화석 증거로 쓰는 ‘생명의 역사’ 스물다섯 장면

육지에 생명 뿌린 식물화석부터
바다-땅 누빈 기이한 동물화석들
인간의 뿌리 원시인류 화석까지
길고 장대한 35억년 역사 그려

진화의 산증인, 화석 25
도널드 R. 프로세로 지음, 김정은 옮김/뿌리와이파리·2만8000원

책을 펼치면, 독자를 반기는 첫 그림이 눈에 띈다. 맨 위쪽에 보이는 삽과 망치 든 사람들은 필경 화석을 찾아 나선 사람들인 듯하다. 그 발 아래 땅속을 보여주는 단면 그림엔 깊어질수록 신생대, 중생대, 고생대, 시생대로 더 먼 과거의 화석들이 ‘타임캡슐’처럼 켜켜이 묻혀 있다. 모든 지질시대가 시간순대로 차곡차곡 쌓여 고생물학자들의 고민을 덜어줄 만한 그런 이상적인 지층이 실재할 리야 없지만, 이 그림은 한눈에 35억 년 지구 생명의 역사를 요약해준다.

땅속은 그 자체로 지구 생명의 역사책이다. 화석은 그 역사책의 장과 절을 나누는 사건들이다. 자연이 역사책을 빚은 지은이라면, 고생물학자는 그 숨은 역사를 발굴하고 추적하며 해설하는 이들인 셈이다.

19세기 이래 발굴된 수많은 화석이 전해주는 지구 생명의 역사는 어떤 모습일까? 미국 고생물학자인 도널드 프로세로가 쓴 <진화의 산증인, 화석 25>는 경이롭고도 기이한 아주 먼 과거 생물의 모습과 생명 진화의 긴 사슬을 대표적인 스물다섯 가지 화석을 통해 보여준다. 지은이는 책의 25개 장에서 스물다섯 가지 화석을 하나씩 다루는데, ‘진화 역사에서 중요한 경계를 나타내는 화석’으로 선별된 것들이다.

최초의 다세포 생명체인 카르니아 화석, 안전한 바닷속 환경에서 나와 뭍으로 올라온 초기 식물 쿡소니아 화석, 물고기가 뭍으로 올라와 양서류 기원의 장에 이름을 올린 틱타알릭 화석, 깃털공룡들 사이에서 새의 꼴을 갖추어가며 ‘최초의 새’라는 이름을 얻은 아르카이옵테릭스 화석, 인류의 기원을 보여주는 ‘우리의 스타’ 루시를 비롯해 여러 호미닌 원시인류 화석 등.

지구 나이 45억 년 중에서 생물의 역사는 대략 35억 년을 차지한다고 추정된다. 그중에서도 화석 증거를 통해 엿볼 수 있는 역사는 대략 6억 년이라 한다. 모든 생물이 화석으로 전해지지는 않기 때문이다. 골격 갖춘 생물이 좋은 퇴적층과 안정적인 지층을 만나야 억겁의 시간을 견딜 수 있다. 그래서 지구에 살다 사라진 무수한 생물 중에서도 너무나 적고 적은 일부의 일부만이 아주 운 좋게 화석으로 발굴된다. 그러다 보니 화석들은 크고 작은 논쟁을 거쳐야 한다. 더 많은 화석이 발굴되고 더 좋은 분석법이 등장하면서, 지구 생명의 역사책도 계속 수정되는 중이다. 25가지 화석 이야기는 지금 우리가 아는 지구 생명의 역사책에 새로운 장과 절을 만들고, 또 썼다가 지우고 다시 쓰는 고생물학 연구의 역사이기도 하다.

지질시대와 화석의 역사를 단순화해 한눈에 보여주는 지층 단면 그림(왼쪽). 삼엽충의 복원도(오른쪽 위)와 모로코에서 발굴된 거대 공룡 카르카로돈토사우루스의 머리뼈. 뿌리와이파리 제공

이 책의 재미를 더 즐기려면, 지은이가 전하는 아주 낯선 과거 지구의 모습을 한번쯤 실감나게 상상해보는 것도 좋다. 특히나 단세포 생물만이 지구 바다를 뒤덮었을 선캄브리아기, 바닷속의 식물과 동물이 진출하기에는 너무도 위험하고 황량했던 불모의 육지 환경은 마치 다른 행성의 이야기처럼 들리기도 한다. 어쩌면 이런 낯섦이야말로 끈질긴 생명 진화의 감동을 전해줄 수 있을 듯하다.

지은이는 식물의 육지 상륙이 지구 생명 역사에서 일대 전환기였다고 말한다. 육지에서 식물은 수분과 양분을 끌어올리는 관다발을 발달시켜야 했고 중력을 버텨야 했다. 단순한 이끼, 포자식물에서 종자식물로 육지 식물이 확장하면서 바다에서 이뤄지던 지구 생명 역사는 육지에 새롭게 펼쳐졌다. “쿡소니아와 관다발식물의 기원은 생태적으로나 진화적으로나 기념비적인 대약진을 보여준다.” 초식동물과 그 초식동물을 먹고 사는 절지동물 포식자들 사이에 복잡한 먹이그물이 생겨났고, 절지동물이 뭍으로 올라온 지 1억 년이 지나 최초의 양서류가 물 밖으로 나왔다. “이제 땅은 완전한 불모의 상태로 결코 돌아가지 않았고 늘 녹색식물로 뒤덮여 있었다.” 단순하고 보잘것없어 보이는 원시 식물은 이렇게 육지 생명 역사를 처음 열었다.

지구 생명의 역사책에 새로운 장과 절로 자리 잡은 장면들은, 선캄브리아기에도 그랬고 지금도 그렇게 사는 남세균들에서, 3억 년 동안 세상을 덮었던 삼엽충의 화석들에서, 생명 역사에 새롭게 참여한 절지동물, 연체동물, 양서류, 포유류, 조류의 초기 화석들에서, 그리고 원시인류의 화석들에서 볼 수 있다.

우리 인간의 뿌리였을 원시인류의 화석 연구는 크나큰 관심만큼이나 여러 뒷얘기도 남겼다. 마지막 24~25장에서는 인류의 아프리카 기원설을 애써 부정하며 유라시아 기원설을 고수했던 인종주의 편견들, 이런 배경에서 벌어진 ‘필트다운 화석’ 사기 사건 같은 당대 고생물학의 분위기를 읽을 수 있다. 탄소 연대측정법과 칼륨-아르곤 연대측정법에 이어, 유전체(게놈) 염기서열을 비교 분석해 종 분화의 시기를 추정하는 이른바 ‘디엔에이(DNA) 분자시계’ 기법이 등장하면서 한동안 기존 고생물학자들과 분자생물학자들 간에 고성이 오가는 갈등과 긴장이 빚어지기도 했다 한다.

미국 고생물학자 도널드 프로세로. 출처 위키미디어 코먼스

중요한 화석의 발굴 현장에는 고생물학자만 있었던 건 아니었다. 책은 여러 대목에서 중요한 화석 발굴이 원주민, 10대 청소년, 채석공이나 농민에 의해 이뤄지기도 했음을 말해준다. 전문가 교육을 받지 않은 아마추어 화석 연구자도 많았으며, 그중엔 화석 채집으로 생계를 이으면서 고생물학에 크게 기여해 ‘최초의 여성 고생물학자’로 불리는 메리 애닝이라는 이도 있었다.

‘고생물학 덕후’가 아닌 독자가 이 책에서 마주칠 법한 어려움은 아마도 수많은 라틴어 학명들, 어지러운 지질시대들과 진화 계통도들일지도 모른다. 발음하기도 쉽잖은 학명들을 기억하며 또 여러 지질시대를 구분하며 읽기는 쉽지 않다. 그래도 발굴 현장과 연구실, 박물관 전시실의 생생한 화석 증거들을 만나다 보면, 억겁의 시간으로 이어지는 지구 생명 역사의 대장관을 어렴풋이나마 상상할 수도 있으리라. 부록에는 가볼 만한 세계 자연사박물관 정보가 실려 있으며 한국어판에는 국내 자연사박물관 정보가 보태졌다. 여름휴가 때 자연사박물관을 찾으려는 이들에게는 좋은 교양 안내서가 될 만하다.

오철우 선임기자 [e-mail]