지구의 역사와 인류의 역사 (첫번째 글)

우리가 사는 지구는 보통 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 큽니다. 사람들은 산이 높고 바다가 깊다고 합니다. 그런데 지구의 지름은 약 12,800km이고 가장 높은 산이라도 높이가 9km가 되지 않고 바다에서 가장 깊은 곳도 깊이가 11km 정도입니다. 그러니까 지구에서 가장 높은 산의 높이와 가장 깊은 바다의 깊이는 지구의 지름의 1300분의 1에도 못 미칩니다. 대기권의 전체 공기는 지구의 중력 작용에 따라 99%이상이 지상 32km 이내에 밀집되어 있습니다. 대류권과 성층권을 합치면 지상 60km 까지 이어지는데, 이를 지름 32cm 표준형 지구본에 표현하면 대기권도 지구본에 얇은 코팅이나 니스 칠 정도에 불과합니다.

지구의 둘레는 4만km입니다. 그것이 바로 미터법이 탄생한 이유입니다. 미터법은 프랑스 혁명과 나폴레옹 시기에 도입되었습니다. 당시 프랑스에서만 수만 개의 도량단위가 쓰이고 있었고, 전 세계적으로는 수십만 개의 도량 단위가 난립하고 있을 때였습니다. 이에 대해 프랑스 과학원은 지구는 모두에게 공통된 터전이므로 지구를 표준으로 하는 도량단위를 개발하는 것만이 도량 단위의 통일을 이룰 수 있다고 생각했습니다. 이렇게 해서 지구 둘레의 4천만 분의 1을 새로운 단위 미터로 하는 미터법을 국가 표준으로 할 것을 프랑스는 1799년에 법령으로 공표했습니다. 이것이 미터법의 기원입니다. 참고로 현대의 1미터의 정의는 훨씬 정교해졌습니다.

그러면 지구의 나이는 어떻게 될까요? 1650 이후 약 100년 동안 아일랜드의 제임스 어셔 대주교가 우주 창조론이 교회의 지지를 받아 절대 진리로 받아들여졌습니다. 어셔 대주교는 구약성서의 기록을 비롯한 여러 가지 유물을 검토한 결과 우주와 지구는 기원전 4004년 10월 24일 오전 9시에 창조되었다고 그의 책에서 주장했습니다. 그 즈음에 독일의 천문학자 요하네스 케플러도 지구가 기원전 3993년에 탄생했다고 주장한 것을 보면 성서가 과학자들 사이에서도 지구의 탄생을 이해하는 유일한 정보였다는 것을 알 수 있습니다.

지구의 나이 논쟁은 핼리 혜성으로 유명한 영국의 과학자 에드먼드 핼리(1656~1742)가 바다의 염분 축적 비율을 계산해 지구의 나이를 환산하는 방법을 제안함으로서 뜨겁게 불붙기 시작했습니다. 핼리의 제안을 받아들인 영국의 지질학자 리드는 바닷물에 유입되는 염소와 황산의 양을 추정하여 지구가 2억년 정도의 나이를 가지는 것으로 추정했고, 마찬가지로 영국의 지질학자 졸리는 소듐의 농도를 이용하여 지구의 나이가 1억년 정도라는 결론에 도달하기도 했습니다. 이는 지구의 나이가 어셔 대주교의 생각보다 훨씬 길다는 것을 보여준 중요한 시도였습니다.

시간이 한참 지나서 1930년대 후반에 하버드 대학의 니어 교수는 미국 서부 지역에서 발견된 우라늄광물의 나이가 20억년인 것을 밝혀냈습니다. 우라늄에는 반감기가 각각 45억년과 약 7억년인 우라늄238과 우라늄235가 99.3%, 0.7%로 존재하며, 일련의 붕괴과정을 거쳐 최종적으로 납 206과 납 207로 변환됩니다. 니어 교수의 연구는 동일 시료에 대하여 우라늄238/납206, 우라늄235/납207 및 납206/납207의 세 개의 독립적인 모래시계를 적용한 결과입니다.

1950년대 초에 칼텍의 패터슨 교수는 우라늄이나 납 광물이 아닌 일반 암석속의 적은 양의 납 시료 안에서 동위원소의 비를 정확히 측정할 수 있는 획기적인 방법을 개발하였습니다. 마그마가 식어 화강암이 형성될 때 우라늄이 많이 함유된 지르콘 같은 광물이 만들어지며, 우라늄이 붕괴하면서 생성되는 납은 광물 내에 축적됩니다. 이때 우라늄과 납의 동위원소 비를 통하여 화강암 형성 후 경과된 시간을 알아낼 수 있게 된 것입니다. 그러므로 어떤 암석이나 광물에 대한 생성 연대를 측정하기 위해서는 측정 시료와 동위원소의 비를 측정할 수 있는 질량분석기만 있으면 됩니다. 아폴로 우주선의 탑승객들이 가져온 달 암석의 시료도 이와 같은 방법으로 연대 측정되었고, 지질학자들이 지구의 나이를 약 46억년으로 확정지을 수 있게 되었습니다. 뿐만 아니라 이때 지구를 포함한 태양계가 태어났다는 결론도 얻을 수 있었습니다. 즉 지구의 나이와 태양계의 나이는 거의 비슷해서 모두 약 46억년인 것으로 밝혀졌습니다.

인류의 역사는 지구의 역사에 비하면 찰나로 여겨질 만큼 짧습니다. 모든 인간은 어머니에게서 태어납니다. 나의 어머니의 어머니의 어머니 이런 식으로 약 13만번을 거슬러 올라가면 320만년 전 동부 아프리카의 오스트랄로피테쿠스에 도달합니다. 그런데 10만번째 어머니인 그분은 인간이 아닐 뿐 더러 호모 속도 아닙니다. 뇌의 부피도 성인 평균의 3분의 1에 못 미치고, 완전한 직립보행을 하지 못하며 이마가 거의 없는 얼굴에다 작은 체구의 몸은 털로 덥혀 있습니다.

그보다 계속 위로 올라가면 우리의 조상은 650만년에서 2,500만년 전 사이에도 유인원이었지만 그때는 열대 우림에서 살았습니다. 그 이전인 2,500만년에서 6,500만년 전 사이에 우리의 선조는 수십 차례 몸의 크기와 형태를 바꾼 포유류였습니다. 약 6,500만년 전에 직경이 10킬로미터쯤 되는 거대한 운석이 유타칸 반도에 떨어지면서 다람쥐와 비슷한 모양의 포유류였던 우리의 선조는 공룡이 없는 세계에서 마음껏 자유를 누리며 수천만년 동안 엄청나게 많은 새로운 종으로 분화하며 북반구의 숲과 삼림을 지배했습니다.

인간을 포함한 모든 지구상의 포유동물은 어류에서 파충류 그리고 다시 파충류에서 포유류로 진화했습니다. 그리고 현재까지도 배 발달 과정에서 동물은 조상들이 진화과정에서 겪었던 변화의 순서를 반복합니다. 실제로 인간의 태아는 자궁 속에서 어류, 파충류, 포유류와 무척 비슷한 단계들을 거쳐서 인간과 비슷한 형태로 발달합니다.

우리의 조상이 파충류, 포유류, 영장류를 거쳐 인간으로 진화한 뿌리 깊은 구조의 흔적이 가장 명확히 나타난 부위가 인간의 뇌입니다. 다시 말하면 오래 전 파충류, 포유류였을 때의 뇌가 우리에게 아직도 남아 있어 우리 머릿속에는 세 가지 뇌가 들어 있습니다. 진화된 순서대로 가장 안쪽의 뇌가 파충류의 뇌이고 중간이 옛 포유류의 뇌, 그리고 가장 바깥쪽이 인간의 뇌입니다.

우리의 뇌에서 좌우 대뇌반구와 소뇌를 제외한 부분인 뇌줄기는 북미 도마뱀의 뇌줄기와 모양도 기능도 거의 같습니다. 뇌줄기는 우리 몸이 하는 생리적인 일과 잡다한 일상을 도맡고 있는데, 우리가 잠들어 있을 때에도 바삐 움직이며 호흡, 심장박동, 수면 등을 관장합니다. 그러니까 우리 안에 있는 파충류의 뇌는 공룡의 머릿속에서 하던 기능을 오늘날에도 수행한다고 볼 수도 있습니다. 인간이 때로는 멍청할 정도로 비합리적인 행동을 하는 것에 대한 이유를 여기로부터 비유적으로 설명하는 책까지 나왔을 정도입니다.

뇌줄기 위에 올라앉은 옛 포유류의 뇌는 대뇌변연계(limbic system)이라고도 불리는데 대뇌피질과 시상하부 사이의 경계 부위에 위치한 일련의 구조물들입니다. 이 뇌는 많은 포유동물의 두뇌와 같은 기능을 하는데, 인간 고유의 잠재력보다는 포유동물로서의 생존과 더 관계가 깊습니다. 그리고 이 대뇌변연계(limbic system)가 감정과 분노를 담당하는 부위입니다. 그중에서도 편도체(amygdala, 아미그달라)라 불리는 부분은 생존을 위한 경고의 감정인 분노나 두려움 또는 기쁨을 느끼게 합니다. 거기에 붙어있는 다리는 해마라고 불리는데 단기기억을 장기기억으로 바꿔주는 기능을 담당합니다. 그리고 그 안쪽에 달걀 모양의 시상(thalamus)이 있는데, 두뇌에서 가장 활동적인 부위 중 하나로 감각 세계의 거의 모든 부분에서 전해지는 신호들을 처리합니다. 우리가 강렬한 정서를 갖도록 진화한 것도 바로 대뇌변연계의 발달 덕분입니다. (파충류의 마음은 열정이나 고뇌와는 거리가 멀며 유전자와 뇌가 명령하는 것을 충실하고 둔감하게 따를 뿐입니다.)

옛 포유류의 뇌 위를 크게 덮고 있는 부분이 인간이 뇌인 대뇌피질(cortex)입니다. 인간의 경우 대뇌피질은 전체 뇌의 85퍼센트 가량을 차지하고 있습니다. 이러한 사실은 대뇌피질이 파충류의 뇌나 포유류의 뇌에 비해 우리에게 얼마나 중요한지 말해줍니다. 우리 인간은 파충류의 뇌와 포유류의 뇌에서 보내오는 충동이나 분노에 굴복하고자 하는 욕구에 저항할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 과학자들조차 20세기 초까지 대뇌피질의 각 부위가 고유한 기능으로 특화되었다는 사실을 몰랐습니다. 그러다가 두 차례에 거친 세계 대전에서 수많은 부상병들을 통해 뇌의 각 부위의 상처와 그 결과로 나타난 특이한 행동들을 연구할 수 있었습니다. 20세기 후반까지 여러 전쟁을 거친 후 과학자들은 마침내 두뇌의 구조와 기능에 대해 조금 더 자세히 이해할 수 있었습니다. 

 현생인류는 진화의 역사 중 대부분의 기간 동안 아프리카 사바나 등지에서 수렵채집인 생활을 하며 지냈습니다. 오늘날 우리가 주변에서 보는 모든 문명화된 것들은 지난 1만년 사이에 생겨난 것인데 반해, 진화론적 시간의 척도에서 1만 년이란 아주 짧은 기간으로 우리의 몸이 그 사이에 등장한 사물에 적응하려고 변화하기에는 충분하지 못한 시간입니다. 오랜 세월 동안 지구에서 인류의 생존을 위협한 가장 큰 문제는 굶주림이었습니다. 수렵채집 생활을 하던 현생인류는 힘들게 얻은 열량 섭취를 지방 축적이라는 유전적 특질로 확보해야 했습니다. 진화 과정에서 습득된 인간의 본능과 인체 내 조절 장치는 전부 과식을 해서라도 당장 필요한 것보다 더 많은 양을 흡수하는 쪽으로 과도하게 프로그래밍된 것입니다. 살찌기보다 살 빼기가 힘들게 돼 있는 것은 당연한 진화의 결과입니다. 남성이 야한 사진과 동영상에 흥분하는 것은 사바나 시절에는 그런 것이 없었으므로 시대의 변화에 적응하지 못한 남자의 두뇌는 그 여자와 성적 관계를 가질 수 있을 것으로 착각해서입니다.

학창시절에 선생님이 말씀하시길 우리 민족은 채식을 주로 했던 민족이라고 했습니다. 그런데 지금 생각하면 당시에 먹을 고기가 부족해서 채식민족이 된 것이지 기회가 주어졌다면 서양 못지않은 육식민족이 되었을 수도 있었을 거라는 생각이 들 만큼 직장인들과 학생들의 회식 자리에 각종 고기들이 즐비합니다. 대략 1만년 전쯤부터 동양에서는 곡물농사를 주로 했고, 서양에서는 동물사육을 주로 하게 되면서 채식문화와 육식문화의 구별이 생겨났지만 인류의 역사 수백만년 동안 우리에게 유전적으로 전해져 온 사냥꾼의 본성이 고작 몇천 년의 문화로 제압될 수 없었기에 물질적으로 풍요해진 요즈음 우리는 육식본능을 마음껏 충족시키고 있는 듯 합니다.

그런데 인간이 지구에서 지배적인 종족이 되면서부터 자연은 불가피하게 변할 수밖에 없었습니다. 현재 지구에는 70억이 넘는 사람이 살고 있는데, 인간의 손에 변화되지 않은 야생의 자연은 요즘에는 거의 찾아보기 어렵습니다. 이어지는 내용은 다음 글에서 쓰겠습니다.