생명과 전기 #006

제1부 성장과 재성장

제2장 재생의 원동력

재생은 이후 한 세기 동안 잊혀졌다. 스팔란자니가 워낙 완벽하게 연구해 놓아서 당시의 수준으로서는 덧보탤 것이 거의 없었다. 게다가 그의 업적이 후성설을 강력하게 뒷받침했지만 그 영향은 생기론生氣論과 기계론機械論이라는 더 광대한 철학적 논쟁 속에 묻혀 실종되었다. 생물학은 우리들 자신에 관한 연구를 포함하고 있기 때문에 가장 감정적인 과학이며, 역사를 통하여 이 두 관점의 싸움터가 되어 왔다. 간단히 말해서, 생기론자들은 생명체를 물질과는 근본적으로 다른 무엇이 되게 하는 영혼, 즉 아니마anima나 생의 약진elan vital이라고 불리는 존재들을 믿었다. 이와 반대로 기계론자들은 생명체 역시 비생명체를 지배하는 물리적 · 화학적 용어로 이해될 수 있으며, 단지 이러한 학문적 무지 때문에 사람들은 영혼과 같은 엉터리를 끌어다 붙이는 것이라고 주장했다. 우리는 나중에 이 주제에 대해 좀더 상세히 논하게 되는데, 지금은 단지 몇 가지만 짚고 넘어가자. 생기론자들은 후성설을 선호하면서 어떤 보이지 않는 생명력에 의해 수정란이라는 혼돈의 세계에 질서가 부과되는 것이라고 믿었다. 기계론자들은 전성설을 선호했다. 과학이 모든 것에 대해 점점 더 물질적 설명을 고집하게 되었기 때문에, 재생의 증거에도 불구하고 후성설이 밀리고 있었다. 

기계론이 점점 더 우위에 있게 되었지만, 몇 가지 문제는 남아 있었다. 그 주요한 하나는 정액 속에 작은 인간이 없다는 것이었다. 현매경의 배율과 분석 능력이 진보했기 때문에 그 속에 아무 인간도 없다는 것은 명백해졌다. 생물학자들은 유기체가 서서히 그리고 마술과도 같이 생겨 나오는 그 끈끈한 액체에 다시 시달리게 되었다.

1850년 이후, 생물학은 다양한 전문분야들로 쪼개지기 시작했다. 생물의 발생을 연구하는 발생학은 다윈에 의해 명명되고 또한 발전되었는데, 그는 성장 과정(개체발생)에 요약되어 있는 진화의 세밀한 역사(계통발생)가 밝혀지기를 희망했지만 결국 허사였다. 1880년대에 발생학은 두 독일인, 빌헬름 룩스와 아우구스트 바이스만의 주도에 의해 하나의 실험적 과학으로 성숙했다. 룩스는 배胚의 성장 단계를 매우 제한적인 기계적 방식으로 연구했는데, 그가 자신의 연구분야에 붙인 제목인 '발생의 역학'에도 그것이 잘 나타나 있다. 반면에 바이스만은 배의 형태에 대한 유전정보들이 어떻게 한 세대에서 다음 세대로 전달되는지에 관심을 집중했다. 양쪽 연구 방식에 모두 한 가지 현상, 즉 세포분열이 그 기초가 되었다. 배가 어떻게 성장하고 그리고 유전형질이 어떻게 전달되든지 간에, 양쪽 과정이 모두 세포분열에 의해 수행되어야 한다.

우리가 학교에서 로버트 후크가 1665년에 세포를 발견했다고 배우기는 했지만 사실상 그가 발견한 것은 코르크가 아주 조그만 구멍들로 꽉 차 있다는 사실이었고, 그것들이 마치 작은 방들처럼 보였기 때문에 세포cell라 부른 것이다. 세포가 모든 생명체 구조의 기본 단위라는 생각은 1838년 세포이론을 주창한 테오도르 슈반에게서 나왔다. 그러나 그 당시에도 그는 세포의 기원에 대한 확실한 개념을 갖고 있지 못했다. 그는 유사분열有絲分裂을 아직 모르고 있었고, 식물과 동물 간의 구분에 대해서도 그렇게 확신을 갖고 있지 못했다. 그의 이론은 다른 두 독일의 생물학자 슈나이더와 오토 뷔칠리가 1873년에 슈반의 개념을 다시 소개하고 아울러 유사분열을 설명하면서 널리 알려지게 되었다.

배 발생에 대한 관찰로 곧 그 세포적 기초가 확인되었다. 수정란은 구조를 갖지 않은 하나의 세포였다. 배의 성장이 이루어지면서 수정란은 다른 두 세포들로 나누어지고, 곧 다시 쪼개지고 분열이 계속되었다. 분열이 확산됨에 따라 세포들이 분화되었다. 근육, 뼈, 신경 등의 특징들을 나타내기 시작하는 것이다. 완성된 생물은 엄청나게 복잡한 몇 개의 기관들을 명백히 갖고 있었다. 하여간에 룩스와 바이스만은 가장 기초적인 세포에 집중하여 그 수준에서 어떻게 유전 형질이 작용하는지 밝혀 내야만 했다.

바이스만은 '결정자 Determiners' 이론을 제안했는데, 결정자란 각 세포 유형에 대한 정보가 들어 있는 특정한 화학적 구조물이다. 따라서 몸의 모든 세포들을 생산해 내야 하는 수정란은 모든 종류의 결정자들 전부를 포함하고 있어야만 했다. 세포분열이 일어날 때, 딸세포들은 각각 모세포에 들어 있던 결정자들의 반을 받게 되고, 이런 식으로 진행되어 성체의 각 세포는 오직 한 개의 결정자만 소유하게 된다. 근육세포들은 오직 근육 결정자만 포함하고, 신경세포들은 신경에 관한 결정자만을 갖는 것이다. 이것은 곧 '일단 한 세포의 기능이 확정되면 그것은 절대 다른 종류의 세포가 될 수 없다'는 것을 의미한다.

1888년 발표된 룩스의 첫 실험들은, 이 개념을 강력하게 뒷받침해 주었다. 그는 관찰하기 쉬운 크기인 개구리 수정란을 준비하여 첫 세포분열이 일어날 때까지 기다렸다. 분열이 일어났을 때 그는 이 초기 배의 두 세포들을 분리했다. 이론에 따르면 각 세포는 배의 반을 만들 수 있는 결정자들을 포함하고 있어야 했는데, 룩스는 정확하게 두 개의 반쪽 배를 얻을 수 있었다. 이 명확한 결과에 대해 이의를 제기하기 어려웠고, 결정자 이론은 폭넓게 받아들여졌다. 그것은 또한 생명에 대한 기계론적 개념의 빛나는 승리이기도 했다.

생기론을 지원하는 마지막 주자들 중의 하나가 독일의 또다른 발생학자인 한스 드리쉬였다. 초기에 그는 룩스의 '발생의 역학'에 대한 강력한 신봉자였는데, 그 개념으로는 계속되는 생명의 신비들을 설명하는 데 부족하다는 것을 나중에 알아냈다. 예를 들면 바다 섬게의 알로 룩스의 유명한 실험을 반복해 보았는데, 반쪽이 아닌 완전한 유기체를 얻었던 것이다. 다른 많은 실험들이 드리쉬로 하여금 생명은 알려진 물리적 법칙들을 뛰어넘는 무언가 특별한 고유의 원천을 갖고 있다고 확신하게 했다. 고대 그리스의 영혼에 대한 개념을 인용하여, 그는 엔텔리키 Entelechy라고 부르는 비물질적 · 생명적 요소를 제시했다. 그러나 20세기가 시작될 때의 분위기는 그러한 생각에 그리 호의적이지 못했고, 따라서 그 생각은 널리 받아들여지지 못했다.

생명과 전기 #007