[ 이정모 의 자연사 이야기 ] 암컷 · 수컷 외 다른 성 존재 한다면 생명체 는 사멸 종족 보존 의 비밀 이정모 서대문 자연사 박물 관장 | 제 365 호 | 20140309 입력 영화 ‘ 니모 를 찾 아서 ’ 에 등장 하 는 흰동가리 말린 과 니모 는 부자 관계 를 유지 할 수 있 을까 ? 과학 적 으로 말 하 면 말린 과 니모 는 아빠 와 아들 이 아니 라 아내 와 남편 사이 로 지내 게 된다 . 초등 학교 에 갓 입학 한 아이 를 학교 에 데려다 주 면서 부모 들 은 온갖 걱정 을 한다 . 이런 모습 을 보 면 2003 년 월트 디즈니 와 픽사 가 공동 제작 한 영화 ‘ 니모 를 찾 아서 ’ 가 떠오른다 . 아내 없이 혼자 아들 니모 를 키우 던 흰동가리 말린 에게 도 마침내 그날 이 왔 다 . 개구쟁이 니모 가 안전 한 산호초 숲 을 벗어나 학교 에 가 게 됐으니 걱정 이 이만저만 이 아니 다 . 아니 나 다를까 니모 는 보트 를 구경 하 다가 인간 에게 사로잡히 고 만 다 . 하지만 용감 한 아빠 말린 은 결국 니모 를 구출 하 고 행복 하 게 산다는 얘기 다 . 이 영화 엔 과학 적 인 오류 가 있 다 . 말린 과 니모 는 결코 부자 관계 를 유지 할 수 없 다 . 보통 흰동가리 는 큰 암컷 한 마리 와 작 은 수컷 한 마리 , 그리고 어린 흰동가리 몇 마리 가 가족 을 이룬다 . 그러 다가 암컷 이 죽 으면 수컷 은 엄마 로 변신 하 고 새끼 가운데 가장 큰 놈 이 아빠 가 된다 . 따라서 말린 과 니모 는 아빠 와 아들 이 아니 라 아내 와 남편 으로 행복 하 게 살 았 다고 해야 맞 다 . 현재 지구 의 자연 은 성 ( 性 ) 이 만들 었 다고 해도 과언 이 아니 다 . 성 이 없 는 세상 을 상상 해 보 라 . 남녀 가 화음 을 맞춰 부르 는 노랫소리 는 커녕 개구리 울음 소리 도 들리 지 않 을 것 이 다 . 화려 한 날개 를 자랑 하 는 공작 도 볼 수 없 고 , 울긋불긋 온갖 자태 를 뽐내 는 꽃 과 그 주변 을 노닐 며 희롱 하 는 벌 과 나비 도 존재 하 지 않 는다 . 성 이 없 다면 사랑 과 환희 따위 는 상상 도 할 수 없 다 . 생명 이 있 는 곳 에서 사랑 을 빼놓 을 수 있 을까 ? 있 다 . 지구 역사 46 억 년 의 대부분 은 성 이 없 는 음침 한 세상 이 었 다 . 불과 10 억 년 전 까지 만 해도 지구 는 오직 자기 복제 를 하 는 생명체 로 가득 한 조용 한 행성 에 불과 했 다 . 지금 도 지구 에 살 고 있 는 절대 다수 의 생명체 들 은 성 없이 자기 복제 를 통해 번식 한다 . 박테리아 ( 세균 ) 가 그 주인공 이 다 . 무성 생식 , 안정 된 유전자 조합 유지 장점 박테리아 가 지금 도 여전히 무성 ( 無性 ) 생식 을 하 는 것 은 이득 이 있 기 때문 이 다 . 무성 생식 은 효율 적 이 면서 도 거의 모든 문제 를 회피 할 수 있 는 방법 이 다 . 사람 도 짝 을 만나 고 데이트 하 고 가정 을 이루 는 데 얼마나 많 은 에너지 가 소모 되 는가 ? 공작 은 생존 의 위험 을 무릅쓰 고 꼬리 를 화려 하 게 꾸며야 하 고 극락조 들 은 암컷 에 구애 하 기 위해 온갖 ‘ 생 쇼 ’ 를 벌인다 . 무성 생식 을 하 면 안정 화 된 유전자 조합 을 그대로 유지 할 수 있 다 . 낫 모양 적혈구 빈혈증 을 예 로 들 수 있 다 . 원래 적혈구 는 원반 모양 이 다 . 그런데 나쁜 유전자 는 적혈구 를 낫 모양 으로 바꾼다 . 낫 모양 적혈구 는 모세 혈관 을 통과 하 지 못하 므로 신체 곳곳 에 산소 가 공급 되 지 않 아 결국 이 병 에 걸린 사람 은 죽 게 된다 . 그렇 다면 당연히 진화 과정 에서 나쁜 유전자 는 제거 됐 을 텐데 아직 도 남 아 있 는 것 은 분명히 이 점 이 있 기 때문 이 다 . 낫 모양 적혈구 에선 말라리아 기생충 이 살 수 없 다 . 말라리아 가 창궐 하 는 곳 을 상상 해 보 자 . 정상 적혈구 만 지닌 사람 은 말라리아 에 걸려 쉽 게 죽 는다 . 낫 모양 적혈구 만 가진 사람 은 심한 빈혈 로 숨 진다 . 정상 적혈구 를 만드 는 유전자 ( A ) 와 낫 모양 적혈구 를 만드 는 유전자 ( a ) 를 각각 하나 씩 갖 고 있 는 사람 ( Aa ) 은 말라리아 에 걸리 지 않 고 빈혈 도 생기 지 않 는다 . Aa 라는 안정 된 유전자 를 가진 두 사람 이 짝 을 이루 면 자식 은 AA · Aa · Aa · aa 가 될 것 이 다 . 네 명 의 자식 가운데 둘 은 목숨 을 잃 게 된다 . 그런데 이 사람 이 자기 복제 를 한다면 영원히 Aa 라는 안전 한 유전자 를 지닌 자손 만 얻 는다 . 이 와 같이 무성 생식 은 아주 효율 적 이 고 도 안전 한 생식 법 이 다 . 모든 생명체 가 다 그렇 지 는 않 다는 것 이 문제 다 . 최초 의 생명체 는 단 한 개 의 막 으로 이뤄진 박테리아 였 다 . 박테리아 는 자기 복제 라는 무성 생식 을 통해 번식 한다 . 그런데 어느 시기 부터 박테리아 들 이 공생 ( 共生 ) 을 시작 했 다 . 미토콘드리아 와 엽록체 처럼 자신 만 의 유전자 를 가진 작 은 박테리아 들 이 큰 박테리아 안 에 들어와서 함께 살 았 다 . 그러 면서 유전자 는 핵 ( 核 ) 이 라는 독립 적 인 주머니 로 둘러싸였 다 . 진 핵 ( 眞 核 ) 생물 이 된 것 이 다 . 현재 모든 진핵생물 은 유성 ( 有性 ) 생식 을 한다 . 어떻게 무성 생식 을 하 는 박테리아 의 공생 으로 탄생 한 진핵생물 은 유성 생식 을 하 게 됐 을까 ? 최초 의 진핵생물 은 박테리아 처럼 무성 생식 을 했 다 . 이 가운데 일부 가 유성 생식 을 터득 하 게 됐 다 . 나머지 는 무성 생식 상태 로 남 아 있 었 다 . 이때 박테리아 에겐 없 는 어떤 장애물 이 진핵생물 앞 에 등장 했 다 . 진핵생물 가운데 유성 생식 을 선택 한 집단 만 이 이 장애물 을 넘 을 수 있 었 다 . 무성 생식 을 하 는 진핵생물 은 모두 멸종 했 다 . 진핵생물 이 맞닥뜨렸 던 장애물 은 무엇 일까 ? 바로 공생 이 다 . 특히 세포 안 에서 ‘ 발전소 ’ 역할 을 하 는 미토콘드리아 와 의 공생 은 진핵생물 을 등장 시킨 핵심 적 사건 이 다 . 그런데 큰 숙주 세포 안 에 자리 잡 고 사 는 미토콘드리아 는 죽 을 때 마다 자신 의 유전자 를 방출 했 다 . 이 유전자 는 숙주 의 염색체 속 으로 비집 고 들어가 면서 숙주 의 유전자 를 갈기갈기 쪼개 놓 았 다 . 결국 고리 모양 이 었 던 숙주 의 염색체 는 막대 모양 으로 변하 고 말 았 으며 엄청난 돌연변이 를 일으켰 다 . 어떤 돌연변이 는 세포벽 을 없앴 고 , 또 어떤 돌연변이 는 박테리아 에게서 물려받 은 세포 골격 을 잃 어 버리 게 했 다 . 돌연변이 는 대부분 해 롭 다 . 돌연변이 가 1000 번 이 일어난다면 이득 이 되 는 돌연변이 는 채 한 번 도 안 된다 . 이것 이 바로 진핵생물 앞 에 놓였 던 장애물 이 다 . 유성 생식 은 최고 의 조합 을 선택 했 다 . 수컷 의 배우자 인 정자 는 작 지만 운동 성 이 있 고 암컷 의 배우자 난자 는 운동 성 은 없 지만 양분 ( 養分 ) 과 세포 소 ( 小 ) 기관 을 갖 고 있 다 . 무성 생식 진핵생물 은 모두 멸종 대부분 의 옛 진핵생물 들 이 이 장애물 을 넘 지 못하 는 동안 일부 진핵생물 은 유성 생식 을 통해 한 세포 에게 선 정상 적 인 세포막 을 물려받 고 , 다른 세포 에게 선 정상 적 인 단백질 합성 메커니즘 을 물려받 으면서 생존 가능 한 조건 을 갖춰 나갔 다 . 1000 개 의 개체 가운데 단 하나 만 이 이 과정 을 뛰어넘 었 을지 모르 지만 어쨌든 유성 생식 은 진핵생물 을 멸종 위기 에서 구원 했 다 . 결국 모든 진핵생물 은 유성 생식 을 하 게 되 었 다 . 여기 서 우리 는 한 가지 사실 을 확실히 알 수 있 다 . 성 ( 性 ) 은 한 생명체 안 에서 최고 의 유전자 조합 을 만들 어 해로운 돌연변이 를 제거 하 고 혁신 적 인 특성 을 한 데 합치 는 능력 을 가졌 다는 것 이 다 . 유성 생식 을 하 려면 암컷 과 수컷 이란 두 가지 성 이 필요 하 다 . 무엇 이 암컷 이 고 무엇 이 수컷 일까 ? 생식기 의 모습 이 아니 라 배우자 로 구분 된다 . 정자 를 내보내 면 수컷 이 고 난자 를 내보내 면 암컷 이 다 . 작 지만 운동 성 이 있 는 배우자 를 정자 라 하 고 , 운동 성 은 없 지만 큰 배우자 를 난자 라 부른다 . 애당초 유성 생식 엔 세 가지 조건 이 필요 했 을 것 이 다 . 첫째 는 정자 와 정자 가 만나 는 것 이 다 . 이 경우 두 배우자 가 만날 확률 은 높 지만 수정 해 봐야 양분 ( 養分 ) 이 부족 해 제대로 성장 할 수 없 다 . 둘째 는 난자 와 난자 가 만나 는 것 이 다 . 수정 만 된다면 무럭무럭 자랄 수 있 겠 지만 둘 다 운동 성 이 없 으므로 애당초 수정 될 가능 성 이 없 다 . 결국 정자 와 난자 가 만나 는 셋째 경우 만 남 는다 . 운동 성 있 는 정자 가 양분 을 충분히 가진 난자 를 찾아가 는 것 이 다 . 만약 성 이 암컷 과 수컷 단 두 가지 가 아니 라 서너 가지 쯤 되 면 어땠 을까 ? 생명 의 다양 성 은 더 커 지 지 않 았 을까 ? 왜 진화 는 이런 방식 을 택하 지 않 았 을까 ? 영국 옥스퍼드 대학 의 진화 생물학자 로런스 허스트 는 “ 유전체 ( 지 놈 ) 사이 의 분쟁 때문 ” 이 라고 설명 한다 . 분쟁 의 근원 은 공생 이 다 . 세포 안 엔 핵 염색체 와 미토콘드리아 염색체 가 있 다 . 핵 염색체 는 정자 와 난자 가 절반 씩 제공 한다 . 문제 는 미토콘드리아 염색체 다 . 암컷 과 수컷 가운데 누가 미토콘드리아 염색체 를 제공 할 것 인가 ? 생명 은 암컷 배우자 인 난자 가 미토콘드리아 를 제공 하 는 방식 으로 문제 를 해결 했 다 . 우리 가 아버지 보다 어머니 에게서 더 많 은 유전자 를 물려받 는 것 은 이래서 다 . 그런데 만약 성 ( 性 ) 이 세 가지 였 다면 어땠 을까 ? A , B , C 라는 세 가지 배우자 가운데 A 에게 만 미토콘드리아 가 있 는 경우 를 생각 해 보 자 . 미토콘드리아 가 없 는 B 와 C 수정란 은 생존 하 지 못할 것 이 다 . 세 가지 성 가운데 두 가지 성 에 미토콘드리아 가 있 는 경우 도 마찬가지 다 . 만약 두 가지 이상 의 성 이 있 다면 유전자 사이 의 치열 한 생존 경쟁 때문 에 타협점 을 찾 을 수 없 다 . 설사 세 가지 이상 의 성 이 있 었 다고 하 더라도 오랜 세월 을 거치 면서 사멸 하 고 말 았 을 것 이 다 . 이래서 생명 계 엔 두 가지 성 을 가진 생명체 만 진화 하 게 된 것 이 다 . “ 행복 한 가정 은 모두 엇비슷 하 고 불행 한 가정 은 이유 가 제각각 이 다 . ” 『 안나 카레니나 』 에서 러시아 의 문호 톨스토이 가 말 하 려는 것 은 결혼 생활 이 행복 해 지 려면 수많 은 요소 들 이 성공 적 으로 조합 돼야 한다는 것 이 다 . 서로 에게 성 적 인 매력 을 느껴야 하 고 돈 · 자녀 · 종교 · 인척 등 중요 한 문제 에서 합의 할 수 있 어야 한다 . 이 중 어느 한 가지 라도 어긋나 면 나머지 요소 들 이 모두 성립 하 더라도 결혼 은 실패 할 수 밖에 없 다는 것 이 다 . 생명 지속 되 는 건 섹스 가 재미있 기 때문 그렇 다면 왜 이리 도 힘든 성 을 생명 은 유지 해야 할까 ? 영국 의 생 화학자 닉 레인 은 『 생명 의 도약 』 에서 성 에 대해 이렇게 설명 한다 . “ 만약 섹스 가 어쩔 수 없이 저지르 게 되 는 어리석 은 행위 , 곧 실존 적 부조리 라면 , 섹스 를 하 지 않 는 것 은 더 나쁘 다 . 대부분 의 경우 가 비 ( 非 ) 실존 적 부조리 , 다시 말 해 멸종 으로 이어지 기 때문 이 다 . 게다가 섹스 엔 이런 부조리 를 능가 하 는 압도 적 인 큰 장점 이 있 는 것 이 분명 하 다 . ” 성 의 압도 적 인 장점 에 대해선 학자 들 마다 의견 이 분분 하 다 . 그러나 누구 나 동의 하 는 한 가지 사실 이 있 다 . 그것 은 바로 성 이 없 었 다면 크 고 복잡 한 형태 의 생명체 는 출현 이 불 가능 했 다는 사실 이 다 . 성 이 탄생 하 지 않 았 다면 우리 인류 도 없 다 . 성 은 결코 쉽 게 탄생 하 지 않 았 다 . 38 억 년 전 지구 에 최초 의 생명체 가 생긴 뒤 성 이 탄생 하 기 까지 는 무려 28 억 년 이 라는 지난 한 세월 이 지나 야 했 다 . 생명 의 기본 역할 은 후손 을 남겨 종 ( 種 ) 을 지속 시키 는 것 이 라고 한다 . 하지만 결과 적 으로 그렇게 되 는 것 이 지 일부러 그 역할 을 수행 하 는 것 은 아니 다 . 예 를 들 어 나 는 인류 종 번식 이 란 역사 적 사명 을 띠 고 섹스 를 한 적 이 단 한 번 도 없 다 . 하 다 보 니 자식 이 생겼 다 . 그렇 다면 뇌 는 어떻게 해서 동물 들 로 하여금 섹스 를 하 게 할까 ? 『 총 , 균 , 쇠 』 의 저자 인 미국 UCLA 지리학 과 재러드 다이아몬드 는 『 섹스 의 진화 』 에서 ‘ 섹스 는 재미있 기 때문 ’ 이라고 대답 했 다 . 재미 를 통해 생명 의 지속 성 을 유지 하 게 하 니 진화 는 참으로 오묘 하 지 아니한가 ! 이정모 연세대 생화학 과 와 동 대학원 을 졸업 했 다 . 독일 본 대학 에서 공부 했으나 박사 는 아니 다 . 안 양대 교양 학부 교수 역임 . 『 달력 과 권력 』 『 바이블 사이언스 』 등 을 썼 다 . 댓글 30 마이피플 트위터 페이스북 공유 서비스 더 보 기 미 투데이 공유 하 기 글 요소