도시는 군체생물로 진화하고 있는가? (1/2)
오늘날 인류의 절반 이상은 도시라는 이름의 벌집같은 거주지에서 살고 있습니다. 인간이 벌이니 개미같은 군체 생물로 바뀌는 중일까요? 불가능한 이야기는 아닙니다. 우리는 과학자들에게 도시인이 초유기체로 진화중인지를 물어보았습니다.
개인이란 무엇일까요?
인간이 집단적 마음(hive minds)이나 군체 사회(colony societies)를 만들 수 있을지를 생각하기 앞서, 우리는 개인이란 것이 무엇인지를 먼저 정의할 필요가 있습니다. 그러나 “개별 유기체”라는 개념은 생각보다 간단하게 정의되지 않습니다. 이와 관련한 주제로 논문을 쓴 바 있는 워싱턴 대학의 생물학자 조앤 스트라스만과 그녀의 동료 데이비그 퀠러는 독립된 생명체를 정의하는 것이 극히 어렵다고 말합니다.
예를 들어, 나무는 어떨 때 독립된 하나의 생명체로 간주할 수 있을까요? “오크 나무나 떡갈 나무는 하나의 유기체라고 할 수 있겠지요.” 스트라스만의 말입니다. “하지만 버드나무는 그렇지 않습니다. 숲 속의 모든 버드나무는 하나의 뿌리로 연결된 클론 들입니다. 혹은 그런 연결이 그저 끊어진 경우거나요.” 그녀는 다른 많은 식물들과 점균류 처럼 버드나무도 하나의 뿌리로 연결되어 있다고 말합니다. 뿌리로 연결된 버드나무는 각각이 하나의 생명체일까요? 아니면 각각의 나무가 전체 생명체의 일부인 것일까요? 사실 이 문제는 생명의 형태를 정의하는 복잡한 문제에 비하면 시작에 불과합니다.
게다가 우리가 개인이라고 생각하는 각각의 사람들도 실은 서로 협력하는 단순한 유기체가 진화된 결과입니다. 인간의 신체는 사람을 걷게하고, 피를 거르고, 음식을 소화하는 다양한 기능의 세포가 사회를 이룬 결과입니다. 심지어 세포 또한 세포기관, 혹은 에너지를 생산하는 미토콘드리아와 같은 소기관들의 집합입니다. 과학자들은 미토콘드리아가 한 때는 독립된 세포였지만 더 큰 세포에 흡수된 후 지방막 속에 핵, 세포기관, 세포질과 함께 오늘날 우리가 잘 아는 동물 세포가 되었다고 생각합니다.
스트라스만과 퀠러는 독립된 유기체가 되는 과정을 “진화”라고 표현했습니다. 그들은 인간의 독립성 조차도 한 때 따로 존재했던 수많은 유기체가 “사회적 과정”을 통해 다세포적 자아를 가지게 된 결과라고 강조했습니다. 이런 관점에서는 인간은 이미 집단적 마음입니다. 우리 몸은 자신을 생각하지 않고 군체를 위해 살고 죽는 수백만 개의 세포와 미생물들로 이루어져 있습니다.
부모를 떠나지 않는 자식
인간이 군체 생물의 결과라면, 최초의 단세포 생물은 어떻게 다세포 생물이 된 것일까요?
미네소타 대학의 생물학자 마이크 트라비사노와 윌 래트클리프는 이 질문의 답을 얻을 수 있는 실험을 수행했습니다. 그들은 단세포인 효모를 응집 방식으로 두어 달 만에 다세포 유기체로 바꾸었습니다. 처음 그들은 보통의 효모를 서로 응집할 경우 더 빨리 바닥으로 가라앉을 수 있는 액체 안에 두었습니다. 그리고 응집된 효모들을 서로 교배시켰습니다. 60일, 곧 400여 세대이후 이들은 간단한 다세포 유기체가 되었습니다.
“첫 단계는 뭉치는 것입니다.” 래트클리프의 말입니다. 그럼 어떻게 단세포 생물이 갑자기 뭉치게 된 것일까요? 그것은 자식이 둥지를 떠나기를 거부하기 때문입니다. 효모는 모세포 옆에 딸세포가 만들어지는 출아법(budding)이라는 방식으로 번식합니다. “보통 딸세포가 성숙하면 스스로를 분리하는 효소가 분비됩니다. 하지만 이들의 겨우, 그 효소가 분비되지 않은 것 같습니다. 즉, 모세포와 딸세포가 붙어 있습니다. 이때문에 군체 전체는 유전적 동일성을 유지합니다.” 다세포 생물은 일반적으로 유전적으로 동일한 세포들의 집합으로 인간 역시 여기에 속하며 인간의 모든 세포는 정확히 동일한 DNA를 가지고 있습니다.
래트클리프와 트라비사노는 군체 내 몇몇 세포가 세포자살을 행하는 등 이 군체가 독립적 유기체처럼 행동하기 시작하는 것을 발견했습니다. 세포자살은 다세포 유기체가 자신의 상태를 유지하기위해 사용하는 방법으로 어찌보면 무시무시한 일입니다. 곧, 제대로 기능하지 못하는 노화한 세포가 어린 세포들이 계속 분열할 수 있도록 스스로를 죽이는 것입니다. 군체의 자살 명령을 세포가 받아들였다는 사실은, 이들이 자기자신보다 전체 유기체의 생존을 더 우위에 두게 되었다고 볼 수 있습니다. 즉, 마치 독립된 개체처럼 행동하는 군체 유기체가 탄생한 것입니다.
래트클리프와 트라비사노는 자신들의 다세포 효모 개체를 그 형태를 따 “눈송이”라고 불렀습니다. 눈송이가 충분히 커지면, 이들은 분리되었습니다. 연구자들은 이들이 단세포 생물이 아니라 눈송이로 진화했다고 결론내렸습니다.
단세포 생물들의 결합으로 새로운 유기체가 만들어졌습니다. 래트클리프와 트라비사노는 눈송이가 세포자살 외의 다른 개별 유기체로의 특성을 가지는지를 실험하고 있습니다. 이들은 또한 다세포 녹조류를 만드는 실험 역시 진행하고 있습니다.
(기즈모도)