다윈주의자를 괴롭히는 파리의 최적 설계
2024/12/9-셰인 모리스
1. 영어 오디오 및 번역 스크립트
2. 한국어 오디오 및 번역 스크립트
(1) 한국어 오디오 : https://youtu.be/Z2vMmkiaqoY
(2) 번역 스크립트 :
다윈주의 유물론자들은 생물이 잘못 설계되었다고 주장하는 것을 좋아한다. "사랑니, 꼬리뼈, 맹장 같은 소위 '흔적' 부분과 팬더의 '엄지손가락'과 같은 잘못된 적응으로 추정되는 '정크 DNA'는 모두 설계자가 용납하지 않을 기능으로 선전되어 왔다. 이러한 것들은 생명에는 목적이나 설계가 없다는 증거라고 한다. 진화의 수많은 실수의 흔적이 분명하게 드러나는 맘에 드는 우연일 뿐이라는 것이다.
그러나 쓸모없다고 여겨지는 이러한 특징들에도 목적(심지어 중요한 목적!)이 있으며, 문제는 생물의 설계가 아니라 그 목적에 대한 과학자들의 무지라는 것이 거듭 밝혀지고 있다.
소위 '정크 DNA'가 가장 극적인 예일 수 있다. 한때 주류 과학계에서는 우리 DNA의 90% 이상이 진화 과정에서 더 이상 필요하지 않은 쓸모없는 염기들로 구성되어 있다고 주장했다. 하지만 2000년대와 2010년대 들어 일련의 극적인 발견을 통해 상황이 완전히 반전되었고, 과학자들은 이제 '정크 DNA'가 마치 컴퓨터의 운영 체제처럼 유기체에서 중요한 조절 기능을 수행한다는 사실을 이해하게 되었다.
생명체는 잘 설계된, 어쩌면 최적으로 설계된 존재라는 사실이 점점 더 많이 밝혀지고 있다. 이것은 생물이 설계자의 작품이라는 생각을 강력하게 뒷받침한다.
하지만 "최적의 설계"란 무엇이며 어떻게 알 수 있을까? 에밀리 리브스는 <에볼루션 뉴스>에 생명체의 최적 설계를 수학적으로 정량화할 수 있다고 주장하는 프린스턴 물리학자의 새 논문을 요약했다.
윌리엄 비알렉은 유기체의 발달에서 "정보 흐름의 최적화"라고 부르는 것을 살펴보고 초파리(일반적인 과학 실험 대상)를 예로 들었다.
번식이 빠른 이 곤충은 단 몇 시간 만에 하나의 세포에서 완전한 개체로 성장할 수 있다. 연구자들은 '형광 현미경'이라는 것을 통해 이 과정을 관찰할 수 있다. 연구진은 암컷 파리가 알을 낳는 순간 알 주변에서 배아에게 위, 아래, 중간이 어디인지 알려주는 일련의 신호가 시작된다는 사실을 발견했다. 이는 배아 전체에 걸쳐 서로 다른 양의 단백질을 생산하는 '갭 유전자 네트워크'를 촉발하여 분절된 몸을 만드는 유전자의 발현을 조절한다.
복잡하게 들리지만 실제로는 놀랍도록 우아하고 단순한 과정이다. 비알렉은 이러한 관찰 결과를 수학 방정식으로 변환하여 어미 파리에서 갭 유전자 네트워크를 통해 자손의 신체 구조로 전달되는 정보의 흐름이 이론적 최적값의 1~2% 이내라는 것을 발견했다. 즉, 곤충 간 정보 전달 과정이 물질적으로는 훨씬 더 효율적이지 않을 수 있다는 뜻이다.
이 점이 중요한 이유는 자연의 '나쁜 설계'로 추정되는 모든 사례에서 보았듯이, 이는 다윈주의자들이 예상했던 것이 아니기 때문이다. 리브스의 말처럼 "고도로 최적화된 시스템은 역사적으로 다윈주의 진화의 예측이 아니라 오히려 지적 설계 이론의 예측이었다."
자연 선택은 최적의 설계를 필요로 하지 않고 경쟁자보다 약간 더 잘 작동하는 설계를 필요로 한다는 단순한 이유 때문에 통제받지 않는 진화는 혼란과 비효율을 예측한다. 신다윈주의에서는 우연한 돌연변이가 새로운 정보의 원천으로 여겨지기 때문에 자연에는 최적이 아닌 투박한 설계가 가득할 것으로 예상할 수 있다. 하지만 비알렉이 그랬던 것처럼 자연의 특정 측면을 수학적으로 조사해 보면 전혀 그렇지 않은 것으로 나타났다.
사실 자연계는 매우 효율적이고 잘 설계된 것으로 입증되어 엔지니어들은 종종 생물의 특징을 모방하여 발명품을 개선해 왔다. 생체 모방이라는 분야는 공기역학, 재료, 정보 저장, 교통 흐름 및 기타 문제에 대한 자연의 접근 방식이 우리가 상상했던 그 어떤 것보다 낫다는 가정에서 출발한다.
그러나 리브스가 지적했듯이 자연은 예지력이나 의도가 없으며 정보를 생산할 능력도 없기 때문에 자연은 어떤 문제에 '접근'하지도 않고 '해결'하지도 않는다. 대신 <세포 속의 시그니처>의 저자 스티븐 마이어가 말했듯이, 우리의 일관되고 반복적인 경험에 따르면 예지력, 의도, 정보는 항상 물질적 과정이 아니라 정신적인 특징이다.
과학이 발전함에 따라 우리가 살고 있는 세상은 수학적 최적화에 가까울 정도로 좋은 설계로 가득 차 있다는 사실을 점점 더 많이 발견하고 있다. 이러한 세상을 마주한 관찰자들은 형광 현미경이나 육안으로만 관찰할 때 어떤 이론의 예측이 우리의 관찰과 가장 잘 맞는지 질문해야 한다. 계속 잘못된 이론을 붙잡고 있는 것이 과학적인가?
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