d라이브러리

1. 좌우대칭에 뇌 발달한 외계생명체는 탐욕스러울까?

미국 뉴욕 센트럴파크에 거대한 미확인 비행물체가 착지하고, 그 안에서 정체불명의 한 남자인 클라투(키아누 리브스 분)가 나타난다. 그는 인간과 인간이 만들어낸 모든 것을 멸망시키기 위한 거대한 공격을 계획 중이다. 하지만 미국 정부는 그가 어디서 왔는지 무엇 때문에 이런 공격을 감행하려는지 그 어떤 실마리도 찾지 못한다. 인류를 말살해 지구를 멸망시키려는 클라투의 계획은 성공할까?

영화 ‘지구가 멈추는 날’에서 클라투는 지구인과 똑같은 외모에 영어도 구사하는 외계생명체다. 그렇다면 우주 어디엔가 이런 외계생명체가 살고 있을까? 외계생명체의 존재 가능성부터 따져보자.

춥고 뜨겁고 더러워야 산다?

미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)에서 엄청난 예산을 들여 화성이나 명왕성까지 계속 무인탐사선을 보내는 이유도 혹시 지구인과 닮은 외계생명체가 존재하진 않을까 기대를 걸고 있기 때문이다.

생명체는 액체 상태인 물에 의존하기 때문에 물이 존재하는 환경은 생명체가 살 수 있는 최적의 장소다. 현재 화성의 오래된 동토층에서는 방대한 양의 얼음이 발견됐고, 목성 위성 가운데 가장 작고 달과 크기가 비슷한 위성인 유로파 표면에서도 일부 얼음이 발견됐다.

굳이 우주까지 가지 않더라도 외계생명체의 존재 가능성에 희망을 걸만한 이유가 있다. 지구 극한 환경에서 존재하는 생명체들이 발견됐기 때문이다.

온도가 너무 낮아 도저히 생물이 살 것이라고는 생각할 수 없었던 남극 빙하 밑과, 엄청난 수압과 태양빛이 미치지 않아 생물 서식이 불가능할 것이라 여겼던 심해 열수구 주변, 100℃ 이상 초고온의 뜨거운 온천수, 쇠까지 녹여버리는 극단적인 산성 환경, 그리고 극도로 오염된 폐기물로 가득한 환경에서도 고세균은 잘 살고 있다.

이런 극한생물은 일반적인 지구생명체와는 전혀 다른 외계생명체처럼 보인다. 이들은 어떻게 지구에 살게 됐을까? 몇몇 과학자들은 40억 년 전 지구 생성기에 우주에 존재했던 외계 미생물체가 이들 극한생물의 유전적 조상이라고 주장한다. 소행성과 혜성이 지구와 충돌할 때 지구로 날아와 지구생명체와 공존했을 가능성이 있다는 것이다.

어쩌면 이들 외계생명체 가운데 일부는 오늘날까지 발견되지 않은 채 지구 어딘가에 살아있을 지도 모른다. 외계생명체의 존재를 확인해 이들이 지구생명체의 유전적 조상이며 인간이 우주에 남겨진 외로운 지적 존재가 아니라 우주 어느 곳에 우리의 혈연이 살고 있다는 상상이 전혀 불가능하진 않다는 뜻이다.

좌우대칭이 생존에 유리해

만약 외계생명체를 발견한다면 이들은 어떤 모습을 하고 있을까? 우리가 지적인 존재이므로 그들도 우리와 비슷할까? 아니면 SF영화에서처럼 괴물 같은 모습일까?

지구생명체의 진화에서 유추해보자. 외계생명체는 인간과는 엄청나게 다르겠지만 몸의 중심축에 대해 좌우대칭일 가능성이 높다. 효과적으로 먹이를 잡고 적을 피하는 데 좌우대칭이 유리하기 때문이다. 지구 최초의 좌우대칭동물인 플라나리아로 대표되는 편형동물에서 그 대답을 찾는 게 빠를 수도 있다. 즉 외계생명체는 감각을 받아들여 명령을 내리는 뇌 같은 중앙신경계가 고도로 발달됐을 수 있다. 하등한 플라나리아도 신경세포가 머리 부분에 모인 원시적 뇌가 있다.

그런데 외계생명체는 지구생명체와 싸울 수밖에 없을까? 그들은 지구인과 우호적인 관계를 맺을 순 없나? 아마 SF영화에서 종종 이런 설정을 끌어들이는 이유는 외계생명체에 대한 막연한 공포감에서 비롯된 것으로 풀이된다. 외계생명체가 우리보다 지적이고 우리가 겪은 진화의 역사를 앞질러 우리보다 미래에 살고 있으며 기술력도 뛰어나지만, 기술력에 비해 도덕성이 결핍돼 탐욕적이라 지구를 공격하고 인류를 파괴한다는 것이다.

하지만 영화는 영화일 뿐, 사실은 어떤 상황도 단정하긴 어렵다. 지구생명체의 진화와 외계생명체의 진화가 같은 형태로 일어나리란 보장이 없다. 또 인간에게 통용되는 도덕적인 체계가 외계생명체에게도 똑같이 적용되리란 보장도 없다. 하물며 지구만 생각하더라도 시간을 거슬러 지구가 생성되던 그 때부터 지구역사를 다시 시작할 때 지금과 똑같은 생물이 지구에 살고 있으리란 보장도 없다.

‘지구가 멈추는 날’에서도 인류를 말살해 지구를 청소하려던 클라투는 점차 인간적으로 변하고, 인간적인 시각에서 결정을 내리려 한다. 어쩌면 지구를 멸망시킬 수 있는 요인은 핵무기를 축적하고 환경을 파괴하는 지구생명체 스스로에게 있는지도 모른다. 클라투의 경고처럼 말이다.

김창배 교수
서울대 동물학과를 졸업한 뒤 동대학원에서 박사학위를 받았다. 미국 예일대에서 박사후 연구원으로 있다가 2000년 한국생명공학연구원 선임연구원을 거쳐 올해 상명대에 부임했다.

2 돌연변이 바이러스에 죽거나 난폭해지거나


어느 날 전 세계의 생존을 위협하는 치명적인 바이러스가 등장한다. 이 바이러스는 발견된 지 며칠 만에 지구의 수많은 사람들을 감염시킬 정도로 위협적이다. 정부는 바이러스에 감염된 사람들이 있는 곳을 ‘위험지역’으로 선포하고 이 지역과 연결된 모든 도로와 다리, 철로를 봉쇄해 격리한다. 하지만 얼마 뒤 런던에서 이 바이러스가 다시 발견된다. 인류는 이 살인적인 바이러스에 의해 멸망할 것인가.

이찬희 충북대 미생물학과 교수 chlee@cbu.ac.kr

독감으로 4000만 명 죽어

지난 6월 개봉한 영화 ‘둠스데이: 지구 최후의 날’의 줄거리다. 정체를 알 수 없는 신종 바이러스가 지구를 위험에 빠뜨린다는 설정이다. 위험지역에 생존자가 있다는 사실을 알고 그에게서 바이러스를 무력하게 만들 치료제를 찾을 수 있을지 영화는 흥미진진하게 진행된다.

사실 최근 들어 바이러스를 주제로 인류의 멸망을 다룬 영화가 심심찮게 개봉됐다. ‘레지던트 이블 3: 인류의 멸망’(2007년)을 비롯해 ‘새벽의 저주’(2004년), ‘28일 후’(2002년)뿐 아니라 좀 오래됐지만 ‘12몽키즈’(1995년)도 바이러스에 의한 인류 멸망을 소재로 삼는다. 이들 영화 줄거리는 크게 두 가지로 나뉘는데, 바이러스 자체가 치명적이거나 바이러스에 감염된 사람(또는 원숭이)이 난폭하게 변해 인류가 멸망한다고 가정한다. 이 두 ‘가설’이 과학적으로 근거가 있을까?

바이러스가 얼마나 치명적인지 단적으로 보여준 사례가 있다. 1918년 겨울 스페인독감이 유행하면서 미국과 유럽에서는 4000만 명이 사망했다. 인류 역사상 한 사건으로는 가장 많은 인명 피해를 기록했다. 5년 이상 전 세계를 불바다로 만들었던 제2차 세계대전보다 더 많은 사람이 스페인독감으로 생명을 잃은 셈이다.

지역에 따라서는 치사율이 70%를 넘는 곳도 있었다. 미국에서는 1주일에 1만 명씩 죽었다. 게다가 스페인독감은 독특하게도 어린이나 노약자가 아니라 젊은 층에서 사망률이 높았다. 이 때문에 1918년 미국 평균 연령은 전년에 비해 10세 가까이 낮아졌다.

천연두바이러스는 16세기 지금의 멕시코에 있던 마야문명의 중심지인 아스텍왕국을 몰락시켰다. 코르테즈가 이끄는 400명의 스페인 군대는 아스텍에 비해 수적으로 절대적인 약세였음에도 불구하고 스페인 군대와 함께 노예가 가져온 천연두 바이러스가 아스텍에 삽시간에 퍼지면서 총사령관인 왕의 조카까지 죽였다.

스페인 군인들은 이미 천연두에 면역돼 저항력이 있었지만 천연두에 걸린 적이 없는 아스텍인에게는 그야말로 치명적인 존재였다. 비슷한 시기 지금의 페루에서 찬란한 문화를 꽃피웠던 잉카제국 역시 피사로가 이끄는 스페인 군대에 함락 당했는데, 이때도 천연두가 맹위를 떨쳤다.

요즘에도 이런 일이 생기지 말란 법은 없다. 근래 발생하기 시작한 조류독감은 제2의 스페인독감이 될 가능성이 있어 보건당국과 학계가 바짝 긴장하고 있다. 조류독감은 독감(인플루엔자) 바이러스에 의한 질병이다. 독감바이러스는 이미 인간 세계에 만연해 있기 때문에 대부분의 사람들이 면역성을 갖고 있어 치명적이지는 않다.

문제는 바이러스가 지속적으로 돌연변이를 일으키기 때문에 면역성이 완벽하지 않아 누군가는 항상 독감에 걸린다는 점이다. 이 경우 돌연변이는 매우 부분적인 것이고, 부분적으로 돌연변이가 생긴 바이러스가 출현하면 유행성 독감이 발생한다. 만약 돌연변이가 매우 급격히 나타나 기존의 면역성이 제 역할을 못하면 스페인독감 같은 세계적 유행성 독감이 나타날 수 있다. 그때는 4000만 명 이상의 목숨을 앗아갈 가능성도 배제할 수 없다.

난폭해지는 바이러스 있다?

영화는 다소 과장되게 그리긴 했지만 바이러스로 지구의 생명체가 난폭해질 가능성도 있다. 잘 알려진 예로 광견병이 있다. 광견병은 광견병바이러스에 의한 질병인데, 주로 야생동물에 많이 분포하지만 간혹 사람이 감염되기도 한다. 그러면 사람은 과잉행동을 보이며 물을 무서워하면서 이에 따른 스트레스를 받는다.

보나질병바이러스는 더 드라마틱하다. 이 바이러스에 감염된 원숭이는 성격이 난폭해지고, 특히 수컷인 경우 난폭해진 성격 탓에 암컷에게 따돌림을 받아 짝짓기를 못한다.

사람이 보나질병바이러스에 감염되면 정신분열증이나 양극성 장애를 앓을 수 있다. 영화에서 좀비들이 침을 흘리며 다른 사람들을 난폭하게 공격하는 행동은 이들 바이러스에 의한 증상에서 힌트를 얻은 것이 아닐까.

이 밖에도 인간 사회를 위협하는 바이러스는 많다. 이런 바이러스가 지구를 멸망시키기 위해서는 두 가지 조건을 만족해야 한다. 짧은 시간에 많은 사람을 죽이거나 급속히 퍼지거나. 조류독감의 경우 아직 인간에게 얼마나 치명적인지 검증되지 않았고, 무엇보다 인간이 인간에게 전파하는 데는 한계가 있다. 현재로선 그나마 희망적인 내용이다.

물론 완전히 마음을 놓긴 어렵다. 지구온난화로 온대지방이 아열대기후로 바뀌고 있고, 난개발로 지금까지 인류의 발길이 닫지 않았던 곳이 몸살을 앓고 있다. 아프리카 깊숙한 곳 원숭이 사회에서만 있던 에이즈바이러스나 에볼라바이러스가 인간 사회에 들어와서는 핵폭탄보다 무서운 결과를 야기한다는 사실은 모두 잘 알고 있으리라.

방법은 하나다. 미리 준비하고 꾸준히 감시해 제2의 스페인독감, 제2의 천연두가 뚫고 들어올 틈을 내주지 않는 수밖에 없다. 그 무섭던 천연두가 세계보건기구의 치밀한 전략과 전세계적인 협력으로 이제는 유일하게 지구상에서 박멸된 질병이라는 사실을 기억하자.

이찬희 교수 >;
서울대 미생물학과를 졸업한 뒤 미국 텍사스주립대 의대에서 바이러스학으로 박사학위를 받았다. 미국 텍사스주립대 의대에서 박사후 연구원을 거쳐 1988년 충북대에 부임했다. 현재 대한바이러스학회장을 맡고 있다.

3 지름 1km 소행성이 인류문명 파괴한다
변용익 연세대 천문우주학과 교수 ybyun@yonsei.ac.kr

소행성이 지구와 충돌해 지구를 멸망시킬 확률은 얼마나 될까? 평화로워 보이는 우주에서 설마 소행성이 날아와 지구에 부딪히겠느냐, 이렇게 낙관적으로 생각하는 사람도 분명 있을 것이다.

그렇다면 혹시 지구를 항상 맴도는 달의 분화구가 사실은 분화구가 아니라는 사실을 아는지. 분화구처럼 보이는 크고 작은 수많은 둥그런 지형은 거의 모두 외부 소행성들이 달에 충돌하면서 만들어 놓은 충돌구다. 지구의 이웃인 달에 이렇게 많은 충돌이 이뤄지는 동안 지구에는 아무 일도 없었을까? 달보다 훨씬 큰 만큼 충돌도 더 많이 일어나진 않았을까?

지름 30m 소행성 충돌, 쓰나미보다 무서워

사실 지구가 형성된 이후 소행성들은 계속 지구와 충돌해왔다. 다만 천문학자들은 ‘대충돌시기’라는 태양계의 행성 형성과정 초기에 집중적으로 일어났으며 그 뒤 오랫동안 충돌은 거의 일어나지 않았다고 생각했다.

그런데 최근 이런 생각이 바뀌고 있다. 지구와 소행성의 크고 작은 충돌은, 비록 대충돌시기만큼 빈번하진 않지만 지속적으로 일어났으며 앞으로도 계속될 것이라는 점이다. 종종 발견되는 자그마한 운석 얘기가 아니다. 바로 지구 환경을 송두리째 바꿔버리는 그런 대규모 충돌을 말한다.

이런 인식을 갖게 한 첫 번째 중요한 사건은 1980년 발표된 한 논문이다. 미국의 월터 알바레츠 교수는 백악기와 신생대3기 사이의 경계가 되는 6500만 년 전 어느 순간 전 세계적으로 이리듐의 지질층이 형성됐음을 밝혔는데, 이는 커다란 소행성이나 혜성이 지구와 충돌했음을 의미하며 이 충돌로 공룡을 포함한 수많은 생명이 멸종됐다는 것이다. 1994년 20여개 조각으로 분해된 혜성체가 목성에 부딪히는 장면이 목격됐고, 이는 이런 충돌이 현재진행형이며 앞으로도 일어날 수 있다는 강한 인상을 남겼다.

대규모 충돌의 증거는 이제 도처에서 확인되고 있다. 풍화작용이 활발한 지구 표면에서도 다양한 규모의 충돌구들이 사라지지 않은 채 발견되고 있으며 이들 중 일부는 원생대, 고생대, 중생대, 그리고 신생대로 나눠지는 생명체들의 극적인 멸종과 출현에 직접적으로 관련된 것으로 추측된다.

또 화성의 반구가 다른 반쪽보다 상대적으로 침하된 사실도, 심지어 달이 형성된 과정도 모두 소행성과의 초대형 충돌 때문이라는 연구 결과가 최근 나오고 있다.
가장 최근에 일어난 대충돌 현장은 시베리아에 있다. 1908년 6월 시베리아 퉁구스카 고원을 강타한 소행성(혹은 혜성체)은 불과 50여m로 추정되지만 히로시마와 나가사키 원자폭탄의 수백 배에 해당하는 폭발을 일으키며 서울 넓이의 10배가 넘는 영역에 걸쳐 삼림을 쓰러뜨리고 태워버렸다.

소행성 충돌은 총알 속도의 수십 배에 이르는 엄청난 속도로 일어나기 때문에 작은 크기라도 어마어마한 피해를 일으킨다. 소행성 지름이 1km 가량이라면 인류문명을 파괴하기에 충분하다. 지름이 30m 정도인 소행성이 바다에 떨어진다면 2004년 수십만 명의 인명피해를 낸 인도네시아의 쓰나미(지진해일)보다 수백 배 더 큰 재앙을 초래할 수 있다. 소행성의 충돌을 막을 방법은 없을까?

카이퍼벨트 천체에 태양계 외곽 소행성까지

지구 궤도를 가로지르는 소행성을 지구접근천체라 부른다. 이들을 감시하고 탐사한지는 불과 10여 년 밖에 안 된다. 미국항공우주국(NASA)은 지구방위(Spaceguard)프로그램으로 지름이 1km보다 큰 지구접근천체의 90%를 찾아내는 일을 현재 진행 중이다.

하지만 지금까지 우주 탐사프로그램이 찾아낸 지구접근천체는 5000여 개에 불과하다. 많게는 1000만 개까지 있을 것으로 추산되지만 이들은 지구방위 2단계 프로그램이 끝나는 20년 뒤에도 20% 이상 탐지될 것으로 보이지 않는다. 게다가 아직 2단계 프로그램은 시작도 하지 않은 상태다.

한국도 남아프리카공화국 등 외국에 무인관측기지를 설치하고 해외도입이 여의치 않은 우주감시기술을 상당 부분 개발해 지구접근천체를 탐지하고 궤도를 추적하고 있다.

하지만 지구접근천체 연구는 국제협력이 매우 중요하다. 하나의 국가가 맡아 감시하기에는 태양계가 너무 넓다. 세계 도처에서 획득한 관측 자료를 실시간으로 취합해 자료로 보관하는 역할을 맡은 국제소행성센터는 자료처리역량이 곧 한계에 다다를 것이라며 고충을 토로하고 있다.

더 큰 문제도 남았다. 우리가 감시하는 지구접근천체들은 대부분 태양계 내부소행성으로 분류된다. 하지만 태양계에서 가장 멀리 떨어진 행성인 해왕성 바깥에도 그 개수를 가늠할 수 없는 수많은 소천체가 존재하는 것으로 밝혀졌다. 카이퍼벨트 천체로 불리는 이들은 태양에서 너무 멀리 떨어져있어 지상에서 가장 큰 망원경으로도 지름이 수십km 이상인 아주 큰 놈들만 겨우 관측될 뿐이다.

이들이 모두가 아니다. 학자들은 해왕성 거리의 수십 배, 수백 배, 아니 수천 배에 이르는 광활한 태양계 외곽 공간에도 크고 작은 소천체들이 부지기수로 존재할 것으로 예측한다. 지금까지 명왕성만큼이나 큰, 지름 수천km의 천체 몇 개가 발견됐을 뿐이다. 이보다 작은 천체들은 얼마나 많을 것인가.

그 일부는 수천~수십만 년에 걸쳐 태양계 안쪽으로 여행할 수 있으며, 만약 이들 중 지구로 향하는 소천체가 있다면 우주감시프로그램이 성공적으로 작동한다고 해도 충돌까진 불과 수년이라는 짧은 시간만 남아 있다. 소행성과 혜성의 지구 충돌은 가능성의 문제가 아니다. 충돌이 언제 일어날 것인가 하는 점이다.

변용익 교수 
연세대 천문기상학과를 졸업한 뒤 호주국립대에서 천문학과 천체물리학으로 박사학위를 받았다. 1992년 미국 NASA의 허블펠로우쉽을 수상했고, 하와이주립대에서 박사후 연구원을 지낸 뒤 대만국립중앙대 교수를 거쳐 1998년 연세대에 부임했다.