마이크로코스모스 / 린 마굴리스. 도리언 세이건-횽욱희 옮김/김영사

[rara]

마이크로 코스모스

6. 산소대재앙

산소

산소 대재앙은 약 20억년전에 일어났던 전 세계적인 환경오염의 위기를 말한다. 이전까지는 지구 대기 중에 산소가 거의 없었다. 미생물은 수소 공급원을 찾다가 최상의 공급원, 즉 물을 발견했다. 미생물이 물을 활용함으로써 예기치 않은 부산물이 나타났는데 그게 바로 산소였다. 산소는 미생물이 대기 중으로 방출한 유독 기체였다. 산소는 유기물과 반응하기 때문에 생물체에 유독하다. 생물체의 근본이 되는 화합물들을 변형시켜버리거나 분해하거나 무익한 물질로 바꾸어버린다. 산소는 대기 중의 기체들과 쉽게 반응하는데 산소와 반응하는 이것을 다른 말로 표현하면 ‘연소’ 곧 산소가 타는 것이다.

남조류 박테리아(시안 박테리아의 선조)-진화의 대혁명

수소가 필요했던 이 박테리아는 유황박테리아의 한 돌연변이였을 것으로 추정된다. 이 박테리아는 태양빛을 이용해서 지구에서 가장 풍부한 자원인 물에서 수소를 추출하는 방법을 터득했다. 이 박테리아는 태양빛, 이산화탄소, 물 이 세 요소가 확보될 수 있는 장소라면 어느 곳에서든 퍼져서 결국 온 지표면을 뒤덮게 되었다.

이 시안박테리아들은 막대한 양의 부산물 즉, 산소기체를 배출했다. 이때 다른 원소들과 결합되지 않은 자유산소는 당시 생물에게 매우 유독했는데 시안박테리아로 뒤덮여 있던 웅덩이와 진흙탕에서 늪지와 연못과 하천변을 오염시켰다.

윌리엄 쇼프는 “산소를 생성하는 광합성 작용은 궁극적으로 오늘날 지구 환경을 있게 한, 진화 역사상 가장 중요한 사건”이라고 언급했다.

유독물질(산소)에 노출된 박테리아 집단은 대량 사멸과 성의 증가라는 특성을 보인다. 바로 이런 특성으로부터 새로운 초생물이 생겨나서 새로운 미생물우주의 구성이 시작된다. 이러한 미생물의 적응으로 가장 중요한 발명이 이어졌다. 산소를 사용할 수 있는 새로운 물질대사 기능을 갖게 된 것, 이것이 바로 산소호흡이다.

시안박테리아는 이제 산소를 생산하는 광합성 기능과 이를 소모하는 호흡 기능을 모두 갖게 되었다.

이로 인해 다른 미생물도 산소를 이용할 수 있는 능력을 획득하도록 강요당했다는 점,

태양빛으로부터 식량과 산소를 생산할 수 있게 되면서 미생물은 오늘날의 우리까지 포함하는 지구적 규모의 먹이순환 기본 축을 이루었다.

시안박테리아의 오염으로 창조된 에너지 합성 장치는 새로운 단위의 생물체를 형성하는 필수 요소가 되었고 모든 동식물 원생생물, 균류의 기본 구성원이 되는 유핵세포(진핵생물)가 생겨난 것이다.

진핵세포들은 산소 대재난의 극심한 위기 속에서 생존을 위해 어쩔 수 없이 선택해야하는 상황에서 진화의 산물로 출현했다. 진핵세포의 구성은 원핵세포나 박테리아와 너무 달라서 모든 생물 종류를 둘로 구분하는 뚜렷한 기준이 된다.

원핵세포 : 생물을 이루고 있는 세포 가운데 막으로 둘러싸인 세포기관, 핵. 미토콘드리아. 색소체들을 갖고 있지 않은 세포

진핵세포 : 핵막으로 둘러싸인 핵을 가진 세포. 모든 동물 및 식물 세포가 이에 속하며 진핵 세포로 된 생물을 진핵생물이라 한다.

대기 속의 산소량

대기 속의 산소량이 약 21퍼센트로 안정된 것은 수백만 년 전 생물계가 말없이 합의한 결과? 라고 하지만 수억 년 동안 일정하게 산소 농도를 유지해 왔는데 어떻게 산소 농도가 유지되었는지는 풀리지 않는 수수께끼로 남아있다.

하나의 가설은 생물이 산소 생성을 중지했다는 가정에 근거하여 그들이 오염 방지 기술과 관련된 많은 정보를 지녔음이 틀림없다는 주장. 비지능적인 생물에 의해서 지상의 환경이 자동 조절되었다는 생각은 인간의 지성이 대단히 특별할 것도 없다는....

최초로 산소를 호흡했던 생물은? 금일까?

스ㅌ트로마톨라이트

태고시대 박테리아 번성과 공동체 생활에 대한 가장 확실한 증거는 스트로마톨라이트에서 찾아볼 수 있다

스트로마톨라이트는 모든 생물이 한데 뒤섞여서 서로 의존 하면서 생활했던 생물 공동체였다. (광합성하는 남조류 박테리아는 맨 위층에서 번성하는 것을 세계 어느 곳에서나 발견)

12 이기적인 인간(EGOCENTRIC MAN/ 자기중심적인 인간)

- 인간은 절대적으로 이기주의자이다. 코페르니쿠스의 천문학과 다윈의 진화계통수의 증명에도 불구하고 인간이 다른 생물보다 월등하다고 믿는다.

ex)마크트웨인-인간이 탄생하기 위해 지구에서 무려 1억년의 세월이 필요했다는 사실, 인간은 진화 역사에서 가장 최근에 나타난 존재일 뿐

- 우리는 약 20억년전 대기 중에 산소가 축적될 때 출현했던, 산소를 사용해서 물질대사를 할 수 있었던 박테리아와 기타 여러 박테리아들로 구성된 재조합물에 불과하다

- 모든 생물이 상호 연계해 있는 총체로서의 생물 환경에서부터 온 것으로 문자에서부터 현대의 반도체 문명에 이르기까지 기술 진보 역시 실제로는 우리 자신의 재산으로 주장하기는 곤란하다.

- 동물 대멸종 사건으로 약 6600만년전 중생대 백악기에 공룡뿐 아니라 수많은 포유동물과 해양성 플랑크톤 종이 지상에서 사라졌고

- 그 전에 약 2억 4500년 전 폐름기 대멸종은 모든 생물의 52퍼센트를 멸망 시켰다고 함

(멸종사건이 일어난 이유로는 하나의 대륙이 두 대륙으로 갈라졌다는 주장과 거대한 운석이 지상에 충돌 했다는 주장이 있음)

척추동물

- 최초의 척추동물로서 인산칼슘으로 만들어진 골격과 정교한 신경조직을 보호할 수 있는 두개골을 지닌 비교적 큰 몸집의 동물은 5억 1000만 년 전에 무척추동물의 올챙이와 비슷한 유충들에서 진화했다

척추동물의 선조 척삭동물은 척추는 있지만 다른 골격 구조는 아직 없었다. 칼슘이 축적됨으로써 다양한 형태의 골격이 나타난 원시 어류들은 방패 같은 단단한 외피를 둘렀다. 대신 턱이 없었기 때문에 물을 빨아들여서 물속에 있는 것을 먹이로 섭취했다.

- 지질학적인 변동은 해안선을 주기적으로 바꾸었고 그 결과 원시 어류가 물 밖으로 노출되어 열대해변에서 거의 사멸

예외 :

1) 페어-산소가 포함된 물속에서도 호흡할 수 있는 허파(내장이 부풀어 올라서 만들어진 부레에서 진화)가 있음-우리의 직접 조상은 아님

2) 총기류- 허파가 있고 약 4억년전 데본기 시대에 처음 나타났으며 육질의 지느러미를 가졌고 양서류의 조상으로 보임. 유스테노프테론(양서류와 어류의 중간)도 이 계열의 화석종인데 턱뼈가 있는 이 동물이 우리의 직접 조상으로 추측된다.

양서류, 파충류, 조류, 포유동물 등의 조상은 모두 아가미가 변형된 형태의 허파를 가져서 물이 없이도 일시적으로 지탱할 수 있었을 것

원시 양서류 시기는 3억 4500만년~1억 9500만년전까지(올챙이 단계)

파충류 진화시기는 2억4500만년전에 번성 1억9500만년전 물속에서도 압도(알 구조는 놀라운 변혁)

- 지느러미의 구조가 변형된 것으로는 : 도마뱀의 다리, 말의 발굽, 인간의 손 등이 있다.

- 케라틴 단백질의 발전은 : 파충류의 피부와 포유동물의 털을 만드는 특정한 단백질

계통파충류(육상에 완전히 적응한 최초의 척추동물, 약 2억9000만~2억4500만년전)

- 양서류에서 진화한 최초의 파충류인데, 세이모우리아(양서류와 파충류의 중간)가 그 예이다. 이 종이 우리 인간의 직접 조상으로 간주된다.

- 이때에 적응방산(환경조건에 적응하여 진화하고 분화하여 다소 짧은 시간 내에 다른 계통으로 갈라져가는 현상)이라는 대단히 진화학적인 발전이 일어남.

계통파충류>세이모우리아>키노그나투스(포유동물과 파충류)>포유동물

포유동물(약 2억 1000만년전부터 포유동물 시대가 본격적으로 열림)

최초의 진장한 포유동물은 작은 몸집의 동물이었을 것이다. 포유동물은 주위 온도가 내려가도 활동이 억제되기보다는 더욱 활발해졌다

포유동물의 근육은 운동을 함으로써 열을 발산하는데 그 기능은 자율적으로 조절할 수 있다.

- 암컷들은 수정란을 땅속의 구멍이나 대기 중에 노출된 둥지 속에 방치할 수 없게 되었다. 대신 그들은 따뜻한 모체의 태반 속에서 새끼를 양육, 태어난 후에도 어미의 허리 부분에 있는 땀샘에서 분비되는 액체를 먹이로 핥아먹었다. 이것이 발달한 땀샘이 곧 젖가슴이고 영양분이 많은 땀은 바로 칼슘이 풍부한 액체, 즉 젖이 되었다.

영장류

- 약 6600만년전부터 신생대 영장류가 나타남(원원류prosimians-최초의 영장류)

여우원숭이 비슷한 원시영장류들은 행동이 민첩하지 못해 나무 위에서 생활, 그 결과 안와수렴(두 눈이 머리의 양옆에서 앞쪽으로 모아지는 과정)형태로 진화

- 인간에게는 소위 ‘흔적기관’으로 불리는 것들이 있다. (신체-꼬리흔적, 성격적 특성으로 태어나자마자 주먹을 꼭 쥐고 있거나 갑자기 깰 때 무엇에서 떨어진 듯한 느낌) 이것은 원원류의 습성이다.

- 최초의 영장류의 소심함은 궁극적으로 영장류 전체 진화에 큰 의미를 주었는데 이는 협동적 사회생활을 지향하는 것, 키를 높게 해서 사방을 경계해야 했고 그 결과 직립자세, 자유로워진 손으로 물건이나 무기를 들 수 있게 됨. 발육이 더딤으로써 좀 더 교활해질 수 있게 되며 두뇌용량증가

- 영장류의 발전 단계에서 성장을 늦추게 한 유전적 지연은 결과적으로 인류를 역사시대의 여명기로 인도했다.

- 우리는 영장류의 한 무리이며 영장류는 열대성 동물이다.

오늘날 인간을 제외한 모든 영장류는 채식주의자이거나 곤충포식자이다. 인간은 영장류 중에서 유일한 육식주의자이다.

- 인간과 원숭이 사이의 중간 영역에 걸쳐있는 두 종의 동물은 원인(오스트랄로피테신)과 인원(호모)이다. 원인(apeman)은 사람과 고등 유인원 사이

우리가 속해있는 호모의 세 종류

- 진화의 순서대로 호모 에렉투스(직립인간-불을 사용), 호모 하빌리스(석기사용 즉 도구를 사용하는 인간), 호모 사피엔스(현생인류-현명한 인간)

- 호모사피엔스는 두 개의 아종으로 호모 사피엔스 네안데르탈인과 호모 사피엔스사피엔스가 잇었는데 호모 사피엔스사피엔스를 제외한 모든 인류는 일찍이 멸망했다고 추측

올두바이 협곡-동아프리카로 원시 인류가 선호하고 생활하던 장소

무기-인류학자들은 인간을 인간되게 한 것이 바로 무기라고 말한다. 자연에 대항해 싸울 수 있게 된 것,

식량분배- 또 다른 연구에서는 공동체의 규율에 따라 식량을 분배했다고 한다. 이 관점에서 보면 인류 문명의 1차적 행위는 바로 식량 분배이다.

실제로 인류 진화는 다른 모든 생물의 진화와 마찬가지로 분배와 살육, 경쟁과 협력의 양면을 모두 지닌 과정이라 할 수 있다.

언어- 날카로운 창끝보다 더 가공할 인류의 도구(동굴 벽에 동물의 피를 찍어 발라서 낙서-교감적인 주술에서 상징적인 그림으로 진화-상형문자와 표의문자로 변천)

ex) 스페인의 알타미라 동굴과 프랑스 라스코 동굴 벽화

현대 인류는 서부 중앙아시아에서 처음 출현해서 보루네오, 오스트레일리아 그리고 동부 유럽 등으로 퍼져나간 것으로 추정된다.

현대인은 약 1,500입방센티미터의 두뇌용적, 부족 중심주의, 시적인 재능, 손재주의 교묘함 등 다양한 공통점을 지닌다.