“동물의크기는최고의생존전략이다!”
코끼리부터박테리아까지,세포에서개체까지
크기를통해들여다본동물,그리고인간
일본의저명한동물생리학자모토카와다쓰오교수의대표작《코끼리의시간,쥐의시간》이출간되었다.1992년출간후과학책으로는이례적으로선풍적인인기를끌며,지금까지90만부가까이판매된베스트셀러이자스테디셀러다.이책에서저자는동물들의생존전략과행동방식을‘크기’라는창을통해들여다본다.예를들어3톤의코끼리와30그램의쥐는체중차이가10만배나나지만,일생동안뛰는심장박동수는약20억회로동일하다.이처럼동물의크기가다르면수명이다르고,민첩성이다르고,시간의속도가다르다.행동권도,생식방법도크기에따라달라진다.저자는이런관계를과학적으로분석하고,이를생명의특성으로해석해낸다.이책을통해우리는인간과전혀다른생물체인쥐나코끼리가어떤식으로세계를이해하고살아가는지상상해볼수있고,인간을상대화하여자연속에서바라볼수있다.
동물들의생김새와행동의진짜이유
“사람의사고방식이나행동같은것도사람이라는동물의크기를빼고서는결코이해할수없다.자신의크기를아는것이야말로사람이갖추어야할가장기본적인교양이다.생물을,그리고인간을크기라는시각을통하여이해하는것이이책의목적이다.”_24쪽
이책에서파고드는질문중몇가지를뽑아보면다음과같다.
●동물들은몸집이커지는쪽으로진화했는데,큰게좋은걸까?
결론부터말하자면그렇지않다.같은계통의동물에서는몸집이큰종이진화과정에서더늦게출현하는경향이있는데이를‘코프의법칙’이라한다.몸집이커지면편리한점이많다.몸집이클수록부피에비해표면적이작아지므로외부환경의변화에강하다.천적이줄어들고,먹잇감을얻기도쉬워진다.하지만그에따른대가도있다.몸집이크면개체수가적고한세대의수명도길기때문에극복할수없는환경변화를마주하면이를극복할변이종을만들어내지못하고멸종하기쉽다.‘코프의법칙’은옳지만그까닭은그런성질이본래부터갖추어져있거나(정향진화설)큰것이생존에유리하기때문이아니라,진화는작은것에서출발하기때문이다.
●왜바퀴달린동물은없을까?
생물들은수억년이라는시간에걸쳐헤아릴수없을만큼많은실험을해왔다.그렇다면바퀴처럼편리한운동기관이있는동물도있을법한데,왜그런동물은없을까?일견엉뚱해보이는이질문에대한과학적분석을거치는동안,동물들이오랜세월에걸쳐거칠고변화무쌍한지구환경속에서얼마나지혜롭게대처해왔는지가드러난다.바퀴는사람같은큰동물이산을깎고골짜기를메워서평탄하게쭉뻗은도로를만들면서비로소사용하게된물건임을지적하면서,저자는현대인의자동차문화를다시생각한다.“사용자가사는환경을깡그리바꾸어놓지않으면작동하지않는기술을훌륭한기술이라하기는어렵다.”(104쪽)
●지렁이가뱀처럼굵어질수있을까?
몸집이작으면순환계가필요없다.순환계란몸속의물을휘저어산소나영양물질의농도를일정하게만드는일종의교란장치인데,몸집이작으면확산만으로이교란이가능하기때문이다.크기가작으면호흡계도필요없다.동물들은외부세계로부터산소와영양물질을끌어들이므로그양은표면적에비례한다.그런데몸집이클수록부피에비해표면적이작아지므로수요가늘어나는만큼공급이늘어나질않는다.이런상황에서산소를끌어들이기위해특별히표면적을늘린것이바로호흡계이다.그렇다면지렁이처럼혈관계가있어서붉은피가흐르지만아가미나허파같은호흡계는없는동물은얼마나굵어질수있을까?또,얼마나작아야호흡계나순환계없이살아갈수있을까?그답들은수학적으로계산가능하다.
●식물과동물은무엇이어떻게다른가?
저자는식물과동물의서로다른몸만들기방법의차이를골조건축과벽돌건축의차이로설명한다.동물의몸이기둥과대들보를짜맞추어지은골조건축이라면,식물의몸은벽돌을쌓아지은벽돌건축이다.벽돌을구석구석까지빈곳없이차곡차곡쌓아올리는것이식물의방법이며,이때세포하나가벽돌하나에해당된다.이런건축법의차이에는식물세포의특징인세포벽과액포,그리고세포의크기가관련되어있다.동물의세포는10미크론정도지만,식물의세포는훨씬커서50미크론짜리도있다.같은다세포생물인데세포의크기는왜이렇게차이가나는걸까?그것은동물세포와식물세포의크기를결정하는제약조건이전혀다르기때문이다.
●현대인은그크기에맞는생활을하고있나?
생물의세계에서몸의크기와시간,구조,에너지소비량등생명이지닌모든특성은그들이사는환경에적응하는데최적화되어있다.인간도물론동물의한종으로,자연의일부이다.현대의인간은과연전체생태계에비추어보았을때제크기에맞는에너지를소비하고있을까?모토카와다쓰오교수의계산에따르면일본인의평균적인기초대사량을2,200와트라고봤을때,그런기초대사량을가진동물은체중4.3톤,즉코끼리처럼거대한동물이라고한다.서식밀도와행동권에대해서도계산을해보면도시에사는현대인은쥐와같은밀도로살면서코끼리수준의거리를이동하는생활을하고있다.이처럼이책은생명의신비와더불어,자연의일부이면서점점자연으로부터멀어져만가는인간의본모습에관해서도생각하게만든다.
“이렇게널리,오랫동안읽힌동물학책은없었다!”
“지금도매년1만부씩증쇄하고있는베스트셀러이자스테디셀러.이렇게널리,오랫동안읽힌동물학책은없었다.생물의크기에대해일반인에게처음으로소개하고설명한책으로,시간은시계로재는것만이아니라는사실과크기의중요성을일깨워사람들의자연관에큰영향을주었다.”_일본동물학회교육상선정이유
모토카와다쓰오교수는동물에따라시간이달라진다는사실을처음알았을때신선한충격을받았다고한다.시간은절대불변하는것이라고믿어왔기때문이다.이때는그가동물학을공부한지10년이넘었을때라다른의미에서충격도컸다.시간이다르다는것은곧세계관이다르다는의미이다.저자는상대(동물)의세계관을전혀이해하지못한채수행해온지금까지의연구는무슨의미가있을까하고망연자실한동시에,그런중요한사실을가르쳐주지않은지금까지의교육에‘분노’를느꼈다.그분노와반성을동력으로삼아‘동물의입장에서바라보아야동물을올바르게이해할수있다’는방법론을바탕에깔고쓴책이바로《코끼리의시간,쥐의시간》이다.
그렇게출간된책이지금까지90만부가까이팔렸다.출간이듬해에‘동물의생리적현상과물리적현상사이의관계를깊이추구한독창적인책’이라는평을받으며심사위원만장일치로고단샤출판문화상(과학출판부문)을받았다.내용의일부가고등학교교과서에실리기도하고그림책으로도출간되었다.2014년일본동물학회는모토카와다쓰오에게교육상을수여하며《코끼리의시간,쥐의시간》을가리켜“이렇게널리,오랫동안읽힌동물학책은없었다”고했다.알로메트리식,레이놀즈수,탄성닮음등비전공자에게는낯선용어와수학적기술이적지않은이책이그렇게널리,꾸준히사랑받는이유는무엇일까?고단샤출판문화상을받은저자의수상소감에서그이유를짐작해볼수있다.“세상은‘유일성과다양성’의긴장속에있다고생각합니다.다양함을잘라유일한원리로세상을이해하려는것도,다양성으로만귀결되는설명도일종의실수입니다.다양성을인정하면서그것을몇가지원리로이해하려고시도하는것이현실적이라고나는생각합니다.시간축은하나가아니다,크다고좋은것은아니다,뇌수가발달한동물이반드시‘고등한’것은아니다.각각의생물은각각의세계가있으며,각논리와가치관속에서살아있다…이런개념은생물학이외에도널리통용될것입니다.생물학은,모두가배울만한학문이라는것을알리고싶어이책을썼습니다.”
[책속으로추가]
누군가가3분의2제곱이라고하면갑자기표면적과정보량을관련시켜서그럴듯한설명을하는가하면,4분의3제곱에비례한다고하면어느새대사율과관련시킨학설이제출된다.실로과학은좋게말하면단순명쾌하고,나쁘게말하면지조가없다.하지만이런면이과학의바람직하고든든한점이다._155쪽
부족한부분은‘상상력’으로보충하고,다양한생물의시간축을머릿속에서그려가면서다른생물과조화해가는것이지구를지배해온사람의책임이아닐까?이러한상상력을계발하는것이동물학자의사명이라고생각한다._175쪽
동물의몸이기둥과대들보를짜맞추어지은골조건축이라면,식물의몸은벽돌로쌓아지은벽돌건축이다.벽돌을구석구석까지빈곳없이차곡차곡쌓아올리는것이식물의방법이며,이때세포하나가벽돌하나에해당된다.
이와같은건축법의차이는움직이는가움직이지않는가와깊이관련되어있다.골조건축방식에서는기둥과들보사이의연결부분을관절로만들어두면,그곳에서꺾어지거나회전할수있기때문에,몸이변형을일으키면서운동할수있다.벽돌건축에서는벽돌끼리모두한데붙어있기때문에도저히몸을움직일수가없다._184-185쪽
곤충큐티클의우수성은큐티클을단단하게도부드럽게도할수있다는데있다.우리는보들보들한뼈같은것은만들수없다.그래서관절부분에서는반드시뼈와뼈가도중에끊어진형태를취하며,결합조직이나근육같은부드러운조직이뼈들을연결해준다.그런데곤충은큐티클의일부를부드럽고보들보들하게만들어그자체가관절이되어몸을자유로이구부릴수있다.곤충의몸은몇개의마디로나뉘어있는데,이마디사이를연결해주는큐티클이부드러워여기서몸을구부릴수있게되어있다._198-199쪽
곤충은변태를기점으로식성과운동방법을완전히바꾼다.유충시기에는별로돌아다니지않고오로지먹기만한다.이때에는위가무거워도상관없다.날개돋이를하여성충이되면날아다니는일이가장우선적인일이되며,그때부터는소화가잘되는것만먹는다.개중에는성충이되고난뒤아예아무것도먹지않는것도있다.이처럼곤충은변태를통하여작은크기의단점을극복한다.곤충의생활은다름아닌크기와밀접한관계를지니고있다._209-210쪽
산호와나무를함께생각해보면,한그루의나무가과연개체일까싶은의문이생긴다.어쩌면나무도세포하나하나가개체이고나무전체는개체세포들이집합한군체일지도모른다.이것은지나치게극단적인표현으로,옳은말은아니다.물론나무는한그루가개체이다.그런데도굳이그런표현을쓴것은,우리에게아주익숙한척추동물같은개체개념으로식물을파악하기는어렵기때문이다.식물은군체적개체라고보면오히려이해하기쉽다._220쪽
우리가팔을들어올리고있으면근육이계속수축돼있다.그래서팔을오래들어올리고있으면근육이피로해진다.움직이지않고같은자세를유지한다는것은외부에대해일을하는것은아니지만,근육이수축하고있는동안은ATP를분해하는까닭에계속해서에너지를사용하게된다.이는효율이좋은경우가아니다.만약들어올린팔의피부가단단하게되어서버텨준다면,근육이쉬더라도팔은들린채그대로있을것이다.즉피부‘결합조직’의굳기를바꾸어주는방법으로도자세를유지할수있다.이것이성게의기발한착상이다._240쪽
불가사리는옛날장수들이갑옷속에받쳐입었던,작은미늘로엮어만든옷을입었다고할수있다.다만미늘하나하나에자물쇠가달려있다.불가사리를손으로건드리면몸이찰카닥하고단단해져서몸을방어하게되는데,이때는골편들을결합하고있는캐치결합조직이단단해져서골편들의위치를고정시킨것이다.이에따라몸이굳어져변형되지않게된다.이자물쇠가풀리면불가사리는몸을자유자재로변형시킬수있다._245쪽
