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어떤 사건이나 조건이 다음 사건을 발생시키는 인과관계는 우리가 이 세상을 이해하는 가장 기본적인 원칙 중의 하나입니다. 갓난아이 앞에서 잡고 있던 공을 놓아도 공이 여전히 공중에 떠 있는 마술을 보여주면 아이는 깜짝 놀랍니다. 아이에게도 공을 손에서 놓으면 바닥으로 떨어진다는 인과관계의 상식이 있다는 것입니다.

인과관계가 중요한 이유는 우리가 이를 통해 미래를 예측하고 대비할 수 있기 때문입니다. 제비가 낮게 날면 비가 온다는 사실을 발견한 이들은 남들보다 먼저 비를 대비할 수 있었습니다. 물론 제비가 낮게 난다고 늘 비가 오는 것은 아닙니다. 그 두 사실 사이에는 확률로 이어진 인과의 고리가 있기 때문입니다. 세상의 많은 일들은 서로 매우 다양한 고리로 이어져 있고, 그래서 어떤 현상의 이유를 찾는 것은 그만큼 어려운 일입니다.

지난 6월 3일 사이언스에 실린 한 연구는 다시 이런 인과의 문제를 생각하게 해주었습니다. 오늘날 거의 상식이 된 주장에 반하는 가설이 그럴듯한 근거와 함께 제시됐기 때문입니다. 그것은 바로 기린의 목이 길어진 이유에 대한 것입니다.

기린은 찰스 다윈이 진화론을 이야기할 때 예로 든 동물입니다. 목이 긴 기린이 더 높이 달린 잎을 먹을 수 있었기 때문에 생존에 유리했다는 것은 다윈 이후 지난 150년 동안 거의 상식으로 자리 잡았습니다. 그러나 이번 연구는 수컷 기린이 짝짓기에서 승리하기 위해 머리를 서로 들이받는 등 목을 이용해 싸웠고, 그 과정에서 목이 긴 개체가 번식에 더 유리했기 때문에 기린의 목이 길어졌다고 주장합니다.

연구진은 중국 신장지구에서 발견된, 기린의 조상으로 여겨지는 디스코케릭스 셰지의 화석을 분석해 이런 결론을 내렸습니다. 곧 셰지의 머리뼈와 목뼈가 머리를 들이받는 행동에 최적화된 형태라는 것이었고, 이는 이들이 번식을 위해 경쟁하며 서로 머리를 들이받았으며 그 과정에서 목이 점점 더 길어졌다는 것입니다. 물론 번식에서 우위를 차지한 긴 목을 가진 개체들이 또 더 높은 곳의 잎을 먹을 수도 있었겠지요.

그러나 서두에서 말한 것처럼, 기린의 목이 길어진 진짜 이유를 밝히기란 사실 불가능에 가까운 일일 겁니다. 우선 진화 과정은 수백만, 수천만 년이라는 긴 시간 동안 일어났기 때문에 직접 관찰할 수 없습니다. 그리고 직접적인 관찰에 가까울 정도로 많은 화석을 발견한다고 하더라도 그 이유를 밝히는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 이는 단순한 관찰만으로는 인과관계를 밝히는 데 한계가 있기 때문입니다.

사실 과학 활동의 상당수는 이런 인과관계를 밝히는 일입니다. 그리고 우리는 이를 위한 여러 도구를 가지고 있으며, 그 도구들의 신뢰도는 인과관계의 사다리라는 개념으로 정리할 수 있습니다. 곧, 더 높은 수준의 정확도로부터 낮은 수준의 정확도에 이르기까지 실험, 통계적 실험, 자연 실험, 반사실적 가정이라는 네 단계가 있습니다.

여기서 신뢰도가 가장 높은 실험은 우리가 밝히고자 하는 사실 외의 다른 모든 조건을 동일하게 만든 통제군을 두고 해당 조건만 바꾼 실험군과 비교하는 것입니다. 곧 기린의 목이 싸움 때문에 길어졌다는 가설을 밝히려면 싸움이라는 조건 외의 다른 모든 조건이 같은 기린의 조상 집단을 준비한 다음 이들을 진화시키는 것입니다. 이런 실험은 결과를 얻기까지 수천만 년을 기다려야 한다는 사실을 굳이 생각하지 않더라도 거의 불가능해 보입니다. 물론 영화 쥐라기 공원에서처럼 상상은 가능하겠지만요.

통계적 실험이란 다른 모든 조건을 같게 하기 어렵기 때문에 충분히 많은 수를 대상으로 실험군과 통제군을 두어 통계적으로 두 대상군의 차이를 보는 것입니다. 그리고 자연 실험은 우연히 가설에 해당하는 조건을 가진 실험군이 자연에 있을 때 이들의 관찰 결과를 가지고 판단하는 것입니다. 예를 들어, 만약 나무 높이가 그리 높지 않은 지역에서도 목이 훨씬 더 길어진 기린이 발견된다면, 먹이 가설보다는 짝짓기 싸움 가설에 더 힘이 실리겠지요.

사실 기린의 수컷이 암컷보다 키가 크다는 점에서 어느 정도 싸움 가설이 그럴듯해보이기도 합니다. 오늘날 기린이 싸울 때 목을 이용하는 것도 사실이고, 목이 길수록 그 싸움에 유리할 것 같기도 하고요. 적어도 기린은 목이 길다고 슬프지는 않을 것 같네요.