생명체의 신비로움
생명의 기원과 진화는 우연인 것일까? 아니면 필연적인 것일까? 1965년 노벨 생리의학상 수상자인 자크 모노의 <우연과 필연>은 생명 현상에 대한 깊이 있는 통찰을 보여주는 책이다.
“생명체는 모든 생명체들을 예외 없이 특징짓는 기본적인 속성 중의 하나를 아주 명백한 방식으로 표현하고 있다. 그 속성이란 생명체는 어떤 의도가 깃든 존재라는 것이다. 다시 말해 생명체들의 구조는 어떤 의도를 나타내고 있으며, 그들의 활동 또한 이 의도를 수행하고 있다는 것이다. 몇몇 생물학자들은 한사코 이런 생각을 거부하려 하지만, 그러기보다는 오히려 반대로 이런 생각이 생명체를 정의하는데 본질적이라는 점을 인정하는 것이 불가피하다고 생각된다. 생명체는 우주에 존재하는 다른 모든 존재들로부터, 우리가 합목적성이라고 부를 이 속성에 의해서 구별된다. 생명체란 자기 자신의 구조를 발생시키는 정보를 불변적으로 복제해내고 전달할 수 있는 능력을 갖고 있다. 극도로 복잡한 생명체의 구조를 발생시키는 것이므로 이 정보는 대단히 엄청날 테지만, 그럼에도 불구하고 한 세대에서 다음 세대로 그 모든 것이 전혀 아무런 손상 없이 완전히 보존된다. 우리는 이러한 속성을 ‘불변적인 복제’ 혹은 간단히 ‘불변성’이라고 부른다.”
생명체의 가장 기본적인 속성은 자기 복제이다. 이것은 생명체가 자신의 일부를 후손에게 남겨주기 위한 의도이다. 생명은 영원할 수 없으며 언젠가는 죽을 수밖에 없기에 후손에게 자신을 존속시키려고 하는 목적이 있다는 것이다. 이러한 자기 복제는 어쩌면 우연에 의한 것일 수 있으나 거시적으로 보았을 때 이는 목적이 존재하는 필연이라는 의미이다.
“뉴클레오티드 배열을 아미노산 배열로 번역하는 메카니즘은 그 원리 자체에 있어서 복제의 메카니즘보다 훨씬 더 복잡하다. 복제의 메카니즘은 결국 모형 역할을 하는 폴리뉴클레오티드 사슬과 이 사슬에 자발적으로 결합하러 오는 뉴클레오티드 사슬 사이의 직접적인 입체특이적 상호작용에 의해 설명된다. 마찬가지로 번역의 경우에도, 정보의 전달이 일어나도록 해주는 것은 비공유적인 입체특이적 상호작용이다. 하지만 번역을 수행하는 상호작용은 연속적인 몇몇 단계들을 포함하고 있으며, 또한 여러 가지 구성요소들의 작용에 의해 이뤄진다. 번역의 메카니즘은 철저하게 비가역적인 과정이다. ‘정보’가 반대방향으로 전달되는 경우란, 즉 단백질에서 DNA로 전달되는 경우란 관찰되지도 않으며 심지어 생각할 수도 없다. 오늘날 아주 완전하고 확실한 일군의 관찰들이 이 생각을 뒷받침하며, 또한 이 생각으로부터 나오는 결론은 특히 진화론에서 차지하는 중요성으로 인해 현대 생물학의 근본 원리 중 하나로 받아들여지고 있다.”
자기 복제의 가장 중요한 메카니즘은 뉴틀레오티드의 조합이다. 이로 인해 새로운 성질이 발현된다. 이것은 완전한 우연이라 할 수 있다. 자기 복제 과정에는 어떠한 원칙에 의해 이러한 조합이 일어나는 것이 아니기 때문이다. 따라서 새로운 성질의 후손은 바로 진화의 원인이 되기도 하는 것이다.
복제 과정에서 나타나는 번역은 완벽한 비가역 과정이다. 여기엔 우리가 예상하지 못하는 일이 항상 일어난다. 확률로도 예측할 수 없는 생명체의 고유한 현상이며 이는 우연이라고 밖에 설명할 수 없다.
“복제의 메카니즘 역시 모든 미시적 요란과 우연에서 벗어나지 못한다. 벗어난다면, 그것은 물리학의 법칙을 위반하는 것이다. 이 미시적 요란들 중 몇몇은 DNA상에 배열되어 있는 몇몇 원소들에게 다소간 띄엄띄엄 변화를 가져다 줄 것이다. 이로부터 전사상의 오류가 생겨나게 되고, 이 오류는 맹목적으로 충실하기만 한 저 메카니즘 덕분에, 다른 미시적 요란들과는 달리 그대로 자동적으로 다시 전사된다. 마찬가지로 이 오류는 또한 충실하게 번역되어 폴리펩티드상의 아미노산 배열에 변화를 가져올 것이다. 하지만 부분적으로 새로워진 이 폴리펩티드가 구상 형태로 접혀지고 난 후에야, 돌연변이가 지니고 있는 유기체의 기능상의 ‘중요한 의미’가 비로소 드러나게 될 것이다. 일단 한 번 DNA 구조에 새겨지고 난 다음에는, 우연적인 사건들은 기계적으로 충실하게 복제되고 번역될 것이다. 즉 증식되고 전파되어 수백만 수천만의 동일한 복제가 생겨나게 될 것이다. 순전한 우연의 세계에서 빠져나와 필연의 세계로, 가차 없는 확실성의 세계로 들어가는 것이다. 왜냐하면 자연선택이 작용하는 것은 거시적인 차원, 즉 유기체의 차원이기 때문이다.”
복제의 메카니즘 중에는 우연으로 인한 돌연변이가 나타나기도 한다. 이러한 예외가 생명체의 또 다른 중요한 속성이 되기도 한다. 어떻게 보면 일종의 오류라 할 수 있는데 이것이 생명의 진화의 한 축이 되는 것이다. 즉 이러한 우연이 누적이 되어 생명체의 진화라는 필연이 된다고 할 수 있다.
“돌연변이가 처음 나타날 때 이 합목적적인 장치가 어떻게 작용하고 있느냐가, 우연으로부터 태어난 이 새로운 시도를 잠정적으로 받아들일지 혹은 영속적으로 받아들일지, 그것도 아니면 거부할지를 결정하는 최초의 본질적인 조건이 된다. 자연선택에 의해 심판받는 것은 합목적적인 기능 상태, 즉 건설적이고 제어적인 상호작용들의 네트워크가 갖는 속성들의 전체적인 표현인 것이다. 그리고 바로 이렇기 때문에 진화 자체가 어떤 ‘의도’를 수행하고 있는 것처럼, 다시 말해 조상 대대로부터 내려오는 유구한 ‘꿈’을 계속 이어가고 확장해가려는 의도를 수행하고 있는 것처럼 보이는 것이다. 인간은 마침내 그가 우주의 광대한 무관심 속에 홀로 내버려져 있음을 알게 되었다. 이 우주의 그 어디에도 그의 운명이나 의무는 쓰여 있지 않다. 왕국을 선택하느냐 아니면 어둠의 나락으로 떨어지는 것을 선택하느냐 하는 것은 전적으로 인간 자신에게 달려 있다.”
돌연변이는 자연선택의 일부이다. 이러한 돌연변이는 우연에 의한 것이지만 이것이 나중에 어떻게 될 것인지는 그 당시에는 알 수가 없다. 자연은 어떠한 방향으로 흘러갈지 정해놓은 바는 없는 것이다. 여기에 자연의 신비로움이 존재한다. 자연은 원리에 의해 움직이지만 이러한 알 수 없는 세계이기도 한 것이다. 어쩌면 우연이 자연의 원리가 되어 어떤 방향으로 가게 될지 알 수 없는 것이라는 필연으로 작용하고 있는 것인지도 모른다. 이러한 우연과 필연의 자연을 인간이 완벽하게 이해할 수는 없지만 이로 인해 자연은 아름답고 신비로운 것인지도 모른다.
