노벨문학상을 수상하며 대중의 사랑을 한몸에 받은 어니스트 헤밍웨이나 윈스턴 처칠은 평생 지독한 우울증에 시달렸다. 반 고흐는 양극성장애를 앓던 그의 말년에 가장 뛰어난 작품을 그렸다. 영화 〈뷰티풀 마인드〉로 알려진 수학자 존 내시는 조현병 환자로서 엄청난 수학적 재능을 드러냈다. 도대체 어찌된 일일까? 『마음의 오류들』은 학습과 기억의 신경학적 메커니즘을 밝힌 공로로 2000년 노벨생리의학상을 수상한 뇌과학자, 에릭 캔델이 이 모든 궁금증에 답한다. 세계적 석학이자 위대한 생물학자로 70년 가까이 인간의 뇌를 연구한 그는, 그동안 마음의 문제로만 취급되던 자폐증, 우울증, 양극성장애, 조현병, 외상후 스트레스장애가 사실 고장 난 뇌와 관련 있다고 밝힌다. 무엇보다 뇌가 마음을 생성하는 과정에서 발생하는 이 같은 오류를 살펴봄으로써, 사회성, 창의성, 기억, 행동, 의식과 같은 인간 본성에 관한 수수께끼를 풀어간다.
뇌의 신경 회로도 고장 나거나 제대로 형성되지 못했을 때 그 기능이 명확하게 드러난다. 예를 들어, 베르니케 영역이라는 뇌 부위가 손상되면 언어 이해에 결함이 생기고, 이마앞겉질이 제대로 기능하지 않으면 도덕적 판단력이 상실되며, 뇌의 보상 체계에 활성이 줄어들면 중독에 취약해진다. 다시 말해, 모든 정신 질환에는 그에 대응하는 뇌의 장애가 있고, 인지, 기억, 사회적 상호작용, 창의성 등 우리의 모든 정신 과정에는 그에 대응하는 뇌의 기능이 있다. 우리의 뇌가 달라지면 우리의 정신 과정도 달라진다. 우리는 이를 활용할 수도 있다. 예를 들어, 옥시토신을 이용해 둘레계통의 억제 신경세포를 활성화하면 연인 간의 친밀함을 높일 수 있다. 시냅스의 연결을 약화해 기억을 교란하면 외상후 스트레스를 완화할 수 있고, 이마앞겉질의 일부 영역을 비활성화하면 억압된 창의성을 해방할 수 있다. 우리가 뇌를, 그러니까 우리 자신을 재배선할 수 있는 것이다.
“우리는 단지 신경세포 덩어리에 불과한가?” 우울증, 조현병, 불안장애가 드러내는 기억, 행동, 창의성의 비밀
뇌는 컴퓨터와 닮았다. 컴퓨터가 입력값을 디지털 언어로 변환해 처리하는 것처럼, 우리 뇌는 신경전달물질을 디지털적으로 주고받으며 자극을 처리한다. 디지털 코드가 어떤 전기회로를 따라 전달되는지에 따라 빛이나 소리와 같은 컴퓨터 출력값이 달라지는 것처럼, 우리 뇌에 있는 수천억 개의 신경세포가 보내는 전기신호도 신경 경로에 따라 기억, 감정, 의식으로 달라진다. 그런데 이것을 어떻게 알 수 있었을까? 한 가지 방법은, 고장 난 뇌를 들여다보는 것이다. 컴퓨터 부품이 고장 났을 때 그 부품의 기능이 드러나듯, 뇌의 신경 회로도 고장 나거나 제대로 형성되지 못했을 때 그 기능이 명확하게 드러난다. 예를 들어, 베르니케 영역이라는 뇌 부위가 손상되면 언어 이해에 결함이 생기고, 이마앞겉질이 제대로 기능하지 않으면 도덕적 판단력이 상실되며, 뇌의 보상 체계에 활성이 줄어들면 중독에 취약해진다. 다시 말해, 모든 정신 질환에는 그에 대응하는 뇌의 장애가 있고, 인지, 기억, 사회적 상호작용, 창의성 등 우리의 모든 정신 과정에는 그에 대응하는 뇌의 기능이 있다.
“우리가 참여하는 모든 활동, 자기 자신을 개성 있는 존재라고 지각하게 만드는 모든 감정과 생각은 우리 뇌에서 나온다. 복숭아를 맛볼 때, 어려운 결정을 내릴 때, 우울하다고 느낄 때, 그림을 감상하는 동안 감동이 밀려들 때, 당신은 전적으로 뇌의 생물학적 기계 부품들에 의존하고 있다. 당신을 당신답게 만드는 것은 바로 당신의 뇌다.”-본문 중에서
우리의 뇌가 달라지면 우리의 정신 과정도 달라진다. 우리는 이를 활용할 수도 있다. 예를 들어, 옥시토신을 이용해 둘레계통의 억제 신경세포를 활성화하면 연인 간의 친밀함을 높일 수 있다. 시냅스의 연결을 약화해 기억을 교란하면 외상후 스트레스를 완화할 수 있고, 이마앞겉질의 일부 영역을 비활성화하면 억압된 창의성을 해방할 수 있다. 우리가 뇌를, 그러니까 우리 자신을 재배선할 수 있는 것이다.
과학과 인문학이 교차하는 뇌과학의 최전선!
“우리가 지난 세기에 뇌와 그 장애에 관해 알아낸 사실은 나머지 인류 역사에 걸쳐 알아낸 것보다 훨씬 더 많다.”-본문 중에서
뇌과학은 빠르게 발전하는 분야다. 지난 20년 동안 이뤄진 기술 발전 덕분에 뇌과학의 지식은 그야말로 폭발적으로 증가했다. 뇌과학은 엄청나게 중요한 분야이기도 하다. 우리 자신에 관한 과학일 뿐만 아니라, 우리가 타인을 바라보는 방식을 결정하는 과학이기 때문이다. 그러나 그동안 뇌과학은 끈질긴 오해에 시달려왔다. 유전자가 인간의 모든 행동을 결정한다거나, 뇌의 가소성이 타고난 본성을 무력하게 만든다는 거짓 정보가 독자들을 혼란에 빠뜨렸다. 다행히 이런 오해를 바로잡고 뇌과학 전체를 조망해 줄 세계적인 신경과학자가 있다. 바로 에릭 캔델이다. 이미 고전으로 자리 잡은 《기억을 찾아서》와 《통찰의 시대》에서 그랬듯, 이 책에서도 그는 오래된 인문학적 물음에 관해, 현대 뇌과학의 최신 연구들을 통합한 과학적 답변을 내놓는다. 인간의 몸과 마음은 분리되어 있는가? 도대체 의식이란 무엇인가? 젠더 정체성은 어떻게 형성되는가? 어떻게 하면 후회 없는 결정을 내릴 수 있을까? 과학의 발전은 우리에게 무엇을 가져다줄까? 이 같은 질문에 대한 생물학적 통찰이 가득한 대답을 듣고 나면, 당신 앞에 놓인 세상이 완전히 달리 보일 것이다.
목차
들어가는 글
1장 뇌 장애는 우리 자신에 관해 무엇을 말하는가 2장 우리의 강렬한 사회적 본성: 자폐 스펙트럼 3장 감정과 자아의 통합: 우울증과 양극성장애 4장 생각하고 결정을 내리고 수행하는 능력: 조현병 5장 기억, 자아의 저장소: 치매 6장 우리의 타고난 창의성: 뇌 질환과 예술 7장 운동: 파킨슨병과 헌팅턴병 8장 의식적 감정과 무의식적 감정의 상호작용: 불안, 외상후 스트레스, 잘못된 의사 결정 9장 쾌락 원리와 선택의 자유: 중독 10장 뇌의 성적 분화와 젠더 정체성 11장 의식: 아직 남아 있는 뇌의 커다란 수수께끼
“너는 왜 그 모양이니?” 기묘한 동물들의 특별한 형태를 만들어낸 진화 속 물리·화학·수학을 찾아서
왜 어떤 동물은 길쭉하고, 어떤 동물은 둥글까? 불가사리의 팔은 왜 하필 다섯 개일까? 성게는 왜 밤송이처럼 생겼을까? 그리고 껍데기가 딱딱한데 탈피도 하지 않으면서 어떻게 성장할까? 메뚜기는 어떻게 날개를 그렇게 빠르게 진동시킬까? 조개는 무슨 힘으로 껍데기를 꽉 다물까?
90만 부 베스트셀러 《코끼리의 시간, 쥐의 시간: 크기의 생물학》의 모토카와 다쓰오가 ‘생김새의 생물학’으로 돌아왔다. 이번 책에서는 무척추동물과 척추동물을 두루 살피며 동물들이 각자의 생존전략에 따라 몸을 어떤 구조로 디자인해서 살고 있는지 보여준다.
성게, 메뚜기, 불가사리를 비롯한 동물들은 인간 이상으로 오랜 시간동안 자기만의 독자적인 세계를 구축해 왔다. 그들의 몸에는 오랫동안 작용해온 보편적인 물리·화학·수학적인 자연의 법칙이 담겨 있다. 독자들은 이 책을 통해 ‘진화사’라는 깊이와 ‘동물계’라는 너비 속에 자리한 인간의 위치를 생각해보게 될 것이다.
출판사 서평
“너는 왜 그 모양이니?” 기묘한 동물들의 특별한 형태를 만들어낸 진화 속 물리·화학·수학을 찾아서
생김새가 천차만별인 동물들이 바닷속에서, 하늘에서, 땅에서 자기만의 방식으로 살아간다. 크고 빠르고 강하다고 해서 언제나 유리한 것은 아니다. 소외되었던 자포동물, 절지동물, 연체동물, 극피동물을 통해 펼쳐보이는, 환경과 진화에 관한 새로운 통찰.
멍게, 해삼, 말미잘, 산호, 해파리, 메뚜기, 잠자리… 소외되었던 무척추동물을 통해 우리 몸을 새롭게 보는 책 90만 부 베스트셀러 《코끼리의 시간, 쥐의 시간: 크기의 생물학》에서 독창적이고 친절한 과학 저술로 독자를 감동시켰던 모토카와 다쓰오가 이번에는 《성게, 메뚜기, 불가사리가 그렇게 생긴 이유: 생김새의 생물학》으로 돌아왔다. 이 책에선 전작의 뒷부분에 잠깐 소개되었던 곤충, 산호, 성게 등의 무척추동물을 본격적으로 다룬다. 무척추동물과 척추동물을 두루 살피며 동물들의 해부학적인 구조가 어디에서 비롯하였고 어떻게 작용하는지 파헤친다. 동물의 생김새는 그들이 취한 생존전략에 맞게 변화해왔다. 이는 진화를 다루는 많은 글이 이야기하고자 했던 것이지만, 그 대상은 척추동물에 한정되기 일쑤였다. 하지만 척추동물은 지구상에 살고 있는 모든 동물의 5%밖에 되지 않는다. 우리는 생각보다 훨씬 다양하고 독특한 동물들과 함께 살고 있으며, 더 많은 종류의 현존하는 동물들을 살펴보기만 해도 진화라는 것이 상상 이상으로 다채로운 방식으로 일어났다는 것을 알 수 있다. 그들은 인간보다 오랜 시간동안 독자적인 세계를 구축해 왔으며, 그들의 몸에는 오랫동안 작용해온 보편적인 자연의 법칙이 담겨 있다. 이 책은 진화의 비밀을 밝히면서 ‘진화사’라는 깊이와 ‘동물계’라는 너비 속에 자리한 인간의 위치를 생각해보도록 한다. 이를 위해 이 책은 1~5장에서 우리에게 낯설다고 할 수 있는 자포동물문, 절지동물문, 연체동물문, 극피동물문에 속한 동물의 몸과 생존전략을 소개하고, 마지막 6~7장에서 척추동물이 속해 있는 척삭동물문을 살핀다. 이 책을 통해 우리와 닮은 척추동물만 볼 때보다 우리 자신을 더 잘 알게 될 것이다.
조개의 다리, 메뚜기의 날개, 불가사리의 팔 환경과의 역동적인 상호작용을 통해 만들어지는 생명의 형태를 만나다 새로운 종은 한 번에 출현하지 않는다. 진화는 생물이 부분적으로 변화하는 과정이 중첩되면서 일어난다. 이 책의 커다란 장점은 동물 하나하나에서 특징적인 부분이나 형태를 집중적으로 살피며 역동적인 진화 과정을 생생하게 느끼도록 한다는 것이다. 동물들은 인간에게 없는 구조를 갖고 있기도 하고, 비슷하게 생겼지만 다른 역할을 하는 기관이나 다르게 생겼지만 비슷한 기능을 하는 부위를 가지고 있기도 하다.
“강력한 힘으로 바위에 들러붙고, 또 필요할 때에는 걸을 수 있다. 이 ‘걷기’와 ‘들러붙기’라는 두 가지 역할을 하는 것이 연체동물의 다리이다. 우리 인간은 다리를 걷거나 달리기 위한 것이라고만 생각하는데 그것은 우리가 육상동물이기 때문이다. 바다에서는 큰 부력이 작용하기 때문에 몸이 둥실둥실 떠올라 수류나 파도가 있는 장소에서는 쓸려갈 우려가 있다. 그래서 해저면을 발로 이동하는 저생동물에게 몸을 고정하는 다리의 역할은 매우 중요하다. 전복에서 가장 먹음직스러운 부분이 다리이다. 다리가 그토록 근육 덩어리로 이루어진 이유는 바위에 단단히 들러붙는 힘을 얻기 위한 것이지, 빨리 달리기 위해 근육이 발달한 것이 아니다.” ― 105쪽, 〈일반적인 연체동물의 특징〉 중에서
또 독자들은 이 책을 통해 같은 생활환경에서도 다른 생존전략을 선택해서 살아남은 동물들을 만난다. 각 동물들이 어떤 물리·화학·수학적인 원리를 자기 몸에 적용하여 지금과 같은 모습이 되었는지를 추적하는 독서는 과학적인 상상력을 자극한다.
다른 몸이 만들어내는 다른 생활, 다른 가치관 느리고 약하고 작아도 다른 전략으로 충분히 잘 사는 동물들 이야기
“활발하게 움직이는 동물과 전혀 움직이지 않는 동물 사이에서 조금만 움직이는 생활을 하는 것이 극피동물이다. 조금만 움직이면 어떤 동물도 얻을 수 없었던 먹이를 독점할 수 있다. 극피동물은 이른바 ‘틈새산업’에서 생계를 유지한다. 그들은 다른 것과 경쟁하지 않고 평화롭게 천국의 삶을 실현하는데, 이는 ‘작은 골편이 캐치결합조직을 통해 하나로 얽어매어진’ 희귀한 지지계를 개발한 덕분에 가능했다.” ― 240쪽, 〈극피동물은 조금만 움직인다〉 중에서
빠르고 강하고 커야만 잘 살 수 있는 것은 아니다. 해삼은 에너지 소비를 극단적으로 줄여서 모래 사이에 있는 유기물만으로 필요한 영양분을 모두 얻으므로 먹이를 어떻게 구할지 걱정할 필요가 없다. 또 해삼은 거의 움직이지 않으므로 근육이 없는데, 이는 포식자가 해삼을 매력적인 먹이로 느끼지 않도록 만든다. 그래서 해삼은 도망칠 걱정도 없다. 성게도 거의 움직이지 못하지만 위험한 장소에서도 긴 시간 동안 식사를 할 수 있도록 하는 방어 체계를 갖춘 채 바닷물이 끊임없이 가져다주는 먹이를 걸러서 먹는다. 곤충은 작기 때문에 뼈가 없이도 몸을 지탱할 수 있고, 날개를 빠르게 윙윙 진동시킬 수 있다. 불가사리는 뇌가 없는데도 역학적인 연계를 통해 수많은 다리(관족)들을 한 방향으로 걸어가게 만드는 방법을 찾았다. 인간의 관점에서 이 동물들은 아웃사이더일지 모르지만, 이들은 자기 가치관에 따라 충분히 잘 살고 있다. 이처럼 완전히 다른 방식으로 살아가는 동물들을 보는 것은 그 자체가 인간중심주의적인 관점을 벗어나는 과정이다. 이뿐 아니라 우리와 달라도 너무 달라서 외계 생명체보다 더 먼 존재로 느껴지기도 했던 동물들이 특이한 방식으로 먹고 움직이며 살아가는 모습을 보는 것은 그 자체로도 큰 즐거움을 준다.
탁월한 비유, 과감하게 단순화한 그림, 보충 설명을 위한 칼럼 ‘생물학 하기’의 즐거움으로 친절하게 안내하는 책 저자 모토카와 다쓰오는 과학 교육을 오래 고민하고 실천해온 학자답게 다소 복잡할 수 있는 내용을 탁월한 방식으로 이해하기 쉽게 풀어낸다. 특이 이 책에서 두드러지는 설명 방식은 ‘비유’인데, 기능형태학 책에서 매우 중요한 생물의 형태와 구조를 이해시키기에 좋은 방식이다. 예를 들어, 오징어는 로켓에, 곤충 날개를 움직이는 근육은 가로세로로 교차하는 용수철에, 조개의 제동근은 래칫이라는 톱니바퀴에 비유된다. 동물들이 지닌 다양한 골격은 골조 구조, 벽돌 구조, 막 구조와 같은 건축물의 구조에 빗대어 설명된다. 포유류와 파충류가 걷는 방식이 어떻게 다른지 설명하기 위해서는 일반적인 테이블과 테이블 상판 가장자리에 “L자형으로 구부러진 다리”가 붙은 테이블이 등장한다. 또 형태는 다르나 비슷한 구조를 가진 극피동물을 설명하기 위해 이런 방법을 쓰기도 한다. “이런 상상을 해보자. 불가사리에 물을 주입하여 풍선처럼 부풀린다. … 이렇게 된 것이 성게라고 할 수 있다. … 성게를 위아래로 길쭉하게 잡아 늘여서 옆으로 벌렁 누인 것이 해삼이다.” 이 책에는 이해를 돕기 위한 도판이 60여 컷 실려 있다. 대부분의 그림이 동물 몸의 구조를 파악하는 것을 돕기 위한 모식도인데, 평면적인 일러스트로 매우 단순하지만 구조를 한눈에 알아보는 데에는 가장 좋은 도판이라고 할 수 있다. 실물이나 사진을 보고 동물 몸속에 있는 기관을 한눈에 파악하기란 쉬운 일이 아니다. 같은 종에 속한 같은 기관이라도 실제로는 모두 미묘하게 다른 모양으로 존재하기 때문이다. 생략할 것을 과감하게 생략하여 깔끔하게 정리된 그림은 집중해야 할 부분을 명확히 보여주면서 글만으로는 잘 떠올리기 어려운 몸의 구조를 직관적으로 파악할 수 있도록 해줄 것이다. 덧붙여 본문 중간 중간에는 본문에서 언급된 내용에 관해 더 상세하게 해설해주는 글이 박스 안의 칼럼으로 제시된다. 칼럼에서는 분류학, 지렛대의 원리, 근육이 움직이는 메커니즘, 결합조직, 골격의 종류 등에 관한 내용을 다룬다. 이처럼 효과적으로 지식을 전달하는 여러 장치를 통해 독자들은 본래 물리·화학·지구과학·수학과 경계가 없었던 생물학을 ‘하는’ 재미를 느낄 수 있다.
먹을 걱정 도망칠 걱정 ♪ 그런 걱정 전혀 없어요! ♬ 저자가 직접 작곡한 동물 찬가 일곱 곡의 악보 수록 이 책에는 각 장의 끝에 저자가 직접 작사·작곡한 ‘동물 찬가’의 악보가 실려 있다. 저자 모토카와 다쓰오는 일본에서 ‘노래하는 생물학자’로도 알려져 있다. 그는 자신이 연구한 동물들에게 바치는 찬가를 짓고 보급하여 사람들이 생물학에 더 가까워질 수 있도록 해왔다.(https://www.youtube.com/watch?v=8igtaPD2nGo) 저자는 이 책의 기초가 된 도쿄공업대학의 강의에서, 수업시간 끝에 강의했던 동물에게 바치는 ‘찬가’를 노래했다고 한다. 그래서 이 책에도 한 장이 끝날 때마다 하나씩, 총 일곱 곡의 악보를 실었다. 재치 있고 웃긴 가사에서부터 동물에 대한 애정이 듬뿍 묻어 나오는 이 노래들은 본문에서 다루었던 내용을 핵심적으로 정리하고 있다. 가사를 읽기만 해도 리듬과 함께 내용이 머릿속에 쏙쏙 들어오면서 교육적인 효과를 높인다. 독자들은 이 노래들을 통해 동물과 가까워지는 또 다른 길을 발견하게 될 것이다.
목차
머리말
1. 산호초와 공생의 세계 ― 자포동물문 산호는 어떻게 생겼나 | 자포동물의 특징 1: 자포가 있다 | 자포동물의 특징 2: 2배엽동물 | 헤켈의 뛰어난 의견 | 산호초 | 조초산호 | 산호의 공생 | 갈충조가 얻는 이익 | 영양과 이산화탄소 | 산호가 얻는 이익 | 산호의 점액이 산호초의 생물들을 기른다 | 산호게와 귀신불가사리 | 백화가 산호를 죽인다 | 백화가 일어나는 메커니즘 | 산호초는 푸른 카나리아 ♬ 산호의 탱고
2. 곤충 전성기의 비밀 ― 절지동물문 곤충의 몸 디자인 | 곤충의 특징 1: 키틴질 외골격 | 무기질 골격과 유기질 골격 | 각피의 구조 | 상각피·외각피·내각피 | 각피는 베니어 구조 | 퀴논경화 | 곤충의 특징 2: 큰 운동 능력 - 걷기·달리기·날기 | 걷기 | 관절 | 날기 | 날개를 천천히 움직이는 곤충 | 날개를 빠르게 움직이는 곤충 | 흉부 각피는 용수철 | 비상근의 용수철 진자 | 곤충은 작은 날개로도 난다 | 곤충의 큰 도약력 | 곤충의 특징 3: 기관 | 산소 획득과 수분 손실 | 기관에서는 수분이 도망가기 어렵다 | 곤충의 특징 4: 작은 크기 | 곤충의 특징 5: 피자식물과의 공진화 | 다양성이 발생한 이유 | 곤충의 특징 6: 탈피 | 곤충의 진화와 변태 | 유충과 성충 두 시기를 구분한다 ♬ 벌레는 난다
3. 소라는 왜 나선형일까? ― 연체동물문 가상의 공통 조상에 기초해서 생각하다 | 일반적인 연체동물의 특징 | 넓적한 동물의 문제점 | 넓적한 껍데기의 문제점 | 넓적한 껍데기를 분할한다 | 껍데기를 입체적으로 쌓아 올린다 | 소라 껍데기는 로그나선 | 왜 로그나선인가 | 완족류도 로그나선 | 껍데기의 구조 | 유기물의 역할 | 껍데기를 벗은 연체동물 | 진화한 두족류, 오징어와 문어 | 고속으로 질주하는 오징어 | 이매패류의 진화 | 먹이 수집 장치로서의 아가미 | 개펄 조개잡이로 여과섭식의 성공을 실감하다 | 아가미의 구조 | 이매패가 껍데기를 열고 닫는 방법 | 제동근 수축의 비밀 | 캐치의 분자 메커니즘 | 모래개펄에서 탈출한 이매패류 | 족사와 족사견인근 ♬ 달팽이는 감고 감고
4. 불가사리는 왜 별 모양일까? ― 극피동물문 1 극피동물의 모양 | 극피동물의 진화 | 고착생활에서 자유생활로 | 불가사리는 인간의 친척 | 극피동물의 특징 1: 별 모양 | 움직이지 않는 생물은 방사대칭 | 왜 5방사인가 | 가설 1: 활주로 가설 | 꽃잎이 다섯 장인 꽃이 많다 | 꽃잎은 활주로? | 가설 2: 축구공 가설 | 가설 3: 홀수의 길 가설 | 고착생활을 하지 않는 극피동물 ♬ 극피의 Take Five
5. 해삼 천국 ― 극피동물문 2 극피동물의 특징 2: 관족 | 관족의 역할 | 극피동물의 특징 3: 피부 내 골편 | 껍데기와 성장의 문제 | 극피동물의 특징 4: 캐치결합조직 | 성게의 가시 | 근육과 캐치인대의 협동작업 | 성게 껍데기 | 불가사리의 체벽 | 불가사리의 독 | 해삼의 체벽 | 껍데기의 경도 변화 | 해삼이 부드럽게 변할 때 | 경도 변화 메커니즘 | 캐치결합조직의 신경 지배 | 캐치결합조직의 에너지 소비량 | 근육과의 비교 | 극피동물의 특징 5: 저에너지 소비 | 에너지를 그다지 사용하지 않으면 식생활이 변한다 | 해삼 천국 | 극피동물은 조금만 움직인다 | 바다나리는 인대가 근육을 대신한다? | 두 가지 조직을 같은 장소에 두도록 진화하다 | 극피동물에게는 뇌도 심장도 없다 | 중앙집권이 아니라 지방분권이라는 전략 ♬ 해삼 천국
6. 멍게와 군체생활 ― 척삭동물문 척삭동물에게는 척삭이 있다 | 척삭의 구조 | 멍게(미삭류)의 몸 디자인 | 미삭류의 특징 1: 동물성 셀룰로오스 | 미삭류의 특징 2: 여과섭식 | 왜 바다에는 여과섭식자가 많은가 | 멍게의 여과섭식 | 미삭류의 특징 3: 군체 | 군체를 만드는 방법 | 군체를 만드는 동물들 | 군체성 동물은 몸의 디자인이 단순하다 | 외골격과 성장의 문제 | 군체는 고착생활에 적합하다 | 군체는 유닛 구조 ♬ 군체 행진곡
7. 사지동물과 육상생활 ― 척추동물아문 척주는 민물에서 진화했다 | 육상생활 | 자세 유지와 걷기 | 상륙에 따른 골격계 강화 | 팔다리를 척주에 연결하는 사지대 | 견대와 요대의 차이 | 물고기는 목이 없다 | 보행의 진화 | 포유류 | 인간은 넘어지면서 걷는다 | 먹이 구하기와 소화 | 특히 식물은 만만치 않다 | 육상에서는 먹는 방법을 바꿀 필요가 있다 | 혀의 효용 | 소화관의 분화 | 공생 미생물에 의한 소화 | 반추(되새김질) | 큰 덩치가 베푸는 은혜 ♬ 땅에서 사는 건 큰일이야
빅 퀘스천과 빅 히스토리를 아울러 수많은 과알못의 갈증을 해소시켜줄 『이상하고 거대한 뜻밖의 질문들』. 연령과 분야를 초월해 과학적 사고력과 안목, 상식을 높여주는 훌륭한 과학 입문서가 되어줄 이 책은 생물학, 물리학, 뇌과학 등 과학의 전 분야를 넘나들며 인간의 삶을 관통하는 본질적 질문이자 철학적 질문에 대해 문과의 언어로 놀랍도록 부드럽게 과학의 여러 개념들을 풀어낸다.
138억 년 전 빅뱅으로 인한 우주의 탄생부터 최초의 생명체와 인류의 기원, 현재의 인류 등 기나긴 역사에 촘촘히 박힌 과학의 위대한 발견과 앞으로 과학이 밝혀낼 무궁무진한 사실들, 최첨단 과학이 진행하고 있는 흥미로운 실험에 대한 이야기들을 들려주며 인간이라는 존재와 우리가 살고 있는 세상, 우리를 둘러싼 우주를 통찰해보려는 사람들에게 단단한 길잡이가 되어준다.
출판사 서평
인생에 한 번은 반드시 물어야 할 질문, “모든 것은 질문에서 시작되었다”
괴짜 PD, 일본 최고의 과학자들에게 질문을 던지다 ‘과알못’을 위한 친절하고 유쾌한 과학 이야기
우리는 어디서 왔을까? 죽으면 어디로 갈까? 죽는다는 것은 어떤 의미인가? 우주의 끝, 세상의 종말은 있을까? 5백만 년 전 나무 위에서 지상으로 내려온 인류의 선조는 사냥과 교미 등으로 일상을 영위하면서 죽음을 피할 수 있는 존재는 아무도 없다는 사실을 깨달았을 것이다. 조금 더 깊이 사고한 개체라면 자신이 죽으면 어디로 가는지를 궁금해 했을지도 모른다. 인간은 항상 이 같은 거대한 질문들, 즉 ‘빅 퀘스천’에 대한 답을 찾고 싶어 했다. 그러나 인간을 달에 보내고 인공 장기를 체내에 이식할 수 있게 된 지금도 우리는 그 질문들에 명쾌한 답을 내놓지 못하고 있다. 인류의 오래된 철학적 난제, 어쩌면 앞으로도 영원히 풀지 못할 이 질문들에 대해, 학계 제일선에서 활약하고 있는 과학자들의 생각을 들어볼 기회다. 일본에서는 ‘옴진리교 잠입 다큐멘터리’를 제작한 과격파 PD로 알려진 호기심 많고 집요한 문과형 인간 모리 다쓰야가 어릴 적부터 품어온 질문을 시작으로 ‘이상하고 거대한 뜻밖의 질문들’에 대한 과학자들의 의견을 듣는다. ‘왜 생명은 죽어야만 하는 걸까요?’ ‘왜 하필이면 그 많고 많은 행성 중 지구에서 생명이 탄생하게 된 건가요?’ ‘지구 외의 행성에도 생명체가 있을까요?’ ‘생명의 탄생 순간을 실험으로 재현할 수는 없나요?’ 어떻게 보면 어린아이처럼 순진하고 엉뚱한 질문을 폭격처럼 쏟아내는 ‘과알못’ 인간 앞에서 친절한 과학 해설가로 변신한 일본 과학계 최고의 지성이 흥미롭고 생동감 넘치는 과학 이야기를 들려준다. 생물학, 물리학, 뇌과학 등 과학의 전 분야를 넘나들며 인간의 삶을 관통하는 본질적 질문이자 철학적 질문에 대해 문과의 언어로 놀랍도록 부드럽게 과학의 여러 개념들을 풀어낸다. 연령과 분야를 초월해 과학적 사고력과 안목, 상식을 높여주는 훌륭한 과학 입문서가 되어줄 것이다.
소립자부터 무한 우주까지, 생명의 탄생부터 인류의 진화까지 미지의 세계를 탐험해온 과학의 놀라운 발견들
소립자부터 무한 우주까지, 단세포생물의 탄생부터 인류의 진화까지, 찰스 다윈과 리처드 도킨스, 스티븐 제이 굴드, 린 마굴리스, 스티븐 호킹을 넘나들며 질문을 던지는 괴짜 PD 모리 다쓰야의 안내를 따라가다 보면 복잡해 보이는 현대의 첨단 과학도 시작은 모두 단순한 질문이었다는 것을 깨닫게 된다. 약간의 과장을 보태면 과학사 전체가 질문과 투쟁한 역사라고 해도 과언이 아니다. ‘인간은 어디서 왔는가’라는 질문에 인류학의 뿌리가, ‘죽음이란 무엇인가’라는 질문에 생물학의 근원이, 지구에서 가장 유명한 형이상학적 명제라는 ‘왜 아무것도 없지 않고 무언가가 있는가’라는 질문에 물리학의 기원이 있다. 그러나 여전히, 과학은 대부분의 질문에 대답하지 못하고 있다. 저자의 인터뷰 요청에 흔쾌히 응한 일본 제일의 과학자들은 이 사실을 시원하게 인정하면서도 자신의 연구 결과와 과학 지식, 상상력 등을 동원해 저자의 질문에 자기만의 답을 내놓기 위해 노력한다. 크게 1장부터 5장까지는 인간이라는 생물을 중심으로 생명의 탄생, 진화론과 그 파생 이론, 후성유전학, 인류의 진화 과정, 향후 인류 진화의 예측, 진화생태학의 관점으로 본 인간 행동 분석, 생명의 의미, 세포 분열과 유성 생식, 노화와 죽음의 의미 등을 다루며 6장과 7장에서는 우주에 관한 연구를 중심으로 지구 밖 생명체 존재의 가능성, 양자역학, 다중우주 등을 설명한다. 8장과 9장은 뇌과학과 뇌공학, 뇌인지에 초점을 맞춰 인간의 인지 감각, 뇌공학을 기반으로 개발된 대체현실 기술, 인공 뇌의 기능 가능성 등에 대해 대담을 나눈다. 10장과 11장은 결론 격으로 과학의 의미와 과학이라는 학문에 있어 철학적 사고의 중요성, 저자의 대담 총평이 이어진다. 시작은 ‘빅 퀘스천’이지만 인터뷰는 거대한 질문의 답을 듣는 데 그치지 않고 다양한 세부 주제에 대해 꼬리에 꼬리를 무는 질문을 이어간다. 진화론에 대한 주제를 이야기할 때는 현재의 인간이 수백만 년 진화의 결과라면 우리는 왜 아직도 이렇게 불완전한 존재인지를 묻고 세포에 대해 이야기할 때는 세포의 구성에 대해 거의 모든 것을 밝혀냈음에도 왜 우리는 살아 있는 세포를 만들어내지 못하고 있는지를, 지구 최초의 생명 탄생이 대화의 이슈가 될 때는 왜 그 탄생의 순간을 실험실의 비커에서 재현할 수 없는지를, 뇌과학자와의 인터뷰에서는 SF 작품에 자주 등장하는 ‘수조 안의 뇌’가 가능한지와 완벽한 인공지능이 왜 아직까지 개발되지 못하고 있는지를 질문하는 식이다.
“예를 들어 생명의 발생에 대해 이야기할 때, 46억 년 전 원시의 수프였던 바다에서 단백질이 어쩌고저쩌고 하는데, 솔직히 말씀드리면 이해가 안 갑니다. 학계 최전선에서 활약하시는 과학자 분들은 정말 그걸 이해하고 계신 건지, 우선 그것부터 여쭙고 싶습니다.” (147쪽)
또한 저자는 이처럼 자신의 무지에 전혀 개의치 않고 특유의 친화력으로 높아만 보이는 과학자의 벽을 순식간에 허물어뜨린다. 그리고는 금세 대담자와 핑퐁처럼 대화를 주고받으며 과학의 세계로 빠져들어간다. 더불어 한 번의 설명으로 따라잡기 어려운 내용이 등장하면 자신이 사전에 미리 공부한 내용을 덧붙여 독자들의 이해를 돕는다. 이렇게 훌륭한 완충지대가 되어주는 저자 덕분에 독자 역시 어렵지 않게 대화에 녹아들 수 있다. 동시에 과학과 철학을 자유자재로 넘나들며 ‘신은 정말 없는 것인지’, ‘우주를, 생명을 만든 어떤 주체가 있다는 생각에 유혹당한 적이 정말 한 번도 없는지’를 불쑥 질문하는 저자와 이에 끝까지 넘어가지 않고 논리적 대답을 이어가는 과학자 등 대담자들 간의 미묘한 신경전도 또 하나의 즐거운 볼거리다.
과학의 세계를 안내하며 철학의 문을 열다 모든 과학자는 결국 철학자다
이기적 유전자, 암흑 물질, 양자역학, 힉스 입자… 멀게만 느껴지던 과학 개념이 어느덧 일상에서도 접할 수 있는 일반적인 용어가 되면서 최소한의 과학은 현대인의 필수 교양이 되고 있다. 더불어 앞으로 다가올 4차 산업혁명에도 첨단 과학은 빼놓을 수 없는 주제다. 이러다 곧 일상 대화에도 쉽게 끼어들지 못하게 되는 것은 아닌지 ‘과알못’ 문과 인간들은 혼란스럽기만 하다. 최근 대중 과학 도서의 연이은 흥행도 이 같은 경향의 연장선일 것이다. 이런 흐름에서 《이상하고 거대한 뜻밖의 질문들》은 재미와 교양을 모두 갖춘, 빅 퀘스천과 빅 히스토리를 아울러 수많은 과알못의 갈증을 해소시켜줄 반가운 책이 되어줄 것이다. 저자와 열 명의 과학자들을 따라 과학의 드넓은 세계를 구석구석 여행하며 과학이라는 문을 활짝 열어보자. 인간이라면 누구나 한 번 쯤 생각할 법한 질문에 대해 더욱 깊은 통찰을 할 수 있다. 138억 년 전 빅뱅으로 인한 우주의 탄생부터 최초의 생명체와 인류의 기원, 현재의 인류 등 기나긴 역사에 촘촘히 박힌 과학의 위대한 발견과 앞으로 과학이 밝혀낼 무궁무진한 사실들, 최첨단 과학이 진행하고 있는 흥미로운 실험에 대한 이야기들을 만나다 보면 인간에게 왜 과학이 필요한지를 다시 한 번 사유하게 된다. 이처럼 이 책은 인간이라는 존재와 우리가 살고 있는 세상, 우리를 둘러싼 우주를 통찰해보려는 사람들에게 단단한 길잡이가 되어줄 것이다.
목차
들어가는 말 1장 | 인간은 왜 죽는가 - 생물학자 후쿠오카 신이치에게 묻다 생물은 얼마나 정밀하게 만들어져 있는가 | 변화를 가져오는 생물의 힘은 무엇인가 | 내가 사라지고 없다는 것은 무슨 뜻인가 | 과학은 ‘왜’에 답하지 못한다 | 어차피 진화는 완전히 밝혀지지 않았다 | 기린의 목은 정말 서서히 길어졌나 | 생명이 왜 발생했는지는 아무도 설명할 수 없다 | 과학의 최첨단은 미지투성이 | 이 세계는 인류를 위해 설계되었나 | 생물은 왜 죽는가, 죽음이란 무엇인가 | 우리는 끊임없이 죽고 다시 만들어진다 | 생물을 양자역학의 동시성 측면에서 보면 | 자아와 자유의지는 지금도 아슬아슬한 위치에 있다
2장 | 인간은 어디서 왔는가 - 인류학자 스와 겐에게 묻다 440만 년 전 인류의 선조 라미두스 원인 | 인간이 인간이 되기 전의 생태는 어땠나 | 성 선택과 직립보행은 함께 진화했다 | 초기 인류는 왜 아프리카에서 발생했나 | 생태적 지위의 변화 과정에 대해 | 우리가 가진 단 하나의 유리한 점 | 새로운 발견만큼 미지의 영역도 커진다 | 우리는 우연의 산물일 뿐이다
3장 | 진화란 무엇인가 - 진화생태학자 하세가와 도시카즈에게 묻다 진화는 변이·경쟁·유전의 조합으로 일어난다 | 분야 간 융합에서 비롯된 마찰과 균열 | 레밍은 집단 자살을 하지 않는다 | 유전자를 둘러싼 도킨스와 굴드의 논쟁 | 이타행동도 ‘이기적 유전자’로 설명할 수 있는가 | 인간과 동물의 무리는 무엇이 다른가 | 인간 집단은 무리 지어 있기 때문에 폭주한다 | 이렇게 스탬피드가 시작된다 | 인류는 왜 아직도 불완전한가 | 다윈주의와 ‘우리는 어디로 가는가’라는 수수께끼
4장 | 살아 있다는 것은 무엇인가 - 생물학자 단 마리나에게 묻다 “솔직히 말씀드리면 이해가 안 갑니다” | 의인화를 배제하면 생물에 관해 알 수 없다 | 박테리아도 하나의 인격체다 | 세포는 몸 전체를 뇌처럼 사용하며 산다 | 가장 큰 경계는 삶과 죽음 사이에 있다 | 생물은 투쟁이 아니라 끈끈한 협력관계 속에 있다 | 세포는 못하고 우리만 할 수 있는 일은 없다 | 생명은 왜 이다지도 위태로운가
5장 | 누가 죽음을 결정하는가 - 생물학자 다누마 세이치에게 묻다 삶을 규명하려면 죽음부터 생각해야 한다 | 태초에 유전자는 어떻게 발생했는가 | ‘개체의 죽음’은 유성생식에서 시작되었다 | 인간에게는 왜 ‘죽음의 회수권’이 프로그래밍되었나 | 우리에게는 두 가지 죽음이 프로그래밍되어 있다 | 우리는 왜 이토록 정교하게 만들어졌나 | 세포의 의사 결정 시스템은 규명되지 않았다
6장 | 우주에는 생명이 있는가 - 생물학자 나가누마 다케시에게 묻다 지구 밖에도 생명체가 있는가 | 서관충이라는 신기한 생물 | 우주에는 생명체가 존재하는가 | 우리는 죽는다, 그러나 난자는 죽지 않는다 | 생명 활동이란 작은 소용돌이다 | 생명은 우주의 터미네이터
7장 | 우주는 앞으로 어떻게 되는가 - 물리학자 무라야마 히토시에게 묻다 과거 우주는 원자 하나보다 작았다 | 양자역학의 다양한 패러독스 | 암흑 물질과 암흑 에너지라는 대발견 | 빅뱅 이전에 대해서는 ‘모른다’고 할 수밖에 없다 | 우리가 지금 여기에 있는 것을 어떻게 설명할 수 있는가 | 우주는 정말 유일한가
8장 | 나는 누구인가 - 뇌과학자 후지이 나오타카에게 묻다 인지는 얼마나 주관적이고 감각은 얼마나 모호한가 | 옴진리교도와 연합적군이 평범한 이들인 이유 | 인간이라는 생물을 바꾸고 싶다 | 내가 보는 보라색이 당신에게는 갈색일 수 있다 | 다차원의 세계를 어떻게 있는 그대로 이해하는가 | 인간을 확장하고 싶다는 동기는 어디서 왔나 | 우리는 경계가 없는 ‘세계의 일부’다 | 기술은 진보했다, 그러나 아톰은 태어나지 않았다
9장 | 뇌는 왜 이런 질문을 하는가 - 뇌과학자 이케가야 유지에게 묻다 뇌는 왜 이런 ‘시시한 질문’을 하는가 | ‘자기를 묻는’ 언어의 덫 | 우리는 우주를 노화시키기 위해 존재한다 | 인공지능은 왜 실현되지 않고 있나 | 정체성이라는 ‘잘 만들어진 착각’ | 타행성인과의 의사소통은 성립하지 않는다 | 우리는 세계를 왜곡함으로써 인식한다 | 신체는 뇌의 잠재력을 제한하고 있다 | 집단지성은 마음인가, 새로운 인격인가
10장 | 과학은 무엇을 믿는가 - 과학 작가 다케우치 가오루에게 묻다 다시 일본의 과학에 묻는다 | 신을 전제로 하는 서구, 신이 없는 일본 | 인간 따위가 이 세계를 밝혀낼 수 있을 리 없다 | 우주를 설계한 존재의 정체는 무엇인가 | 신에 대해서는 말하지 않는 것이 규칙이지만… | 과학에 철학적 사고는 필수불가결하다 | 우리는 어디서 와서 어디로 가는지조차 알지 못한다
11장 | 우리는 어디서 와서 어디로 가는가 - 모리 다쓰야에게 묻다 지금까지 말하지 못한 부모님의 죽음 | 덧붙이자면 끝이 없다
