이기적 유전자(2장) 요약 정리

모든 복잡함의 시작은 단순함이었습니다. 태초에는 세상에 단순한 입자들만 존재했습니다. 그 단순한 세계에서 어떻게 생명이 시작되었고, 복잡한 생명체로 진화했는지에 대해 사람들은 오래도록 질문해왔습니다. 리처드 도킨스는 자연선택에 의한 진화라는 다윈의 학설이 이 질문에 가장 설득력 있는 답을 제시한다고 말합니다.

 

다윈의 이론은 단순한 것이 어떻게 점진적으로 복잡한 것으로 변할 수 있는지를 보여줍니다. 하지만 리처드 도킨스는 더 근본적으로 돌아가, 진화가 시작되기 이전의 시점에서 이야기를 시작합니다. 생명은 어떻게 처음 시작되었을까요?

안정을 향한 움직임

생명의 탄생 이전, 우주는 혼돈 속에 있었습니다. 수많은 원자들은 아무 질서 없이 움직이고 충돌하며 혼란스러운 상태를 유지하고 있었죠. 하지만 이 혼돈 속에서도 일정한 안정성을 유지하려는 성질이 작용했습니다. 이 안정성은 어떤 특별한 원자 배열을 만들고, 이 배열은 우연히 자기 자신을 복제할 수 있는 자기 복제자를 만들어냅니다. 이 복제자는 단순하지만 혁명적이었습니다. 왜냐하면 자신과 같은 것을 반복적으로 만들어내는 능력이 생명의 시작을 가능하게 했기 때문입니다.

1. 안정한 것의 개념

- 세상은 물리적·화학적으로 안정한 패턴으로 이루어져 있다.

- 안정한 것은 지속적으로 존재하거나, 흔하게 발견되는 원자의 집합이다. (예: 비누 거품의 구형, 소금 결정의 입방체, 물의 편평한 표면)

 

2. 분자의 안정성과 생명

- 원자들은 화학 반응을 통해 안정한 분자를 형성하며, 이는 때로 매우 복잡한 형태를 띤다.
(예: 헤모글로빈 분자는 아미노산 사슬로 이루어진 복잡한 단백질 구조로, 일정하고 변함없는 안정성을 가진다.)

 

3. 안정성에서 자연선택으로

- 초기 자연선택은 안정한 것을 선택하고, 불안정한 것을 배제하는 데서 시작되었다.
- 이는 생명체가 설계나 의도 없이 안정한 패턴을 따라 형성되었음을 보여준다.

4. 안정성의 한계

- 하지만 단순한 안정성의 원리만으로 인간과 같은 복잡한 존재를 설명할 수는 없다.
- 다윈의 진화론은 분자의 안정성 이후 더 복잡한 생명체가 탄생하는 과정을 설명하는 데 필요한 다음 단계이다.

 

생명의 기원과 자기 복제자

 

1. 생명의 기원은 추측에 의존한다

- 생명의 기원은 누구도 직접 관찰한 적이 없기에, 대립하는 이론들이 존재하지만 공통된 특징을 가진다.

2. 초기 지구의 화학적 상태

- 초기 지구에는 물, 이산화탄소, 메탄, 암모니아 같은 단순한 화합물이 풍부했을 가능성이 높다.
- 실험에서 이러한 화합물에 자외선이나 번개를 모방한 전기를 가하면, 단순한 분자들이 결합해 더 복잡한 분자가 형성되었다. (예: 아미노산(단백질 구성 요소), 퓨린과 피리미딘(DNA 구성 요소).)

 

3. 원시 수프의 등장

- 이러한 복잡한 유기물은 바다의 원시 수프 속에서 농축되었을 가능성이 있다.
- 박테리아와 같은 생물이 존재하지 않았던 당시, 거대 유기물 분자는 아무런 방해 없이 더 큰 분자로 결합하며 생명 탄생의 기반을 마련했다.

_자기 복제자의 탄생

도킨스는 자기 복제자의 등장을 생명의 기원으로 설명합니다. 최초의 자기 복제자는 단순한 화학적 과정에서 우연히 만들어졌습니다.

(1) 우연히 탄생한 자기 복제자

어느 시점에, 스스로 복제할 수 있는 놀라운 특성을 지닌 자기 복제자라는 분자가 우연히 생겨났다.
이는 확률적으로 매우 희박한 일이었지만, 수억 년이라는 긴 시간 동안 한 번만 발생하면 충분했다.

(2) 자기 복제의 원리

자기 복제자는 수프 속의 다양한 구성 요소 분자들과 상호 작용하며 자신을 복제했다.

• 복제 과정1 > 자기 복제자의 특정 구성 요소와 친화성을 가진 분자가 자기 복제자에 결합.
• 복제 과정2 > 결합된 구성 요소가 복제자의 서열에 맞게 정렬되면서 새로운 안정한 사슬 형성.
• 복제 과정3 > 사슬이 분리되면 두 개의 자기 복제자로 나뉘어 복제 과정을 반복.

 

(3) 복제의 다양성

자기 복제자는 동종의 구성 요소를 복제하거나, 양-음형 복제를 통해 본래와 반대 형태의 사본을 만들어낼 수도 있었다. 이는 후일 DNA 복제와 유사한 방식으로 발전했다.

 

(4) 새로운 안정성의 등장

- 자기 복제자의 출현은 이전에 볼 수 없던 새로운 형태의 안정성을 만들어냈다.
- 자기 복제자는 수프 속에 빠르게 퍼졌고, 구성 요소 분자가 부족해지면서 더 복잡한 분자의 형성이 제한되기 시작했다.

 

_복제의 오류와 진화

복제 오류는 단순한 실수에 그치지 않고, 생명 진화의 필수적 기반이 되었습니다. 변종 복제자의 등장과 그들 간의 경쟁은 자연선택을 통해 더 안정적이고 생존 가능성이 높은 복제자를 만들어냈으며, 이는 생명의 다양성을 형성하는 첫걸음이었습니다.

(1) 복제의 불완전성

- 자기 복제자는 복제 과정에서 '오류(돌연변이)'를 일으킬 가능성이 항상 존재했다.
- 이러한 오류는 원본에 비해 약간의 변화를 만들어내며, 이는 이후 복제 과정을 통해 점점 누적된다.

(2) 복제 오류의 생물학적 의의

- 일반적으로 오류는 나쁜 것으로 간주되지만, 생물학적 자기 복제자에서는 오류가 진화의 필수적인 요소로 작용한다.
- 복제 오류는 개량(유전적 변이)을 가능하게 하며, 이는 생명체의 진화와 다양성의 출발점이 되었다.

(3) 변종 복제자의 등장

- 복제 오류의 결과로 원시 수프에는 동일한 복제자 사본뿐 아니라 여러 변종 복제자가 나타나게 되었다.
- 변종 간에는 생존과 복제 능력에서 차이가 나타났고, 안정성과 수명이 더 긴 변종이 점차 우위를 점하며 개체군을 이루었다.

(4) 진화적 경향

- 수명이 길고 안정한 복제자는 더 많은 사본을 만들어냈다.
- 이로 인해 복제자가 점점 더 안정하고 복제 효율이 높은 방향으로 진화했다.

 

_다산성과 정확성

 

(1) 다산성의 중요성

- 자기 복제자는 복제 속도(다산성) 면에서 차이가 있었다.
- 예: A형 분자가 주 1회 복제하고 B형 분자가 1시간에 1회 복제한다면, B형이 수적으로 우세해질 것이다.
- 따라서, 복제 속도가 빠른 분자들이 자연선택에서 유리한 위치를 차지했다.

 

(2) 복제 정확성의 중요성  

- 복제의 정확도 또한 자기 복제자에게 중요한 특성이었다.

- 복제 오류는 개체군 내 변종을 생성하지만, 지나친 오류는 개체군의 생존을 위협한다.
- 예: X형 분자가 10번 중 1번 오류를 내고, Y형 분자가 100번 중 1번 오류를 낸다면, Y형 분자가 더 안정적으로 번성했다.

 

(3) 다산성과 정확성의 균형  

- 복제 오류는 진화의 필수 조건이지만, 지나친 오류는 생존과 번식을 방해한다.
- 자연선택은 복제 오류가 적고 다산성을 가진 분자를 선호했으며, 이 두 가지 특성 사이에서 균형이 이루어졌다.

 

(4) 원시 수프의 변화

- 시간이 지남에 따라 원시 수프는 수명, 다산성, 복제 정확성이 더 높은 자기 복제자들로 가득 차게 되었다.
- 이는 오늘날 생물학자들이 말하는 생물 진화와 동일한 메커니즘(자연선택)을 보여준다.

 

(5) '살아 있다'는 논쟁의 무의미성

- 초기 자기 복제자를 "살아 있다"고 정의하든 아니든, 그들은 생명의 조상이며 우리의 선조다.
- 용어는 단지 도구일 뿐이며, 중요한 것은 그들의 진화적 역사가 생명 탄생의 기원임을 이해하는 것이다.

 

_생존경쟁

 

(1) 경쟁의 시작

- 원시 수프 속에서 자기 복제자들이 늘어나면서 자원을 둘러싼 경쟁이 시작되었다.

- 초기에는 구성 요소 분자가 풍부했지만, 자기 복제자의 수가 증가함에 따라 자원은 희소해지고 귀중한 자원이 되었다.

 

(2) 자연선택과 경쟁

- 더 유리한 특성을 가진 자기 복제자는 생존과 번식에서 우위를 점하며 개체군 내에서 증가했다.
- 불리한 특성을 가진 복제자는 경쟁에서 밀려나며 결국 절멸했다.

 

(3) 경쟁 속의 개량

- 자기 복제자들은 경쟁 속에서 안정성을 높이거나 상대의 안정성을 감소시키는 새로운 방법을 발전시켰다.
- 화학적 공격: 경쟁자의 분자를 파괴해 자신의 사본을 만드는 데 재활용.
- 방어 전략: 단백질 벽을 형성해 자신을 보호.

 

(4) 생존 기계의 출현

- 자기 복제자는 단순히 존재하는 것을 넘어 자신을 보호할 수 있는 구조물(생존 기계)을 만들어냈다.
- 초기 생존 기계는 단순한 보호막에 불과했지만, 경쟁이 심화되면서 점점 더 정교하고 효과적인 형태로 발전했다.

 

(5) 최초의 세포

- 이러한 진화 과정에서 최초의 살아 있는 세포가 나타났다.
- 생존 기계는 자기 복제자를 담는 그릇으로 시작했지만, 시간이 지나며 더욱 복잡한 생명체로 발전했다.

_ 오늘날의 자기 복제자

 

(1) 자기 복제자의 생존과 진화

- 고대 자기 복제자는 40억 년 동안 생존과 번영을 거듭하며 점점 더 정교한 생존 기술을 발전시켰다.
- 이들은 절멸하지 않았으며, 생존 경쟁의 명수로 현재까지 이어져 왔다.

 

(2) 자유를 포기한 자기 복제자

- 오늘날 자기 복제자는 더 이상 바닷속을 떠다니는 독립체가 아니다.
- 이들은 유전자라는 이름으로 거대한 생존 기계(생물체) 속에 집단으로 존재하며, 몸과 마음을 통해 간접적으로 외부 세계와 상호작용한다.

 

(3) 우리 몸속의 유전자

- 자기 복제자는 인간을 포함한 모든 생명체의 창조자이자 존재의 이유다.
- 인간은 자기 복제자의 생존 기계로, 그들은 우리의 몸과 마음을 조종하며 자신을 유지해 간다.

 

(4) 자기 복제자의 여정

- 고대의 자기 복제자는 기나긴 진화의 여정을 거쳐 오늘날의 유전자로 자리 잡았다.
- 이들은 생존 기계인 우리를 통해 생명을 이어가며 미래로 나아간다.

생명은 안정성을 향한 경로였다

 

2장은 생명의 기원을 이해하는 데 있어 자기 복제자의 중요성을 강조합니다. 단순한 복제자의 출현이 바로 자연선택과 진화의 출발점이었고, 오늘날의 생명체를 이끌어낸 핵심적인 사건이었습니다. 도킨스는 복제자의 개념을 통해 진화를 단순히 생명체의 변화가 아니라, 생명을 만들어낸 기원 그 자체로 확장하여 설명합니다. 이는 생명에 대한 우리의 이해를 근본부터 다시 생각하게 만드는 기회를 제공합니다.