지구 생명의 (아주) 짧은 역사

헨리지

저자:헨리지
과학잡지「네이처」의시니어에디터이자,『야곱의사다리(Jacob’sLadder)』,『심원한시간을찾아서(InSearchofDeepTime)』,『가운데땅의과학(TheScienceofMiddle-earth)』,『우연종(TheAccidentalSpecies)』의저자이다.BBC의텔레비전과라디오프로그램,NPR의「올씽스컨시더드(AllThingsConsidered)」에출연했고,「가디언」,「타임스」,「BBC포커스」등에글을기고했다.현재영국노퍽주크로머에서가족과수많은반려동물들과함께살고있다.

역자:홍주연
연세대학교생명공학과를졸업하고서울대학교대학원에서미술이론석사과정을수료했다.해외프로그램제작PD와영상번역가로일하면서영화,드라마,다큐멘터리의번역과검수및제작을담당했다.현재번역에이전시엔터스코리아에서출판기획자및전문번역가로활동중이다.옮긴책으로는『생명의위대한역사』,『집은결코혼자가아니다』,『똑똑과학씨,들어가도될까요?』,『당신이알지못했던걸작의비밀』,『뭉크,추방된영혼의기록』,『연필의힘』등다수가있다.

1불과얼음의노래
2동물의출현
3척추동물의출현
4육지로올라오다
5양막류의등장
6트라이아스기공원
7날아다니는공룡
8위대한포유류
9유인원의세상
10전세계로퍼져나가다
11선사시대의끝
12미래의과거
에필로그
더읽을만한책들
감사의말
주
역자후기
찾아보기

불과얼음의세상에서
생명이탄생하여푸른빛을내기까지

별의죽음은새로운별의탄생으로이어져,우리의태양이생기고46억년전우리의행성,지구가탄생한다.초기지구는우리가지금아는지구와는완전히다른불덩이였지만,온도가식어가면서수증기가비가되어내렸고,지구는물의세계가되었다.깊은바다의뜨거운물줄기가소용돌이치는거친환경에서생명은시작되었다.34억년전쯤에는시아노박테리아라는생물이태양의자외선으로부터스스로를보호하기위해서엽록소를만들어광합성이라는화학반응을통해서지구에산소를내뿜었다.초기지구에서산소는무엇이든태워버리는재앙에가까운물질이었기때문에,소량의산소만으로도지구역사상최초의대규모멸종이초래되었다.산소의급증으로인해서암석이만들어지면서암석이메테인과이산화탄소같은기체들을흡수하여온실효과가감소하자,지구는최초이자최대규모의빙하기를맞아“눈덩이지구”가되었다.그러나생명은언제나고난을이겨내고번성했고,다음번혁신을향해나아갔다.세균세포들이모여군체를이루면서,햇빛을이용하는세포는엽록체가,먹이로부터에너지를얻는세포는미토콘드리아가,고세균안에모인유전자원은세포핵이된것이다.이들로부터진핵생물이탄생했다.진핵생물은우리가“성(性)”이라고부르는부모사이의유전물질교환이가능한형태로번식했고,이는생물의다양성을불러왔다.
지구의초기초대륙로디니아의분열로인해암석들이풍화되면서지구는다시금빙하기에돌입했다.빙하기는더활동적인진핵생물,즉동물이출현하는계기가되었다.처음에는입으로영양분과노폐물이모두드나들었지만,항문이생기면서생물권의혁명이이어졌다.동물은항문의발달로“머리”와“꼬리”,즉확실한이동방향을가지게되었다.혹독한두번째“눈덩이지구”를겪은생명은다양하고복잡한동물들로진화했고,캄브리아기에이르러다양성을폭발시켰다.

척추동물,물과의연결고리를끊고
육지를정복하다

물속에서찌꺼기를걸러먹으며살아가던아주작은생물인사코르히투스로부터여러동물들이진화했다.이들의후손중일부는포식자에맞서척삭이라는기관으로몸을S자로만들어물속을빠르게헤엄쳐서도망치는전략을택했다.바로척추동물이등장한것이다.이들은계속해서돌아다녀야했으므로커다란눈,정밀한후각,그리고물의흐름을감지하는정교한체계를진화시켰다.
초기어류는턱도지느러미도없는칠성장어나먹장어같은모습이었을것이다.이후에서로바짝붙어있던눈이머리양쪽으로이동하면서콧구멍이들어갈자리가생기고뇌도좌반구와우반구로나뉘면서얼굴이넓어졌다.그리고아가미활이반으로접히면서턱이진화했다.경골어류와연골어류의척삭은이후체절구조인척추로대체되었고,경골어류의한분파인육기어류에서인간을포함한모든육상척추동물이출현했다.
생물이폭발적으로출현한캄브리아기초기부터물고기들이넘쳐나던데본기까지바닷속은생물들로가득했다.그러나육지에서의삶에도전한생물들은없었다.이후이끼와고사리류가뭍으로올라오면서육지가밝은녹색으로뒤덮이며숲이만들어졌다.최초의육상동물은거미류와작은절지동물들이었다.이후에네발동물은물밖에서도호흡할수있는폐와무게를지탱할수있는다리를진화시켜서육상에서의삶을이어갔다.그러나이들도생식을할때에는반드시물로돌아가야했는데,이들중일부가알을껍질로싸서보호함으로써물과의관계를마침내끊고,척추동물이육지에서번성할수있게해주었다.또한식물도포자에서저항력이강한껍질에싸인씨앗을진화시켜물의독재에서벗어날수있게되었다.양서류중일부가드디어새로운식생활,즉초식을받아들이고식물을먹기시작했다.파충류중일부는다리를몸옆이아니라아래로꼿꼿이펴게되었고각자의먹이에맞는독특한이빨과햇빛에상관없이대사를조절할수있는체계를갖추었다.페름기말에이르자지구깊숙한곳에서부터솟아오른마그마기둥이지표면으로올라와지각을녹였고,유독가스가분출되었다.이로인해서온실효과가발생하여지구의평균온도가올라갔고,산소부족과수온상승으로생명은대멸종사건을겪었다.

하늘을나는공룡과
두발로걷는유인원

페름기대멸종에서살아남은소수의생존자들은다시한번다양하게분화했다.거북들은다채로운삶의형태와방식을받아들였고,해양파충류들은전성기를맞았다.뿐만아니라오늘날새와악어로대표되는지배파충류가등장했고,비행을시도하여나무사이를활공하는척추동물들도생겼다.이후익룡이진화하여제대로날기시작했다.그리고눈에띄지않는야행성생활을하는포유류도진화했다.그러나지구를지배한것은이족보행을하는공룡들이었다.공룡은놀라운신체구조와정밀한뇌와신경계를겸비한동물로,산소를흡입하고이산화탄소를배출하는방식을효율적으로개선하여몸집이엄청난크기로커질수도있었고우리의손바닥위에서춤을출수있을정도로작아질수도있었다.뿐만아니라폐와연결된기낭들이온몸에,심지어뼈속에도들어있어서몸의열을빠르게식힐수있었다.공룡은골격이가벼웠고,효율적인냉각체계를가지고있었고,깃털과알을낳는습성등비행에적합한여러조건들을갖추고있었다.그러나하늘에서갑작스럽게날아온재앙은순식간에공룡의지배를끝장내버렸다.이사건으로모든종의4분의3이멸종했다.
생명은곧현장으로돌아왔다.드디어포유류가어둑한밤에서벗어나햇빛아래로나왔다.포유류는귀의구조를정교화하여감각에극적인변화를가져왔다.이는포유류가번성할수있는기회를마련해주었다.또한횡격막을통해서호흡의효율을높이고비강을발달시켜서먹이를먹으면서도공기를들이마실수있게되었다.이빨들도앞니,송곳니,어금니로분화하여먹이를효율적으로소화할수있었다.포유류는더큰뇌를진화시켰고,이로인해서알이아니라새끼를낳아서젖을먹여빠르게성장시키는방식을택했다.포유류중일부는물로돌아가서단800만년만에완전한해양동물,고래가되었다.
판게아로부터떨어져나온남극대륙이먼남쪽으로이동하여얼음으로뒤덮였고,극북지방에서는대륙들이북극해를둘러싸면서거대한빙하가형성되어지구의날씨는더변덕스럽고계절성이뚜렷해지고기온은내려갔다.이로인해서최초의영장류의터전이던밀림이종말을맞았다.
변화하는지구환경에적응하던영장류중일부가700만년전일어서서두발로걷는유인원이되었다.직립보행을하기위해서유인원은머리부터발끝까지몸전체를재설계해야했다.우선서서걸을때얼굴이위쪽이아닌앞을향하게하며두개골을척주위에안정적으로올리기위해서척수가두개골을통과하는구멍이뒤쪽(네발동물의위치)에서아래쪽으로이동했다.호미닌은이족보행을함으로써대가를치러야했지만,그이득은어마어마했다.자유로워진손으로도구를만들어사용함으로써먹이를더수월하게얻고더쉽게소화시킬수있게되었다.그렇게절약한에너지는뇌를키우는데에들어갔고,절약한시간은다른일을하는데에쓰였다.그리고두발로걷는생활에전념한최초의호미닌,호모에렉투스가등장했다.호모에렉투스는장거리달리기를통해서사냥감이쓰러질때까지쫓아다닐수있었고무리를지어협동했다.호모에렉투스는불을사용하여익혀서음식을먹었고,주먹도끼라는아름다운유물을남겼다.이들은아프리카를떠나전세계로퍼져나갔다.

아프리카를떠나전세계로퍼져나간호모사피엔스
그리고지구의아주아주먼미래

아프리카가점점더건조해지면서30만년전새로운호미닌,호모사피엔스가출현했다.이들도아프리카를벗어나전세계로향했고,그과정에서네안데르탈인,데니소바인등다른호미닌들과만나서교배를하기도했다.4만년전유럽을지배하던네안데르탈인도자취를감추었고호모사피엔스는유일한호미닌생존자가되었다.인류의역사내내언제나수렵인이자채집인이었던인간은1만년전에농업을시작하여현재는지구상의식물이생산하는광합성산물의4분의1을소비한다.또한300년전에시작된산업혁명이후석탄의힘을산업적으로이용하면서부터지구에영향을미치기시작했다.그러나인간이지구에미친영향은아주먼미래에는흔적조차거의남지않을것이다.앞으로수천년후면호모사피엔스도사라질것이다.지각은계속이동하고지구는신생대대빙하기를맞을것이다.이빙하기가끝난후에다시따뜻해진지구에는오소리보다큰포유류는모두멸종되고없을것이다.대형파충류와양서류도같은운명을맞을것이다.물고기와고래는한동안은남아있을것이다.지금으로부터2억5,000만년후,대륙은다시한번모여가장큰초대륙을형성하겠지만,생명의흔적은거의보이지않을것이다.아마도초유기체를이루어지하에서조용히살아갈것이다.그리고지금으로부터10억년후에는지구상의생명은마침내절멸할것이다.