는, 그렇다면 동물들은 어떤 공통조상을 가지고 있는지의 문제에 관해서 그것들(에디아카라 동물상)이 밝혀주는 것은 거의 없다. [8]

결국, 저명한 고생물학자들인, Valentine, Erwin, 그리고 Jablonski는 이러한 에디아카라 화석들이 캄브리아기 동물상과 어떠한 조상관계를 형성하고 있다고 주장하기를 꺼려하면서, “이러한 화석들이 캄브리아기의 대칭동물들과 맺는 관계는 불확실한 것으로 남아있으며 더 많은 수집과 비판적인 분석을 필요로 한다”고 쓰고 있다[9]. 따라서, 대부분의 진화 과학자들 이 에디아카라 화석들이 “다윈의 딜레마”를 해결한다고 믿지 않는다.

사실, 캄브리아기 동물상에 조상이 되는 선캄브리아기의 화석들이 부족하다는 사실은 앞서 언급했던 Schopf의 PNAS 논문도 거의 인정하고 있으며, “현생대의 큰 유기체들인, 대형진핵생물들은 이제 캄브리아기의 시작 바로 전까지는 출현하지 않았다는 것이 알려져있다. 캄브리아기 지층 바로 아래 말고는, 선캄브리아기 암석들에서 큰 몸체를 가진 화석을 발견할 가능성은 그 시작부터 암울하다.” 캄브리아기에 나타난 생명다양성 폭발에 관련해서 명확한 진화적 조상의 화석들을 알지 못한다는 이 고생물학자들의 고백은 놀라운 것이다. “다윈의 딜레마”는 선캄브리아기 암석들에서 나온 이러한 박테리아, 단세포, 그리고 다른 애매한 화석들로 인해 풀리지 않는다. 따라서, “생명의 초기 역사를 궁금해하는 우리들은 한때 다윈에게는 ‘설명할 수 없었던’ 것이 이제 더 이상 우리에게는 해당되지 않는다는 사실에 감사해 할 수도 있을 것이다”라는 Schopf의 진술을 받아들이기 힘들다. 본질적으로 Schopf가 인용하는 모든 선캄브리아기 화석들이 단세포 유기체들이나 다른 수수께끼 같은 화석들에 해당한다는 사실 그리고 그가 선캄브리아기의 “대형 진핵생물들”의 부재를 인정하고 있다는 사실은 “다윈 딜레마의 해법”을 보여줄 목적으로 그의 논문을 인용할 수 없게 만든다.

만약, 캄브리아기 동물상의 진화를 잘 보존하고 있다고 주장되는 이런 선캄브리아기 화석들에 기대어 어떤 진화이론가가 캄브리아기 폭발은 “갑작스러운” 또는 “폭발적인” 것이 아니었다고 주장하려 한다면, 그 진화이론가는 그 주장을 지켜내지 못할 것이다. 오히려, 최근의 교과서들은 그 화석 기록은 캄브리아기 폭발에 나타난 목들 진화를 뒷받침해주지 않는다고 설명한다.

화석 기록에 나타난 그 동물목들의 대부분은 5.5억년 전쯤의 캄브리아기에 ‘완전하게 형성된 체로’ 출현한다. … 따라서, 그 화석기록은 다양한 동물목들의 기원과 초기 다양화를 설명하는데 어떤 도움도 주지 못한다. [10]

이러한 진술들이 나타나는 이유는 거의 모든 주요 동물목들이 갑자기 그리고 명확한 진화적 선구체 없이 출현하는 것을 화석 기록이 보존하고 있기 때문이다. 이 “딜레마”을 푸는 선캄브리아기 화석들은 다윈 시대 이후로 계속해서 부재 상태에 놓여있다. 우리가 살펴본 것과 유사한 방식으로, “다윈 딜레마의 해법”을 제공해 준다면서 선캄브리아기 화석들에 관해 잘못된 주장을 펼치고 있는 2009년 논문에 대한 답변을 알고 싶다면, Jonathan Wells의 2009년 논평, “다윈 딜레마를 심화시키기”를 살펴보라. 이는 http://www.discovery.org/a/12471 에서 확인할 수 있다.

3. 발생을 제어하는 유전자(예를 들어, Hox 유전자) 속의 DNA에 생겨난 돌연변이들이, 새로운 신체 형태들이 어떻게 진화했는지를 설명해주지 않는가?

1970년대 이후로, 초파리, 성게, 쥐와 같이 상이한 종들을 연구하면서, 생물학자들은 수정란에서 성채까지 정상적으로 발달하기 위해 필요한 유전자에 대해 상당히 많은 것들을 알게 되었다. 종종 “완전 제어 유전자(master control gene)”로 불리는, 이러한 DNA 시퀀스들은 다른 많은 유전자들의 표현(타이밍과 위치)을 조절하는 단백질을 부호화시켜 처리하는데, 이는 보통 스위치처럼 (마치, 철도역 구내의 스위치들과 같이) 동작함으로써 이루어진다. 놀랍게도 이러한 발달상의 조절 유전자들은 동물들 사이에서 광범위하게 공유되는데, 무려 Drosophila (초파리), Loligo (오징어), and Mus (쥐)와 같은 상이한 종들 사이에도 그러하다. 이러한 아주 다른 동물들 사이에서, “똑같은” 유전자가 눈의 발달을 조정하는데 기여한다. 파리를 위해서는 겹눈으로, 하지만 오징어와 쥐를 위해서는 카메라 형태의 눈으로 말이다. 이처럼 공유되는 조절 유전자는 이제 다른 것들도 상당수 알려져 있다.[11]

이는 DNA→발달→ 신체 형태로 이어지는 설명에 첫 번째 문제를 야기한다.

이 수수께끼는 “보존의 역설”이라고 알려져 왔다. 생물학자 S. Newman은 “똑 같은 전사 요소 (유전자와 그것의 단백질 산물)가 형태상으로 그렇게 구별되는 기관들 (겹눈 vs. 카메라눈)에서 완전제어분자로서 기능한다는 사실은 너무나도 어리둥절하다.”고 지적한다. [12]

이러한 유전자들은 발달 초기에 활동하기 때문에, 조절 유전자들의 표현에 영향을 주는 변이들은 연속적으로 영향을 미치면서 배아에 파괴적인 결과를 낳는다. 이러한 변종들은 “배아기의 치명상(embryonic lethals)”으로 알려져 있으며, 태어나기 전에 죽는다. 발달 후기에 표현되는 변이들이 생기는 경우, 동물들은 성체가 될 때까지 살아남을 수도 있다. 하지만, 중대한 불구를 앓게 되며, 짝을 짓거나 새로운 혈통을 가질 수 없다. 예를 들어, 초파리에 일어나는 유명한 Antennapedia 변종은 더듬이가 있어야 할 자리에 다리를 가지고 있다. 그러한 변종들은 실험실을 벗어나면 다윈주의적 경쟁에서 애시당초 살아남을 가능성이 없다. 그들은 새롭게 적응할 수도 없고 그저 막다른 골목에 처할 뿐이다.

오늘날은 발달상의 변이들이 혹독한 결과를 낳지만, 일부 진화생물학자들은 캄브리아기 폭발 동안 그리고 그 이전에는 환경이 틀림없이 달랐을 것이라고 주장했다. 우리는 이 가능성을 아래 질문 6번에서 논의해 볼 것이다.

4. 척추와 배측신경색(dorsal nerve cord)을 가진 동물들이 캄브리아기에서 최초로 출현했다면 (예를 들면 어류 Haikouichthys), 그리고 인간이 이 두 가지 특징들을 갖고 있다면, 인간의 궁극적인 진화론적 조상이 이 캄브리아기 어류로 거슬러 올라가는가?

반드시 그렇지는 않다. 어류와 인간이 모두 속해 있는 “척색동물(chordate)”문은 추상적인 범주로서 진단을 통해 발견되는 해부학적 특징을 지니고 있는지를 통해 정의된다. 자연에 실제로 존재하는 것은 이러한 신체 형태 내지는 문의 특징을 포함하고 있는 종안에 포함되는 생명체이다.

선결문제 요구의 오류를 범하지 않는 이상 마치 모든 비행기가 라이트 형제의 비행 기계를 인과적 조상으로 갖는다고 생각할 수 없는 것처럼 모든 척색동물이 최초의 척색 화석으로부터 유래했다고 생각할 이유가 전혀 없다. 비행기라는 개념은 많은 서로 다른 실제적인 대표물, 또는 실 세계의 예들을 포함하지만 이러한 특정한 기계들은 독립적인 인과적 역사를 갖고 있다. 이들은 공통 조상을 공유하고 있는 것이 아니라 항공기의 날개, 동력을 갖는 추력 장치, 3축 제어 시스템등과 같은 진단을 통해 발견되는 특징을 갖는 시스템의 구분되는 종류를 나타낸다. 물론 이러한 진단적인 특징들은 단발 엔진 Piper Cub에서부터 보잉 777에 이르기까지 서로 다른 실 세계의 광범위한 예들을 포함하고 있다.

그래서, 우리가 비행기가 구분되는 물체의 집단에 속한다고 인식하기는 하지만 그 집단에 속하는 실제 구성물들이 물질적인 (혹은 역사적인) 계통을 공유할 필요는 없다. 동물 문에 속하는 구성 생물들도 마찬가지이다. 캠브리아기의 대폭발에서 보게 되는 것들은 서로 구분되는 다양한 생존 방식을 갖는 생물학적 형태의 종류의 초기 대표물일 뿐이지, 그대로 조상 집단이 되지는 않는다. 이런 형태들의 다른 대표물들이 지구 역사에서 후기에 등장하게 된다.

물론 리하이 대학의 생화학자인 마이클 비히(Michael Behe)와 같은 일부 지적설계 이론가들은 모든 동물들이 공통 조상을 공유한다고 생각한다. 그들에게 모든 척색동물문 또는 다른 문에 속하는 생물들은 진화적 나무의 계통으로 연결되어 있다. 스티븐 마이어(Stephen Meyer)나 조나단 웰즈(Jonathan Wells)와 같은 다른 지적설계 이론가들은 동의하지 않으며 앞의 문단에서 제시된 해석을 선호한다. 이 주제는 지적 설계 연구 그룹 내부에서 지속적으로 논의 되는 주제 중 하나이다.

5. 생물학자들 모두가 DNA가 동물 발생에 필요한 청사진을 제공하고 그래서 서로 다른 동물의 신체형태 구조들을 제공한다고 생각하지 않는가?

다시 한 번 말하지만, 답변은 그렇지 않다(No)이다. DNA가 신체 형태를 구성하는데 필요할 수 있지만 증거에 따르면 서로 다른 동물들의 이질적인 구조들을 특정하는 데는 충분하지 못하다.

그 이유를 이해하기 위해서 건설 현장을 방문한다고 상상해 보자. 목재 더미, 벽돌 더미, 철근 등을 볼 수 있지만 건설 활동은 일어나지 않는다. 노동자들은 나무에 앉아서 커피를 마시고 있다. 무슨 일이에요 라고 물어본다. 그들은 청사진이 없다고 말한다. 그 계획이 없다면 아무것도 할 수가 없다.

어떤 건물을 체계적으로 건설하는 데는 원자재 이상의 것들이 필요하다. 콘크리트, 목재, 철근, 그리고 다른 재료들은 수많은 방법으로 결합될 수 있지만 특정한 거주 가능한 건물을 위해서는 광범위하면서도 이해 가능한 계획이 있어야 한다. 그 계획은 3차원 공간적으로 이해가능 해야 하고 최종적으로 만들어지는 건축물의 형태를 특정해 주어야 한다. 그러나 또한 시간적으로도 이해 가능한 것이라야 한다. 건축의 각 단계는 올바른 순서대로 일어나야 한다. (벽이나 지붕이 올라가기 전에 기초를 먼저 놓아야 하는 것처럼). 원자재 그 자체는 필요하긴 하지만 이러한 광범위한 계획을 제공해 주진 못한다.

비슷한 의미도 DNA도 필요한 구성 요소들을 제공해 준다. RNA로 전사된 후에 DNA 상의 정보들은 단백질 합성을 특정해 준다. 그러나 어떤 세포이든, 또는 어떤 동물이든 3차원적 형태로 존재한다. 단백질은 세포 혹은 생물 내에서 자신의 일을 하기 위해 특정 “주소”들로 지역적으로 한정되어야 한다. DNA와 단백질 산출물들은 정보를 포함한 분자인 단백질이 어디에서 역할을 할 지에 대한 세포 혹은 생물에 대한 전반적인 배경을 가정하고 있다. 이러한 배경 없이 DNA는 자갈들만큼이나 생물학적으로 비활성 상태에 있게 된다.

하버드의 유전학자인 리처드 르윈틴(Richard Lewontin)은 이 점을 웅변적으로 역설했다.

어떠한 살아 있는 분자들도 자기 재생적이지 않다. 오직 전체 세포만이 자기 재생적인 모든 기계들을 포함하고 있을 것이다. DNA만으로는 자신을 복제할 수가 없고 인도되건 그렇지 않건 간에 어떤 것을 “만들어낼” 능력이 없다. 세의 단백질들은 다른 단백질들로 만들어지고 단백질을 형성하는 도구들이 없다면 아무것도 만들 수가 없다. 여기에는 한 가지 무한 회기가 있는 것 같다. 즉, 단백질을 만들기 위해 필요한 단백질은 누가 만드는가? 그러나 이런 모습은 부모에서 자손으로 전달되는 것은 오직 유전자뿐이라 주장하는 저속한 생물학의 또 다른 오류의 부산물이다. 사실 수정되기 전의 난자는 세포의 발생 과정에서 필요로 하는 완벽한 생산 장치들을 포함하고 있었다. 우리는 단백질로 만들어진 세포 기계의 복잡한 구조에 의해서 DNA로 구성된 유전자만을 상속하는 것이 아니다 [13].

동물 발생과정에서 난자 속에 이미 존재하는 세포적 환경 속에서 DNA가 역할을 수행한다. 그리고 난자를 만들기 위해서는 엄마, 즉 모성적 환경이 필요하다. 수정이 된 후에 발생 배아가 될 난자는 단순히 DNA를 포함한 수동적인 가방이 아니다. 오히려 난자는 세포구조, 세포막, 그리고 다른 구성요소 속에 정교한 3차원적인 정보를 전달하고 있다. 이런 정보는 배아의 전체 형태를 결정할 것이고 이를 통해 성인으로 발전할 것이다.

캠브리지 대학의 발생 생물학자인 아담 윌킨스(Adam Wilkins)는 최근에 이 점을 다음과 같이 표현하였다.

유전체 [DNA와 유전자]는 실제로는 청사진이 아니다. 그 자체로는 특정하고 복잡한 방식으로 분자 및 세포적 상호작용을 통해서 난자 속에서 유일한 유전자 대 유전자 상호 작용으로부터 시작해서 흘러가게 되는 발생 과정을 위한 정보를 포함하고 있지 않다. 오래 지속되는 비유에도 불구하고 유전체에 쓰여진 발생을 위한 “유전자 프로그램”은 존재하지 않는다. [14]

우리가 알고 있는 모든 동물들에서 세포의 전체적인 배열 속에 저장되어 있는 3차원적인 정보는 DNA와 언제나 함께 존재한다. 두 가지 모두가 정상적인 발생을 위해서 필요한 것이다.

DNA가 발생을 위해 필요하긴 하지만 DNA만이 발생 과정을 유도하는데 충분하다고 가정할 어떠한 생물학적인 이유도 존재하지 않는다. 만일 건물을 짓고자 한다면 청사진이 필요하다. 배아를 발생시키고자 한다면 최소한 난자가 필요하고 이를 위해서 엄마가 있어야 한다.

6. (a) 캠브리아기의 대폭발은 얼마나 오래 걸렸나? (b) 수백만 년이나 걸린 사건을 정말로 “폭발”이라 부를 수 있는가?

(a) 캠브리아기의 대폭발의 길이에 대한 고생물학자들의 의견은 서로 다르다. 맥길(McGil) 대학의 로버트 캐롤(Robert Carroll)은 방사 과정이 5억4천3백만에서 5억3천만년 전쯤에 “매우 짧은” 시간 간격인 “5백만에서 천만년” 동안 일어났다고 추정한다[15]. 하버드 대학의 찰스 마샬(Charles Marshall)은 화석 기록상의 서로 다른 시작 및 종료 시점을 인정하면서 좀 더 긴 기간을 상정한다. “무거운 골격을 가진 동물이 처음 등장한 시점부터 삼엽충이 처음으로 등장하는 시점까지” 마샬은 방사가 “약 2천만년 걸렸다”고 주장한다 [16]. MIT의 사무엘 보우링(Samuel Bowring)과 동료들은 그러나 대부분의 폭발적인 방사 과정은 “오직 5백만에서 6백만 년 정도만 지속되었다. 어떤 경우에도 천만년을 넘을 것 같지 않다. 많은 문, 강, 목, 과, 속 들이 모두 [이 짧은 기간 동안] 캠브리아기의 정점에 도달하거나 접근하였다”고 추정한다 [17].

(b) “폭발”이라는 용어는 부적절한 것이 아니다. 마샬이 관찰한 바와 같이

캠브리아기의 “대폭발”에는 설명이 필요한 다섯 가지 주요 요소들이 있다. (1) 동물적 차이의 괄목할만한 증가 [서로 다른 종류의 동물이라고 할 때처럼] (2) 동물적 다양성의 증가 [서로 다른 종류의 동물 속에 존재하는 많은 종들] (3) 왜 5억4천3백만에서 5억4천2백만 년 사이에 폭발이 시작되었는지에 대한 이유 (4) 왜 폭발의 기간이 수천만 년인가? (5) 왜 그 사건이 유일한가? [18]

UC 버클리의 고생물학자인 제임스 발렌타인(James Valentine)은 캠브리아기의 대폭발의 독특성은 “불완전한 화석 기록”이 만들어낸 “인공물”이나 보존상의 특이점이 아니라고 강조한다.

몇몇 연구자들은 폭발이 실재가 아니라 새로운 그룹의 기원을 보여준다기 보다는 보존가능성을 높여주는 것을 나타내는 화석 기록 보존에 따른 인공물이라 가정해 왔다. 그러나 폭발이 실재한다는 상당한 증거가 있다. 예를 들어 폭발 중에 일어난 그룹 중 일부는 초기 신체 형태의 일부로서 내구성을 갖춘 골격 체계를 필요로 하고 그들의 기원은 내구성이 있는 골격의 기원 보다 더 오래될 수가 없다 [19].

7. 과거에는 공통 조상으로부터 새로운 신체 형태를 빠르게 진화할 수 있을 정도로 다른 환경이었을 수 있지 않는가?

그럴 수도 있다. 그러나 왜 이렇게 생각해야 하는가? 증거는 무엇인가? 여기에 문제가 있다. 캠브리아기의 대폭발의 독특성에 직면에서 그리고 동물 발생에서 돌연변이의 파괴적인 결과들을 고려해 볼 때 일부 진화 생물학자들은 5억년 전에는 상황이 매우 달랐을 것이라 주장해 왔다. 스미스소니언 연구소의 고생물학자인 더글라스 어윈(Douglas Erwin)은 “새로운 신체 형태가 완성되는 것이 빠르게 일어나는 사건이 아니라는 것은 단순하면서도 경험적인 사실이다. 초기 캠브리아기에 가능한 형태학적 혁신들의 범위가 오늘날 가능하지 않다는 것은 분명하다”고 말한다 [20].

그러므로 만일 새로운 동물 신체 형태가 알려지지 않은 공통 조상으로부터 빠르게 진화했다면 오늘날 배아를 파괴하거나 불구로 만드는 돌연변이들도 어떤 식으로든 요인 가능해야만 할 것이다. 그러므로 이런 돌연변이에 대한 유전학은 오늘날 우리가 잘 정립된 발생 생물학의 모델 시스템에서 보게 되는 것과는 완전히 달라야만 할 것이다. 캠벨과 마샬이 주장하는 것처럼

광범위하게 조직된 성공 가능한 형태학적인 변화가 매우 짧은 지질학적 시간 동안 일어나는 형태로 변화를 일으킬 수 있는 원시 유전체의 특이한 특성을 찾는 것 외에는 대안이 없는 듯 하다 [21].

여기서 이 가설은 이질적인 캠브리아기의 신체 형태들은 알려지지 않은 진화적인 과정을 통해서 하나의 공통 조상으로부터 만들어졌다고 가정하고 있다는 점에 주목하라. 요약하자면 이 가설은 설명해야 할 것을 가정하고 있다.

그러나 이런 가정이 없이는 캠브리아기의 유전체, 즉 발생 프로그램의 “독특한 특성”을 가정할만한 어떠한 관찰적인 기반도 존재하지 않는다.

달리 생각해 보면 캠브리아기의 절지동물은 존재하고 번식하기 위해서는 안정된 (미스터리 하게 불안정한 것이 아니라) 유전체와 발생 과정이 필요했을 것이다. 진화 생물학자이자 “독특한 특징” 기설에 대한 비판자이자 진화 생물학자인 제프리 레빈턴(Jeffrey Levinton)은 “우리는 오늘날과 마찬가지로 캠브리아기에서도 생존을 위해서는 안정된 발생 프로그램이 필수적이었으리라는 사실을 무시할 수가 없다”고 주장한다 [22].

8. 캠브리지 대학의 고생물학자인 시몬 콘웨이 모리스(Simon Conway Morris)가 "다윈의 딜레마"에 등장한다. 그는 캠브리아기의 대폭발을 어떻게 설명하는가?

모리스는 캠브리아기의 대폭발이 실존한다는데 동의한다. 이 주제에 대한 그의 가장 최근 논문에서 모리스는 “나의 핵심적인 결론은 캠브리아기의 대폭발은 실제적인 사건”이고 “우리가 캠브리아기 그 자체에서 보게 되는 막대한 양의 폭발적 다양성은 실제 사건”이라 기술한다 [23]. 그러나 캠브리아기의 대폭발에 대한 모리스 자신의 설명에 대한 인과적인 세부사항들은 이해하기가 어렵다 (밑을 참조). 모리스는 캠브리아기의 대폭발이 근본적으로 표준적인 진화론에 도전한다고 생각하지 않는다.

(예를 들면 캄브리아기 대폭발 같은) 이러한 사건들이 다윈주의나 진화에 문제를 일으키는가? 나는 그렇게 생각하지 않는다 [24].

그러나 모리스는 논쟁 중인 많은 진화적 가설들 중 어떤 것에도 만족하지 않는다. 오히려 그는 새로운 신체 형태의 등장은 지구 같은 행성에서 “자연적이고 필연적인” 것이라 주장한다.

특히, 어떤 종류의 유발 기작에 대한 탐구는 문제를 오인할 수가 있다. 혹스 유전자, 눈, 세포 신호 체계, 세포 외기질, 신경 세포, 외피, 내장 등의 발명을 포함하는 가능성들에 대한 거의 끝없는 장황한 설명에 의존하기 보다는 이 사건을 누적적이고 비가역적인 생물-지리화학적 변화를 보여주는 한 행성계에서 일어난 연속적인 진화의 자연스러우면서도 필연적인 결과로 여기는 것이 좀 더 유용할 것이다 [25].

다시 말해서, 정확한 시간이 되면 30개 이상의 동물 문이 등장할 것이다. 모리스는 다음과 같이 말한다.

조건이 적절하다면 진화적 과정의 긍정주의와 유연성이 스스로의 역할을 다할 것이다 [26].

9. (a) 고생물학자인 시몬 콘웨이 모리스와 제임스 발렌타인이 "다윈의 딜레마"를 오해한 상태로 출연했는가? (2) 이 영화에서 그들이 지적설계 주장자로 잘못 표현됐는가?

(a) 모리스와 발렌타인은 오도되지 않았다. 두 사람 모두 이전에 "생명의 신비를 풀다(Unlocking the Mystery of Life)"와 "특별한 행성(The Privileged Planet)"을 제작했던 Illustra Media와 캠브리아기의 대폭발에 관한 영화에 포함될 인터뷰에 동의하였다. 두 사람 모두 Illustra Media와의 인터뷰임을 인터뷰 시점에 알고 있었다. 두 사람 모두 Illustra Media가 인터뷰를 방송해도 된다는 문서에 서명하였고 두 사람 모두 Illustra와의 인터뷰 출연료를 받았다.

(b) 모리스와 발렌타인은 영화에서 지적설계를 주장하는 인물로 묘사되지 않았고 실제로 지적설계를 주장하는 사람이 아니다. 그대신 그들은 "다윈의 딜레마"에서 캠브리아기와 관련된 화석 기록에 대한 선도적인 권위자로 등장한다.

1. Charles Darwin, On the Origin of Species, fifth edition (1869), Chapter IX, “On the Imperfection of the Geological Record,” pp. 378-381.

2. J. William Schopf, “Solution to Darwin’s dilemma: Discovery of the missing Precambrian record of life,” Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A., Vol. 97(13):6947–6953 (June 20, 2000).

5. Peter Douglas Ward, On Methuselah’s Trail: Living Fossils and the Great Extinctions, p. 36 (W. H. Freeman, 1992).

6. Alan Cooper and Richard Fortey, “Evolutionary explosions and the phylogenetic fuse,” Trends in Ecology and Evolution, Vol. 13(4):151-156 (April, 1998).

7. Andrew H. Knoll, and Sean B. Carroll, “Early animal Evolution: Emerging Views from Comparative Biology and Geology,” Science, Vol 284:2129-2136 (June 25, 1999) (internal citations omitted).

8. Vicki Pearse, John Pearse, Mildred Buchsbaum, and Ralph Buchsbaum. Living Invertebrates, p. 764 (Blackwell Scientific Publications, 1987).

9. James W. Valentine, D. Jablonski, Doug H. Erwin, “Fossils, molecules and embryos: new perspectives on the Cambrian Explosion,” Development, Vol. 126:851-859 (1999) (internal citations omitted).

10. R.S.K. Barnes, P. Calow & P.J.W. Olive, The Invertebrates: A New Synthesis, pp. 9-10 (3rd ed., Blackwell Sci. Publications, 2001).

11. Douglas Erwin and Eric Davidson, “The last common bilaterian ancestor,” Development 129 (2002):3021-3032. In their Table 1 (p. 3026), Erwin and Davidson list examples of regulatory genes conserved across the animal phyla.

12. Stuart Newman, “The Developmental Genetic Toolkit and the Molecular Homology-Analogy Paradox,” Biological Theory 1 (2006):12-16; p. 12.

13. Richard Lewontin, “The Dream of the Human Genome,” New York Review of Books, May 28, 1992, p. 33.

14. Adam Wilkins, “Waddington’s Unfinished Critique of Neo-Darwinian Genetics: Then and Now,” Biological Theory 3 (2008):224-232.

15. Robert Carroll, “Limits to knowledge of the fossil record,” Zoology 100 (1998):221-231; p. 228.

16. Charles Marshall, “Explaining the Cambrian ‘Explosion’ of Animals,” Annual Review of Earth and Planetary Sciences 34 (2006):355-84; p. 362.

17. S.A. Bowring et al., “Calibrating rates of Early Cambrian evolution,” Science 261 (1993):1293-98; p. 1297.

19. James Valentine, On the Origin of Phyla (University of Chicago Press, 2004), p. 179.

20. Douglas Erwin, “The Origin of Bodyplans,” American Zoologist 39 (1999):617-29; p. 626.

21. K. Campbell and C. Marshall, “Rates of Evolution in Paleozoic Echinoderms,” in Rates of Evolution, eds. K. Campbell and M. Day (London: Allen & Unwin, 1987), p. 97.

22. Jeffrey Levinton, “The Cambrian Explosion: was the one-eyed man king?” BioEssays 23 (2001):856-7.

23. Simon Conway Morris, “Darwin’s dilemma: the realities of the Cambrian ‘explosion’,” Philosophical Transactions of the Royal Society of London B 361 (2006):1069-83; pp. 1077-8.

Simon Conway Morris & H.B. Whittington, “The Animals of the Burgess Shale,” Scientific American 241 (July, 1979): 122-133.

Harry B. Whittington, The Burgess Shale (New Haven, CT: Yale University Press, 1985). Stephen Jay Gould, Wonderful Life (New York: W. W. Norton, 1989).

James W. Valentine, S.M. Awramik, P.W. Signor & P.M. Sadler, “The Biological Explosion at the Precambrian-Cambrian Boundary,” Evolutionary Biology 25 (1991): 279-356.

Jeffrey S. Levinton, “The Big Bang of Animal Evolution,” Scientific American 267 (November, 1992): 84-91.

Samuel A. Bowring, J.P. Grotzinger, C.E. Isachsen, A.H. Knoll, S.M. Pelechaty & P. Kolosov, “Calibrating Rates of Early Cambrian Evolution,” Science 261 (1993): 1293-1298.

John P. Grotzinger, “The Terminal Proterozoic Time Scale: Constraints on Global Correlations and Rates of Early Animal Evolution,” American Association of Petroleum Geologists Bulletin 81 (1997): 1954.

Stephen C. Meyer, Marcus Ross, Paul Nelson, and Paul Chien, “The Cambrian Explosion: Biology’s Big Bang,” in J. Campbell and S. Meyer, eds., Darwinism, Design and Public Education (Michigan State University Press, 2003), pp. 323-402.

Simon Conway Morris, The Crucible of Creation (Oxford: Oxford University Press, 1998).

Simon Conway Morris, “Early Metazoan Evolution: Reconciling Paleontology and Molecular Biology,” American Zoologist 38 (1998): 867-877.

D-G. Shu, H-L. Luo, S. Conway Morris, X-L. Zhang, S-X. Hu, L. Chen, J. Han, M. Zhu, Y. Li & L-Z. Chen, “Lower Cambrian vertebrates from south China,” Nature 402 (1999): 42-46.

Jun-Yuan Chen, D.-Y. Huang & C.-W. Li, “An early Cambrian craniate-like chordate,” Nature 402 (1999): 518-522.

James W. Valentine, D. Jablonski & D.H. Erwin, “Fossils, molecules and embryos: new perspectives on the Cambrian explosion,” Development 126 (1999): 851-859.

Simon Conway Morris, “The Cambrian ‘explosion’: Slow-fuse or megatonnage?” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 97 (2000): 4426-4429.

Simon Conway Morris, Life’s Solution (Cambridge: Cambridge University Press, 2003). James W. Valentine, On the Origin of Phyla (Chicago: University of Chicago Press, 2004).

한글자막 DVD - 다윈의 딜레마 : 캄브리아기 화석의 미스테리

( Darwin's Dilemma : The Mystery of the Cambrian Fossil Record )