세렝게티 법칙 -생명에 관한 대담하고 우아한 통찰-

▣ 출판사서평

분자에서 지구 생태계까지,
미시적 세계와 거시적 세계를 통합하는 놀라운 생명의 법칙
책을 읽고 나면 이 세상이 완전히 다르게 보일 것이다.

▶ 물리학에 통일장이론이 있다면 생물학에는 세렝게티 법칙이 있다!
아인슈타인은 세상 만물에 작용하는 물리 법칙이 있다고 생각했다. 하지만 끝내 그 법칙을 찾아내지는 못했다. 그 뒤를 이어 현대의 과학자들이 중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력이 입자들 사이에 작용하는 힘의 형태와 상호관계를 하나의 통일된 개념으로 설명하고자 끊임없이 노력하고 있지만, 거대 규모의 물리학에서 나타나는 중력과 양자론의 미시 세계를 통합하는 것이 그리 쉬운 일은 아니다. 그렇다면 생명의 세계는 어떨까. 모든 생명을 지배하는 법칙이 과연 있을까?
수많은 독자를 거느린 탁월한 이야기꾼이자 생물학자인 션 캐럴은 모든 생명을 아우르는 대자연의 법칙을 찾아 야심 찬 모험을 떠난다. “바이러스에서 코끼리까지”, 분자의 미시적 세계부터 우리가 사는 광활한 지구 생태계를 가로지르는 거시적 세계까지 하나의 보편적 법칙이 꿰뚫고 있다는 논리. 분자 세계의 미시적 법칙과 생태계의 거시적 법칙은 세부 사항은 다를 수 있어도 전체를 아우르는 기본 논리는 놀랄 만큼 비슷하다. 바로 모든 것은 조절된다는 것이다. 우리 몸속에는 모든 분자를 하나하나 조절하는 법칙이 있고, 야생에는 모든 동식물의 수를 조절하는 법칙이 있다. 이름하여, ‘세렝게티’ 법칙이다.

▶ 대장균에서 코끼리까지, 모든 것은 조절된다
이 모든 것은 아주 단순한 물음에서 시작되었다. 세포는 어떤 영양소를 먹이로 삼을까? 세포의 수를 결정하는 것은 무엇일까? 왜 어떤 사람들은 심장마비에 걸리고 어떤 사람들은 아닐까? 지구는 왜 초록색일까? 동물들이 먹잇감을 모조리 먹어치우지 않는 까닭은 무엇일까? 어떤 동물이 한 장소에서 완전히 사라지면 무슨 일이 일어날까? 이러한 질문들은 체내에 수많은 종류의 분자와 세포를 조절하는 생리적 법칙이 있고 또 주어진 환경에 서식하는 수많은 동식물을 조절하는 생태적 법칙이 있다는 사실을 밝혀내는 출발점이 되었다.
성인의 몸을 구성하는 37조 개의 세포들은 200개가 넘는 종류로 구분된다. 이렇게 서로 다른 수많은 세포를 적당한 수만큼 생산하고 유지하기 위해서는 고도의 조절과 규제가 필요하다. 20세기 분자생물학의 혁명과 더불어 인간은 생명을 분자적 수준에서 바라보게 되면서 바로 이 모든 것이 빈틈없이 ‘조절’되고 있다는 사실을 깨달았다. 저자는 월터 캐넌의 투쟁-도피반응, 자크 모노의 효소 조절 법칙, 찰스 엘턴이 발견한 먹이사슬 등 20세기 생물학에서 밝혀낸 분자 세계의 생리적 법칙과 생태학 법칙 뒤에 ‘생명의 논리’라는 공통된 이치가 자리하고 있음을 보여준다.
생태계에서 일어나는 포식, 영양 종속 등 구체적인 조절 방식은 콜레스테롤 합성이나 세포분열 등 분자 수준에서 일어나는 방식과는 당연히 다르다. 하지만 양성·음성 조절, 이중부정의 논리, 피드백 조절 등의 과정은 미시적 규모나 또는 거시적 규모에서 동일하게 일어난다는 것을 여러 과학적 증거들을 통해 설득력 있게 보여준다.

▶ 세상을 더 나은 곳으로 변화시키기 위해 끊임없이 노력한 사람들의 이야기
이른바 20세기 분자생물학의 혁명은 인간의 삶을 양적·질적으로 놀랄 만큼 변화시켰다. 녹색혁명으로 식량에 대한 고민을 해결했고, 천연두 바이러스를 지구상에서 완전히 박멸시켰으며, 소아마비, 홍역, 백일해 등 수백만을 불구로 만들고 죽음에 이르게 하였던 무서운 질병들을 예방할 수 있게 되었다. 이러한 의학과 농업 분야에서 이루어진 혁명 뒤에는 생명의 법칙을 이해하기 위해 한 걸음 한 걸음 자신의 길을 묵묵히 걸어간 수많은 과학자들의 헌신적인 노력과 열정이 숨어 있다.
제2차 세계대전 당시 프랑스 레지스탕스 사령관으로 복무하며 효소 조절의 수수께끼를 풀어 마침내 노벨상까지 탄 자크 모노, 마흔다섯 살 다섯 아이의 아버지로서 자원입대하여 최전방에서 부상병들을 치료하다 쇼크 치료의 영웅이 된 생리학자 월터 캐넌, 추위와 폭풍우와 싸우면서 천신만고 끝에 살아남아 북극 탐험길에 오른 동물학자 찰스 엘턴, 극한의 환경에서 인간이 어떻게 생활하고 일하는지 이해하기 위해 해발 6,000미터의 안데스 산맥을 정복한 브라이언 매슈스와 앤설 키스, 외딴 해변에서 바위 표면에 달라붙은 불가사리와 성게를 잡으며 평생 먹이사슬을 연구한 동물학자 로버트 페인, 이른 나이에 결혼하여 아이들을 기르다 마흔이 넘어서야 연구의 즐거움을 느끼고 암의 비밀을 밝힌 의사 재닛 롤리 그리고 잘나가던 사업을 때려치우고 내전으로 폐허가 된 아프리카에서 국립공원 재건에 온몸을 바친 사업가 그레그 카까지.
책 속에는 자신이 품은 호기심에 답을 찾기 위해 어디로든 떠날 수 있는 용기를 지녔던, 끊임없는 열정으로 자신의 삶을 불태운 개척자들의 삶이 오롯이 녹아 있다. 저자는 단순하지만 근본적인 문제를 파고든 선구적인 과학자들의 삶을 소개하며 그들이 발견한 생명의 법칙이 우리 삶과 우리가 사는 지구의 안녕에 얼마나 가치 있고 중요한지 들려준다.

▶ 지구라는 거대한 실험장에서 얻은 또 하나의 교훈, ‘생태학을 통한 더 나은 삶’을 위하여
질병이란 결국 대부분 이러한 ‘조절’ 과정이 체내에서 비정상적으로 이루어진 결과 나타나는 증상으로 어떤 물질이 너무 적게 또는 반대로 너무 많이 만들어질 때 일어난다. 췌장이 인슐린을 너무 적게 만들면 당뇨병에 걸리고, 세포가 조절 능력을 잃어버려 정상 범위를 넘어서 분열하고 증식하면 그것이 바로 암 덩어리가 된다. 이와 마찬가지로 생태계를 구성하는 특정 개체군이 너무 적거나 많으면 생태계 전체가 병들 수밖에 없다. 저자는 수질오염으로 비상사태를 몰고 온 1970년대 이리 호의 녹조현상, 필리핀·인도·스리랑카 등 동남아시아의 쌀농사 국가들을 집단고사시킨 벼멸구, 마을을 습격하는 가나의 올리브개코원숭이들, 어민들의 주 경제수입원이었던 노스캐롤라이나의 사라진 가리비 등 지구촌 곳곳에서 일어난 일련의 환경재앙들을 통해 ‘생태계의 암’이 왜 발생했는지, 그리고 병든 지구를 어떻게 치유할 수 있는지 모색한다.
종양 유전자와 종양 억제유전자가 세포 수를 조절하는 과정에서 하는 역할이 다르듯이, 핵심종과 영양 종속의 발견을 통해 밝혀진 것처럼 군집을 구성하는 동물이 개체군 조절 과정에서 모두 같은 위치에 있는 것은 아니다. 남조류, 벼멸구, 올리브개코원숭이, 소코가오리가 암적으로 증식한 근본적 원인은 단순히 포식자가 사라졌기 때문이 아니다. 농장에 흘러넘치는 인, 논에 쏟아부은 농약, 포식자(사자, 표범, 상어)의 무분별한 포획 등 인간의 ‘지나친’ 행동이 가져온 의도한 또는 예상하지 못한 부작용들의 영향이 크다.
지구 상의 모든 서식처에서 최상위 포식자이자 가장 큰 소비자는 인간이다. 저자는 동물학자 로버트 페인의 말을 빌려 “인간은 확실히 생태계를 독점하는 핵심종임이 틀림없다. 하지만 생태계의 법칙을 이해하지 못하고 끊임없이 생태계에 해를 가한다면 결국에는 최후의 패자로 남을 것이다.”라고 경고한다. 인간을 제어할 수 있는 유일한 종은 인간 자신뿐이다. 20세기를 지배한 모토가 ‘의술을 통한 더 나은 삶’이었다면 21세기의 모토는 ‘생태학을 통한 더 나은 삶’이 되어야 한다고 주장한다. 모잠비크 내전으로 철저히 파괴된 이후 무분별한 밀렵과 포획으로 엄청난 트라우마를 겪은 고롱고사 국립공원이 10년간의 체계적인 복원 프로젝트를 통해 현재 아프리카의 어떤 보호 구역보다 다양한 종들이 살고 있는 야생동물의 낙원으로 탈바꿈한 것은 우리가 여전히 “미래에 대한 낙관적 희망”을 가지고 “함께 연대하고 행동해 나아가야” 하는 이유이다.

“미래의 가능성을 위해 지금 우리가 지킬 수 있는 것을 지키는 것이야말로 가장 큰 원동력이며, 열정과 희생을 바칠 이유이다.” ― 줄리언 헉슬리

일류 과학자가 쓴 한 편의 완벽한 여행기이다. 분자에서 출발하여 생태계에 이르기까지 매끄럽게 이어 나가면서 왜 현대 생물학이 인류의 삶뿐 아니라 지구 자체의 생명에 중심 역할을 하는지 권위 있고 우아하게 설명한다. _에드워드 O. 윌슨(하버드대학교), 《통섭》 저자

우리 시대의 앞서가는 생물학자이자 소통가로서 션 캐럴은 과학적 발견에 대한 열정과 위대한 탐험을 이야기하는 재능을 잘 버무려 이 책을 썼다. 미세한 분자에서부터 생태계 전체에 이르기까지 모든 생명을 지배하는 논리적 법칙을 찾아 지구를 여행하는 한 편의 대서사시를 공들여 완성했다. 즐거움과 깨달음을 동시에 주는 책이다. 과학의 획기적 발견 뒤에 숨겨진 인간의 성취와 생명계가 작용하는 순수한 아름다움에 경이로움을 느꼈다. _닐 슈빈(시카고대학교), 《내 안의 물고기》 저자

독창적이고, 도발적이고, 아름답다. 지구를 지배하는 심오한 생물학 법칙이 들여다보인다. 전문적인 과학 지식이 캐럴만의 독특한 화술과 어우러져 신나는 모험의 세계로 우리를 이끈다. 동시에 인체의 법칙이 생태계에도 적용될 수 있다는 사실을 일깨워준다. 지구의 미래를 걱정하는 사람이라면 누구나 반드시 읽어야 하는 책이다. _싯다르타 무케르지(컬럼비아대학교), 《암 : 만병의 황제의 역사》 저자

매우 매력적인 이 책에서 캐럴은 세포의 내적 작용부터 세렝게티 생태계까지 복잡성의 모든 수준에서 생명이 어떻게 자기조절을 하는지 설득력 있게 논한다. … 생물학적 원리에 멋들어지게 생기를 불어넣은 다음 중요한 통찰을 제공한다. _퍼블리셔스 위클리

대담하고 웅대한 생각으로 가득 찬 책. 매력적인 스토리텔링을 통해 생물학자들이 서로 전혀 다른 곳에서 독립적으로 다다르게 된 생명의 핵심을 다룬다. … 많은 사람들이 이 책으로 새로운 통찰과 영감을 얻으리라 확신한다. _네이처

이제 션 캐럴은 생명 시스템에서 일어나는 자연적인 숫자 조절을 다룬 이 놀라운 책을 통해 새로운 도전을 불러일으켰다. … 《세렝게티 법칙》은 독창적인 관점에서 생명을 바라보는, 진심으로 추천하고 싶은 책이다. _파이낸셜 타임스

독자들이 좋아하는 생물 선생님께 이 책을 꼭 선물하길 바란다. 그러면 선생님은 책 속에서 사례와 연관성, 교훈 등을 참고하여 학생을 가르치는 데 무척 큰 도움을 얻을 것이다._그레그 레이든의 사이언스블로그

▣ 작가 소개

저 : 션 B. 캐럴

Sean B. Carroll
하워드휴스의학연구소의 과학교육부 부원장을 맡고 있으며 위스콘신 매디슨대학교 분자생물학&유전학과의 앨런윌슨교수이다. 이 시대의 가장 선구적인 생물학자 중 한 명으로 꼽히며, 1994년에 [타임]은 그를 주목해야 할 젊은 과학자로 선정했다. 그의 연구는 [네이처] [사이언스]를 비롯한 유수의 학술지에 자주 등재되며, [타임] [U. S. 뉴스 & 월드 리포트] [디스커버] [뉴욕 타임스]를 비롯한 여러 매체에 소개되었다. 『이보디보, 생명의 블랙박스를 열다』는 2005 로스앤젤레스 타임스 도서상 과학기술 부문의 결선까지 올랐으며, 2005 [USA 투데이]와 [디스커버]의 최고의 과학책으로 선정되었다. 『진화론 산책』으로 내셔널 북 어워드 논픽션 부분의 최종 후보에 올랐다. 여러 과학적 공헌을 인정받아 벤저민 프랭클린 메달과 스티븐 제이 굴드 상 등을 받았으며 미국예술과학아카데미와 미국과학진흥회의 이름으로 국립과학아카데미 회원으로 선출되었다. 1994년 [타임]에서 선정한 미국에서 주목받는 리더 40인에 뽑히기도 했다.

▣ 주요 목차

들어가는 말 기적이 일어나는 세상

제1부 모든 것은 조절된다
제1장 인체의 지혜
제2장 자연의 경제 원칙

제2부 생명의 논리
제3장 보편적 조절의 법칙
제4장 콜레스테롤, 피드백, 기적의 곰팡이
제5장 고장 난 액셀과 망가진 브레이크

제3부 세렝게티 법칙
제6장 동물 세계의 불평등
제7장 세렝게티 논리
제8장 생태계의 암
제9장 물고기 6,000만 마리의 방생, 그리고 10년 후
제10장 고롱고사 되살리기

나오는 말 마땅히 따라야 할 법칙
감사의 말
옮긴이의 말
참고 문헌
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