우주와 생명의 기원(과학과 성경의 연결)

저자: 아리엘 로스(전 대총회 지구과학연구소장)

제9장 화석 기록

번역 최종걸박사

내 눈에 보이는 것 중에서 옳은 것을 찾는 것이 얼마나 힘든 일인지! - 루드비히 비트겐스타인 -

저자는 워싱턴주 블루 레이크(Blue Lake)호수 부근에 있는 가파른 절벽을 올라가서 용암층 안에 있는 텅빈 구멍 속으로 기어 들어갔다. 이곳은 용암류(鎔岩流)가 코뿔소를 덮었고, 얼마 후 용암이 냉각되자 코뿔소 시체의 캐스트(cast)가 만들어진 곳이다. 비록 지금은 유해가 완전히 용해되어 조금도 남아있지 않지만, 나는 분명히 과거에는 코뿔소 주검이 있던 몰드 안에 들어와 있는 것이다. 이와 같이 과거는 존재했지만 지금은 숨겨진 숨겨진 ‘내막’을 이해한다는 것은 정말 흥미로운 일이다. 이 코뿔소는 왼쪽으로 누운 채 파묻혀 있었다. 짧은 앞다리가 있었던 곳의 자국이 뚜렷했고 암석의 몰드가 너무 자세하여 눈과 피부의 주름까지도 쉽게 식별할 수 있었다. 코뿔소의 뼈들은 확인을 위해 이미 박물관으로 보내진 뒤였다.

우리는 먼 과거의 생명체의 흔적을 화석(化石)이라고 한다. 그래서 코뿔소의 몰드나 그 안에 있던 뼈도 화석으로 인정된다. 화석에는 나무에서 흘러나온 수지(樹脂)에 싸여서 보존된 곤충이 나중에 변하여 생성된 호박(琥珀), 치환작용으로 광물질로 완전히 교체된 조개의 캐스트 등 여러 형태가 있다. 또 공룡의 뼈(그림 9-1), 또는 날개 길이가 15.5m에 달하는 익룡류(翼龍類, 날아다니는 파충류)같은 생소한 동물, 사암에 보존된 거북의 발자국도 화석에 속한다.

본장에서는 화석의 생성과 검증 과정에 관련된 문제점을 포함하여 화석에 대한 일반적인 내용을 살펴보려 한다. 특히 지질 주상도에서 화석의 순서는 중요하며, 앞으로 설명할 내용을 잘 이해하기 위해서는 이에 대한 지식을 갖추는 것이 꼭 필요하다.

화석에 대한 호기심

화석에 대한 매력 중 하나는 두 말할 것 없이 과거의 ‘장대한 역사’, 즉 지구상에 존재했던 생명의 역사에 대한 호기심에서 비롯된다. 화석은 지구상에 살았던 과거의 생명체의 본질에 대한 가장 과학적이고 신빙성있는 단서를 제공한다는 점에서 기원(起源)에 대한 궁금증을 푸는데 매우 중요한 열쇠가 된다. 비록 화석을 연구하는 학자들이 죽은 것을 다루기는 하지만, 어떤 의미에서는 관찰한 바를 바탕으로 과거의 생명체들을 해석하고 또는 재해석함으로써 죽은 생명체를 ‘부활’시킨다고 생각하기를 좋아한다. 이러한 이유 등으로, 말로 설명하기 어려운 화석에 대한 매력 때문에 세계 곳곳의 사립 및 공공박물관에는 셀 수 없이 많은 화석들이 멋지게 전시되어 있다. 과학자들은 현재까지 약 25만종(種)의 화석을 설명하여 놓았는데, 이는 현재 확인되고 있는 살아있는 생명체의 5분의 1에 해당된다. 하지만 단순한 숫자상 비교는 그리 합당하지 않다. 왜냐하면 전문가들마다 다른 분류 기준을 적용하여 분류해 놓았기 때문이다.

많은 과학자들은 화석을 평생 동안 연구하는데, 일부는 너무 열중한 나머지 그들의 기행이 때로는 장난스럽거나 병적이어서 고생물학에 대한 어떤 전승(傳承)이 가끔은 화석연구를 지칭하는 용어가 될 정도이다.

후일에 펜실베이니아대학교 교수가 된 코프(Edward Drinker Cope, 1840-1897)와 예일대학교 교수였던 마르쉐(Othniel Charles Marsh, 1831-1899)는 미국 척추 고생물학의 개척자로 인정을 받고 있다. 두 사람 모두 자신들이 직접 발굴하거나 혹은 서부 개척 시대에 넓게 노출된 지층에서 다른 사람들이 수집한 수백 종류의 생물체의 화석들에 대해서 기술하였다. 코프와 마르쉐는 서로를 아끼기보다는 화석을 훨씬 더 사랑한 나머지 ‘척추뼈 추적의 황금 시대’에 상대방을 능가하기 위해 끊임없이 노력하였다. 하지만 아쉽게도 서부 대륙은 두 정열적인 수집가들에게는 너무나도 좁은 땅일 뿐이었다. 생물학이나 고생물학에서는 어떤 생물종(種)을 처음 발견하여 기술하는 사람에게 그 생물의 이름을 지어서 붙일 수 있는 특권이 주어졌는데, 처음 발견한 고생물학자의 이름을 생물학적 종(種)의 명칭으로 짓는 경우가 가끔 있었다. 코프와 마르쉐는 발견된 새로운 종을 처음으로 기술하기 위해 때로는 서로 첨예한 경쟁을 벌이기도 하였다. 마르쉐는 미국과학저널(American Journal of Science)에 자주 기고하였고, 코프는 미국 박물학자(American Naturalist)라는 잡지를 출판하면서 직접 편집인으로 활동하였다.

필라델피아의 한 모임에서 있었던 두 사람 사이의 수치스러운 불화가 종종 인구에 회자되곤 한다. 그 모임에서 코프는 서부에서 발견된 페름기 파충류 화석을 처음으로 소개하였다. 소문에 의하면 마르쉐는 그 모임에서 나와 일찍 자신의 연구실로 돌아온 후 몇몇 표본을 살펴보고 자신이 미국에서 페름기의 척추 동물화석을 처음으로 발표한다는 논문을 경솔하게 재빨리 발행하였다는 것이다. 이런 식으로 모임에서 행한 코프의 발표를 마르쉐는 전적으로 무시하였다. 이에 화가 난 코프도 또한 논문을 통해서 자신이 마르쉐 보다 3주나 먼저 자료를 소개하였다고 주장하였다.

또 다른 사건도 있다. 코프가 파충류의 뼈대들을 성급하게 조립한 나머지, 목뼈와 꼬리뼈 몇 개가 바뀐 적이 있었다. 이를 두고 마르쉐가 재빨리 코프가 꼬리뼈에다가 머리를 붙였다고 비난했으며, 코프는 자신이 잘못 복원한 파충류에 관한 논문을 담은 미국 철학회 회보(Transactions of the American Philosophical Society)를 회수하느라 꽤나 고생한 적이 있었다.

1890년대에는 이 두 과학자의 싸움이 뉴욕헤럴드(New York Herald)에 실릴 정도에 이르렀다. 코프가 마르쉐를 비난한 여럿중 하나는, 오늘날 많은 생물학이나 고생물학 교과서에 등장하는, 그 유명한 ‘말의 진화 계통도’를 마르쉐가 러시아 과학자 코발레프스키(Alexander Kowalevsky)의 것으로부터 표절했다는 것이다. 그 다음 호의 헤럴드에서 마르쉐는 그러한 잘못이 없다고 부인하면서 코프와 코발레프스키를 세계 박물관의 화석약탈자라고 맞고소하였다. 그리고 ‘코발레프스키는 결국 양심의 가책을 받고 머리에 총을 쏴 자살함으로써 그의 불운한 생을 마감했지만, 코프는 아직 살아있으면서도 뉘우치지 않고 있다.’는 진술도 첨언하였다.

헤럴드지 사건 이후 두 사람 간의 반목이 조금은 줄었다. 바람직한 일은 아니지만 코프와 마르쉐 사이의 첨예한 ‘대립’이 어떤 의미에서는 고생물학 발전에 어느 정도는 이바지했다고 인정할 수 밖에 없다. 비록 일부 내용들이 소홀한 것도 있지만 두 사람이 이룩한 업적은 실로 대단하다. 미시는 1,000개 이상의 척추동물화석과 500개 이상의 해설을 바탕으로 논문을 발표하였고, 코프는 38년 동안 1,400편의 과학논문과 글을 썼다.

화석은 어떻게 형성되나?

진흙에 남겨진 개구리의 발자국이나 들판에서 죽은 메뚜기의 시체는 대개가 보존되지 않는다. 이는 생물이나 그 흔적이 땅속에 묻히기 전에 이미 물리적으로나 화학적으로 파손되었기 때문이다. 화석화작용은 그야말로 아주 드물게 일어난다. “일반적으로 생명체가 신속히 매장될수록, 또 퇴적물에 단단하게 봉합될수록 화석으로 보존될 가능성은 더욱 높아진다.” 이와는 달리 산호초만큼은 아주 예외적이다. 왜냐하면 죽은 산호들의 뼈대 위에 새로운 암초물질이 자라면서 죽은 뼈대들이 화석화되고 암초 구조물을 이루도록 잘 보존해주는 역할을 하기 때문이다.

화석은 거의 예외없이 석회암, 셰일, 사암, 역암과 같은 퇴적암에서만 나타난다. 화석은 대부분의 암석이나 지층에서 거의 나타나지 않으며, 아주 일부지역에서만 풍부하게 나타난다. 드물게는 화석이 화산쇄설성 퇴적물 내에 포함되기도 하고, 화강암에서도 화석이 발견되는 아주 희귀한 경우도 있다.

화석화작용이 진행되는 동안, 시간의 흐름에 따라 변화가 종종 일어난다. 그 같은 변화는 시베리아 동토의 매머드 경우처럼 아주 변화가 미미한 경우도 있지만, 대개는 뼈화석이나 조개껍질 화석처럼 단단한 부위만 화석으로 남는다. 나무나 뼈와 같은 화석은 거의 아무런 변화 없이 그대로 보존되기도 한다. 때로는 생명체에 있었던 원래의 작은 ‘구멍’이 광물질로 채워지기도 하고, 어떤 경우들에는 원래의 조개, 뼈, 나무 등이 다른 광물질로 완전히 치환되기도 한다. 그러면 원래의 생명체에 있던 유기물질(조직)중에 있던 대부분의 수소, 산소, 질소가 사라져 버린다. 한편, 가끔은 유기물질이 얇은 탄소막(炭素膜)으로되어 인상(印象)이라는 형태로 남는 경우도 있다.

대부분의 많은 화석들은 본래의 상태대로 잘 보존되어 있지만, 일부는 그렇지 않은 것도 있고, 어떤 경우에는 이것이 정말 화석일까하고 의구심이 들 정도로 보존 상태가 엉망인 경우도 있다.

거짓 화석의 문제점

보통의 바위조각으로만 보이는 암석에서 다양한 종류의 화석을 찾아내는 고생물학자를 보면 그저 놀라울 뿐이다. 그러나 저자는 고생물학자의 일부 주장에 대해서는 약간의 회의(懷疑)를 가지고 있다. 화석에 대한 ‘숙련된 안목’도 없으면서 일부 고생물학자들을 비난한다는 이유 때문에 화석에 대하여 제기하는 의문점을 조금이라도 누그러뜨리지는 못할 것이다. 어떤 경우에는 암석에 나타난 특별한 형태가 진짜 화석인지 아닌지를 결정하는 것이 매우 어려울 때도 있다. 예를 들면 건조한 환경에 의해서 진흙에 생긴 작은 소용돌이 형태가 때로는 게의 한 부분으로 해석된 때도 있고, 폭풍 중에 물체가 이동하면서 생긴 끌린 자국이 벌레가 기어간 자국과 비슷할 수도 있고, 또 화학적으로 침전되어 장미꽃모양을 하는 황철광(pyrite)은 기포무늬를 남기기 때문에 해파리 화석으로 해석되기도 하고, 어떤 스폰지처럼 생긴 유기체(archeocyathids, 고배류)는 무기물의 결정화작용에 의해 형성된 것으로 밝혀졌다.

그래서 고생물학자들은 거짓이거나 진위가 의심스러운 화석들을 가리키기 위해서 거짓 화석(pseudo-fossil)과 의사 화석(擬似化石, dubio-fossil)이라는 용어를 사용한다. 그리고 권위있는 무척추동물의 고생물학에 관한 논고(Treatise on invertebrate Paleontology)에는 이미 출판물을 통해서 설명되고 ‘생물화석’으로 동정(同定)이 끝났지만, 대부분이 생물체에서 유래되지 않은 것 같이 보이는 산호, 조류, 균류, 해면동물, 달팽이 등 69종류를 설명하고 있다. 이와 같이 잘못 동정(同定)된 화석들은 아마도 특이한 퇴적환경 때문이다. 예를들면 브룩셀라카니오넨시스(Brooksella canyonensis)는 별모양의 균열이 있는 ‘화석’이다. 이것의 해석에 대한 변천과정을 보면 다음과 같다. (1)해파리의 몸통 화석, (2)무기물이 파열될 때 발생한 가스가 빠져나가면서 만들어진 모양을 뒤집어서 본 모습, 즉 무기물파열체의 역인상(逆印象) 흔적, (3)밀집압축으로 인한 생성물, (4)별모양의 급식관 흔적, (5)아마도 벌레에 의한 어떤 흔적 등이다. 그리고 우리는 이러한 여러 가지 예들을 무시해서도 안 되겠지만, 매우 가치 있는 귀중한 화석도 정말 많다는 것을 항상 명심해야 한다.

거짓 화석에 관한 문제는, 진화론자들이 가장 원시적이고도 단순한 생명체가 발견될 것이라고 기대되는 지질기록의 가장 밑바닥 지층에서 대단히 심각한 문제가 된다. 진화론자들은 이곳에서 가장 원시적이고 단순한 생명체의 형태가 나올 것이라고 기대한다. 실제로 몇몇 고생물학자들에게는 초기 생명체의 형태를 찾아야 한다는 생각이 그들에게 심한 강박관념으로 작용하였다. 그래서 전문 학술지에서는 아마도 그럴 것이라고 생각되는 예상 화석들을 소개하기도 하였다. 한편 다른 연구자들은 무기물의 침전이나 특수한 퇴적 조건에 의해서 형성되는 이러한 단순한 생명체의 외양을 모의실험으로 만들 수 있었다. 공 모양, 튜브 모양, 코일 모양 등 몇몇 특징적인 화석 형태들은 단순한 무기 화학적 실험에 의해 쉽게 재현될 수 있는 것이다. 가장 오래된 퇴적물, 즉 지질학자들이 시생대(始生代)의 지층이라고 생각하는 곳에서 출토된 화석들에 대한 대부분 주장의 진위여부를 가리기 위해서 고생물학자들이 상당한 관심을 기울이는 것은 그들 자신들의 양심과 신용에 대한 문제이다(표9.1을 볼 것). 이 분야의 대표적인 전문가인 쇼프(William Schopf)와 파커(Bonnie Packer)의 경우 28곳 이상의 시생대 지층에서 보고된 미화석(微化石)에 대해 검토한 후에, "사실상 최근 들어 모두가 의사(擬似) 화석 혹은 비(非) 화석, 즉 거짓 화석, 인공물, 오염된 것으로 재해석되고 있다."고 진술하였다. 또한 고생물학자인 코웬(Richard Cowen)도 "시생대의 세포 화석으로 주장되는 50개 이상에서 단지 몇 개만이 진짜 화석일 것이다."라고 했다. 하버드 대학의 부익(Roger Buick)도 호주의 노쓰 폴(North Pole, 북극처럼 황량하기 때문에 이러한 이름이 붙게 되었다.)지방에서 발견된 대부분의 원시 화석들을 확인하는 데 있어 상당한 문제점이 있다고 언급한다. “내가 그렇게 믿지 않았다면 결코 그렇게 보지 않았을 텐데…….”라는 지질학의 오랜 명언은 이 경우에 잘 적용될 것이다.

거짓 화석 문제는 크기가 수cm에서 수m이고 때로는 모양이 마운드나 파형, 미세한 엽리구조가 있는 퇴적물인 스트로마톨라이트(stromatolite)에 초점이 맞추어진다. 수중에서 스트로마톨라이트는 그 표면에 서식하는 미세 생명체나 침전 광물들의 얇은 매트가 층상의 구조를 이루면서 덧붙여져 형성된다. 따라서 스트로마톨라이트 화석이 생물학적으로 형성된 것인지, 아니면 지질학적 변형으로 미세한 침전물이 층층이 쌓이며 형성된 것인지에 관한 의문이 제기되고 있다. 퇴적학자인 긴스부르그(Robert Ginsburg)는 “스트로마톨라이트에 관한 모든 것에 대해서 정도의 차이는 있겠지만 아직도 여전히 논쟁 중이라”고 꼬집었다. 스트로마톨라이트 전문가인 호프만(Paul Hoffman)은 “오랫동안 스트로마톨라이트를 전공해 온 지질학자들의 뇌리에서 떠나지 않는 생각은 스트로마톨라이트가 아마도 생명체에서 기원되지 않았을 수도 있다는 생각이다”라고 언급한다. 그는 그림 9.2와 같이 미서부 텍사스지역의 페름기시대 ‘조류성(藻類性) 피졸라이트’(pisolite, 콩 크기이며 층 구조를 가진 구형 암석)의 예를 들고 있다. 고생물학자들이 처음에는 피졸라이트가 스트로마톨라이트와 비슷하게 생물학적인 원인으로 형성되었다고 생각하였으나, 이것은 후에 화학적 침전에 의해 형성된 것으로 밝혀졌다. 일례로 20년 동안 미국 스미스소니언박물관 관장이었으며 저명한 고생물학자인 왈컷(Charles Walcott)은 5개의 새로운 속(屬)과 8개의 새로운 종(種) 스트로마톨라이트를 생물학적으로 형성된 것으로 기술했으나, 후에 한 학자에 의해서 비생물학적으로 형성된 것으로 정정 해석된 일이 있다. 심지어 현재 형성되고 있는 ‘스트로마톨라이트’조차도 수수께끼이다. 연구원들은 최근 스칸디나비아 지방의 여러 지역에서 발견된 상당한 수의 스트로마톨라이트를 두고 비생물학적 기원에 의한 것으로 다시 기술하였다. 그러나 여전히 살아있다는 것을 의심할 수 없는 분명한 스트로마톨라이트가 지구상에 풍부하게 존재하고 있다.

지질 주상도

지질 주상도는 지각(地殼)에 있는 일련의 암석들이 순서대로 쌓여 완전한 연속성을 가진 것으로 간주하여 나타낸 연속적인 지층을 말한다. 이는 지도와 비슷한 개념이다. 그러므로 가장 오래된 지층이 가장 아래층을 이루게 된다. 즉 애리조나주 그랜드 캐니언(그림13.1)에서 볼 수 있듯이 지층이 상․하 방향으로 겹겹이, 그리고 얇은 것에서 꽤 두꺼운 것까지 다양하게 쌓여있는 것으로 생각하면 된다. 그랜드 캐니언에서는 지층칼럼의 하부에 속한 일부분만이 나타난다. 지질 주상도를 크게 나누어 각각의 주요 지층에 해당되는 명칭들은 표9.1의 왼쪽에 기술되어 있다. 주요 지층들 중 상당 부분이 많은 지역에서 발견되고는 있지만 지구상의 어디에서도 모든 지층들이 완전하게 순서대로 쌓여있는 곳은 없다. 따라서 지질학자들은 여러 지역에서 얻은 자료를 서로 대비하여 복합적으로 지층 순서를 구성한다. 지질학적 층서를 해석함에 있어서 작은 변동은 있을 수 있겠지만 일반적인 배열순서는 신뢰할 만하다. 지층 간의 상세한 대비는 지층 내에 포함된 화석에 주로 의존하고, 때로는 지층을 구성하는 암석의 종류를 참고하기도 한다. 그런데 한편으로는 전체적인 층서의 상황파악은 방사성연대측정법과 화석층의 상호 관계에 의존한다. 이러한 지층의 대비는 층서파악에 큰 기여를 하지만, 때로는 상당히 미흡한 면도 있다. 물론 아래에 있는 지층이 보다 먼저 퇴적되고 위에 있는 지층이 나중에 퇴적된 것임에는 틀림없다.

지질 주상도에서 발견된 화석들의 순서는 과거의 생명에 관련된 해석에 결정적인 역할을 한다. 우리는 화석을 통해 화석 생명체가 살았던 환경과 그 생명체의 기원에 관한 단서를 얻을 수 있다. 창조론자들의 주장대로 연대가 수천 년으로 나오든지 혹은 진화론자들의 주장처럼 수십억 년으로 나오든지 간에 시간의 범위와 화석의 연대는 우리에게 생명의 기원에 대한 보다 넓은 전체적인 구도를 갖게 해준다.

지질 주상도에서의 맛보기 여행

화석을 찾아 탐사하다 보면 지층마다 특이한 화석들을 발견하게 된다. 그래서 지층이 달라지면 출토되는 화석의 종류도 달라진다. 표9.1에서는 지질 주상도에서 발견되는 주요 생물 화석의 종류들을 간략하게 나열하였고, 그림10.1에서는 지질 주상도에서 발견되는 주요 화석 형태의 분포를 나타내었다. 본서를 읽다가 지질학적 용어나 지질 주상도의 배열순서에 관하여 의문이 생길 때는 표9.1과 그림10.1을 참고하면 도움이 될 것이다. 지질 주상도에서 선캄브리아기의 은생이언과 그 위로 캄브리아기로 이어지는 현생이언의 2개의 중요 분류단위 사이에 존재하는 큰 차이점은 아무리 강조하여도 지나치지 않다. 수 세기 동안 아무도 선캄브리아기에서 화석을 찾아내지 못하였다. 그러나 바로 그 위의 캄브리아기 지층에서는 수천 개 이상의 화석들이 나타난다. 최근 연구자들이 선캄브리아기 화석들에 대해서 상당히 기록하고 있지만 그 위의 캄브리아기 화석의 다양함과 풍부함과는 여전히 커다란 차이가 있다. 지구상의 생명의 역사에 관한 어떠한 모델에서도 반드시 이와 같이 뚜렷한 차이점을 고려해야 할 것이다.

맨 아래의 시생대에서 최초로 진화된 생명형태를 찾기 위한 진화론자들의 연구는 남아프리카의 스와질란드누층군의 퇴적물과 호주의 노스 폴(North Pole) 지역 근처의 와라우나(Warrawoona)층군을 집중 조사해 왔다. 두 지층은 약 35억 년 정도 된 지층으로 간주된다. 두 지역 모두에서 작은 사상체(絲狀體) 모양의 화석들을 발견할 수 있었다. 그것들이 실제 생명체일 가능성 때문에 상당한 주목을 받고 있고, 몇몇 진화론자들은 그 화석들이 최초의 생명체라 생각하고 있다.

선캄브리아기 상부(후기)에 해당되는 원생대에서는 상대적으로 풍부한 스트로마톨라이트가 발견된다. 여기서 우리는 미국 오대호 지역의 건플린트 처트(Gunflint Chert)에 대하여 언급하지 않을 수 없다. 원생대 하부의 처트에는 요즈음 남조류의 링비아(Lyngbya)속, 오씰라토리아(Oscillatoria)속과 아주 비슷한 사상체 모양의 화석들이 잘 보존되어 있다.

아크리타치(acritarchs)라 불리는 특수한 구형의 화석들이 원생대의 상부에서 발견된다. 직경 0.05mm정도의 크기로서 조류 낭포의 형태라고 여겨진다. 그것들은 층의 상부로 올라갈수록 크기가 커지고 종류도 다양해진다. 일부 동의하지 않는 학자들도 있긴 하지만 고생물학자들은 아크리타치가 세포 안에 핵을 지니고 있기 때문에, 보다 발전된 생명체인 진핵생물로 간주한다. 진핵생물은 극히 작은 아메바로부터 뉴질랜드의 거대한 카우리 나무에 이르기까지 대부분의 생명체가 여기에 속한다. 진화론자들은 대조적으로 세포 안에 핵이 없는(원핵) 세균(bacteria)이 진핵 생물보다 일찍 진화된 것으로 여긴다. 유연 관계를 알지 못하는 작은 꽃병 모양의 물체(0.07mm)를 포함하여 원생대에서 여러 미세화석 형태들이 기술되어 왔다.

캄브리아기에 아주 가깝운 원생대의 상부에 이르면 우리는 특히 호주와 러시아에서 ‘에디아카라’(Ediacara)라고 하는 특이한 모양의 다핵 세포 동물군이 발견된다. 어떤 것들은 양치류, 벌레, 살달린 바퀴 모양 등과 비슷하기도 하지만 이미 알려진 어떤 생명체와도 관련이 없고 닮은 데도 없다. 이 아래의 하부층에서는 이들보다 더 발달된 어떤 (다세포) 동물들이 보이지 않는다. 다만 조류(藻類)와 관련되었을 것이라 생각되는 단순하고도 때로는 구분이 잘 안 되는 형태로만 약간씩 보일 뿐이다.

선캄브리아기 화석을 확인하는 데에는 문제점들이 다소 있음에도 불구하고, 의심할 바 없이 좋은 화석들을 만나기도 한다. 이러한 화석들 중에는 선캄브리아기 상부(원생대)에서 산출되는 건플린트 쳐트층(層)의 남조류, 아크리타치(acritarchs), 비터 스프링스층(層)의 남조류, 에디아카라 동물군이다. 또 다소 의심스럽기는 하지만 여기에 하부 선캄브리아기인 시생대에 속하는 아프리카 피그 트리(FigTree)와 호주의 노쓰 폴(NorthPole) 지역에서 발견되는 사상체 형태도 포함시킬 수 있다.

거의 황무지나 다름없는 선캄브리아기 바로 위의 지층부터는 대부분의 주요 형태 동물들이 갑작스럽게 출현한다(표9.1과 그림10.1 참조). 과학자들은 이 갑작스러운 변화를 ‘캄브리아기 대폭발’이라 한다. 분류체계상으로 보면 약 30∼40개, 또는 그 이상의 동물문(動物門)이 지질 주상도의 이 부분에서 갑자기 나타나고 있다. 이 지층 위로는 어떤 새로운 생명체의 기본 형태도 사실상 나타나지 않는다. 이와 같은 갑작스러운 생명체의 출현은 생명이 오랜 기간 동안 점진적으로 발달하였다는 진화 과정에 중대한 도전이 되고 있다.

우리는 캐나다 로키산맥의 유명한 캄브리아기 버제스셰일(Burgess Shale)층에서 채취한 73,000개 이상의 흥미 진진한 화석들에 관하여 언급하지 않을 수 없다. 이와 비슷한 형태의 화석들이 중국과 그린란드에서도 발견되었다. 이곳에서 발견되는 크고 부드러운 생물체 화석들은 뛰어난 보존 상태로 인해 더욱 유명하다. 어떤 화석들은 너무나 독특하기 때문에 이러한 동물들까지도 포함시킬 수 있는 새로운 동물문(門)들을 분류체계에 추가시키자고 제안하는 학자들까지 있었다. 어떤 한 생명체는 할루시게니아(Hallucigenia, 환각이라는 뜻)라는 학명이 딱 맞을 정도로 당황케하는 생명체도 있다. 과학자들은 처음에는 몸체 위로 촉수들이 있고, 일곱 쌍의 가시 모양의 돌기로 걸어다니는 기다란 형태로 복원하여 그렸다(그림9.3). 이와는 반대로 가시 모양의 돌기가 위로 향했을 것이라고 주장하는 학자도 있다. 어쩌면 가시모양의 돌기가 없고 둥근 돌출부 형태의 다리를 가진 유조 동물(有爪 動物)과 관련이 있는지도 모른다. 또는 이보다 더 큰 동물의 일부분일 것이라는 주장도 있다.

양치류, 벌레 같은 여러 다양한 육상동․식물들이 캄브리아기 대폭발 바로 위의 지층에서 출현된다. 포유동물은 하부 중생대 지층에서 처음 등장한다. 반면에 현화식물은 상부 중생대 지층에서 출현한다. 파충류는 중생대에서 우세하고, 반면에 포유동물과 현화 식물은 신생대를 독점한다. 일반적으로 해양생물은 하부 고생대에서 번성한다. 반면에 육상생물은 그 이상의 지층에서 뚜렷하게 나타난다. 우리는 지질학적으로 추정된 시간눈금에서 마지막 1/10,000이 될 때까지 확실하고도 믿을만한 인간의 화석은 발견되지 않는다. 물고기, 사람처럼 등뼈가 있는 동물을 포함하는 척삭동물문(脊索動物門, Chordata)에 속하는 여러 동물들의 산출 위치에 특별한 관심을 갖게 된다. 이러한 척추동물은 상부 지층으로 올라갈수록 일반적으로 복잡성이 증가하는 것으로 나타난다. 많은 학자들은 이를 두고 진화의 좋은 증거라고 보았다. 다음 장에서는 이에 대한 대안(代案)설명을 살펴볼 것이다.

현생 이언에서는 여러 번에 걸쳐 생명체의 대량 멸절이 나타난다. 대량 멸절은 화석의 대부분을 차지하는 생물이 그 위 지층에서부터는 더 이상 존재하지 않는 경우를 의미한다. 공룡의 멸종은 논란의 여지가 있지만 집단 멸종의 대표적인 예에 속한다. 큼직큼직한 주요 멸절은 캄브리아기, 오르도비스기, 데본기, 페름기, 트라이아기와 백악기의 상부에서, 그리고 제3기의 중반에서 발생했다. 과학자들은 그 원인으로 홍수, 화산 같은 지구 내적인 원인과 거대한 운석의 충돌과 같은 지구 외적인 원인을 들고 있다. 원인이 무엇이었든지 간에 화석기록은 과거에 중대한 대격변이 있었음을 입증하고 있다.

화석의 기원을 둘러싼 혼란

수 세기 전만 하더라도 생명체를 닮은 화석과 예컨대 큰 무기 결정질과 같은 암석에서 발견되는 독특한 형태를 구분하려는 시도가 거의 없었다. 당시의 사람들은 이것들 모두가 어떤 액체가 응축되거나 특별한 힘이나 영의 작용으로 생성되었다고 믿었다. 그 후 17세기 후반에 이르러서야 화석이 유기물(생물)로부터 기원이 되었는지 아니면 무기물(무생물)로부터 기원되었는지에 대하여 논쟁이 집중되었다.

시간이 지남에 따라 성서적 홍수에 관한 의문점들이 화석을 둘러싼 논쟁에 개입되기 시작하였다. 학자들은 일반적으로 홍수가 수천 년 전에 일어났었으며, 이로 말미암아 화석이 생성하게 된 주요 사건이라고 생각하였다. 이에 대해 일부 학자들은, 홍수와 같은 사건이 각 지층에 어떻게 화석들을 현재 우리가 볼 수 있는 것처럼 분류시켜 놓을 수 있었는지에 대하여 의문을 제기했다. 많은 사상가들은 화석의 분급은 밀도의 차이(무거운 화석이 더 깊이 가라앉는다)에 의해서 일어났다고 제안하였다. 또 다른 사람들은 왜 어떤 화석들은 이제까지 알려진 생명체들과 전혀 다른 형태를 지녔는가하는 의문을 제기했다. 또 다른 사람들은 정말로 유럽의 알프스를 덮을 정도로 홍수의 물이 창일하였는지 궁금하게 생각했다. 이는 그 당시에는 홍수 후에 거대한 산들이 융기되었다는 생각이 아직 호평을 받지 못했기 때문이다. 그럼에도 불구하고 18세기 중엽의 사람들은 성서적 홍수가 역사적 사건이었고, 화석은 이러한 홍수에 의해 파묻힌 과거생명체들의 유해로 넓게 받아들였다.

19세기에 이르러서 근본적인 관심은 화석자체의 기원으로부터 화석을 낳게 한 생명체들의 기원이 어디서 비롯되었는가로 바뀌게 되었다. 암석의 형성과 진화에 의한 생명의 발달에 오랜 기간이 소요되었다는 개념은 화석의 해석과 관련된 많은 의문을 자아내게 하였다. 과연 화석들은 창세기에 기술된 홍수의 결과인가, 아니면 수백만 년에 걸친 진화의 결과인가? 우리는 다음의 두 장에 걸쳐 화석의 기원에 관한 두 관점들에 대하여 자세히 살펴볼 것이다.

결론

화석은 우리의 호기심을 사로잡으면서 생명의 기원과 그 역사에 관해 많은 것을 시사해 준다. 또한 화석을 어떻게 해석하느냐에 따라 창조인가, 진화인가라는 의문을 해결할 수 있는 열쇠와도 깊이 관련되어 있다. 즉 화석은 과학과 성서간 논쟁의 핵심에 가까이 있다.

화석 연구는 한번 해볼 만한 일이기도 하며, 또 중요한 논쟁으로 점철되어 있다. 그러나 화석 연구에는 세심한 주의가 필요하다. 왜냐하면 일부 화석들은 잘 보존되어 있는가하면, 어떤 화석들은 부분적으로 또는 상당부분이 파손되어 있어서 검증하기조차 어려운 것도 있고, 또 어떤 것들은 정말 화석인지 확신할 수 없는 것들도 있기 때문이다.

지질 주상도의 아래 부분에는 비교적 단순한 생명체들이 있다. 대부분의 동물형태들은 ‘캄브리아기 대폭발’에 의해서 갑자기 출현하며, 이후의 암석층에서는 다양한 형태의 식물들, 파충류, 포유류, 현화식물 등이 나타난다.

수 세기에 걸쳐서 고대 철학자들은 화석의 기원에 대한 여러가지 개념들을 숙고하였다. 일부는 화석이 액체의 응축작용에 의해 생성되었다고 주장하였다. 한편 혹자들은 화석이 진화 중인 생명체들의 잔해라고 간주하였지만, 반면에 많은 사람들은 성경에 기록된 대홍수에 의해서 매몰된 생명체라고 믿었다.

제10장 지질 주상도과 창조

보려는 욕구를 가진 자들에게는 충분한 빛이 있고, 그 반대의 경향을 가진 자들에게는 넉넉한 어두움이 있다. -파스칼-

창조와 진화라는 두 관점의 차이는 극과 극을 달리고 있다. 창조론은 수천년 전 하나님에 의한 생명의 기원(起源)과 뒤이어 창세기에 기록된 대홍수로 피조물이 멸망되었음을 제시한다. 창조 이전에는 생명체가 존재하지 않았기 때문에 모든 화석기록은 창조 이후에 이루어졌다는 것이다. 한편 진화론은 수십억년 전에 생명이 자연적으로 발생되고, 비교적 최근에 일어난 인간의 진화를 포함하여 모든 생명은 점진적으로 발달(진화)되어 온 것이라고 주장한다. 이러한 두 주장에 대해서 화석 기록은 어떤 견해가 옳은지를 판단해 줄 많은 증거들을 갖고 있다.

창조론자들과 진화론자들은 화석 기록을 서로 상반된 관점에서 바라본다. 진화론자들은 화석기록이 생명체의 점진적인 발달을 나타내는 것으로 보는 반면에, 창조론자들은 홍수 때의 갑작스런 매몰의 기록으로 본다. 즉 같은 화석기록을 놓고, 전자는 진화론적인 발달의 기록으로, 후자는 갑작스런 파멸의 기록으로, 서로 달리 해석하고 있다. 따라서 각각의 해석을 평가하기 위해서는 두 관점 모두를 기억해둘 할 필요가 있다.

본장에서 우리는 지질 주상도에 대한 창조론의 주요 견해를 살펴보고, 아울러 진화론적인 시각과도 비교하여 볼 것이다.

화석 순서와 창조

진화론자들은 화석기록이야말로 진화론을 가장 강력하게 증명할 수 있는 무기라고 생각한다. 의심할 바 없이, 지질 주상도의 아래에서 위로 올라가면서 생명체들의 복잡도가 증가하는 경향을 볼 수 없었다면 많은 진화론자들은 진화에 대한 신념을 포기했을 것이다. 또한 지층마다 각 지층의 고유한 화석이 나타나지만 않았더라도 그랬을 것이다. 여러 화석종들은 어떤 이들이 홍수 중에 발생했을 것이라고 생각하는 것과는 달리 전혀 섞이지 않았다. 더구나 지질 주상도의 현생 이언에서도 아래에서 위로 올라갈수록 뱀이나 염소같은 등뼈가 있는 척추동물 내에서조차도 복잡도가 증가하는 것을 보게 된다. 가장 먼저 나타나는 척추동물은 물고기이고, 이어서 양서류, 파충류, 포유류, 조류가 나타난다. 이것은 무언가 점점 진보되었다고하는 일반적인 경향을 반영한다. 척추동물은 작고, 또 살아있는 전체 생물종의 약 3%를 차지한다. 그렇지만 우리에게는 가장 친숙한 동물들이다. 많은 이들은 이 같은 자료가 진화의 좋은 증거라고 생각한다. 그러나 이에 뒤지지 않는 다른 설명도 분명 존재하는 것이다. 척추동물을 제외한 나머지 생물들(세균, 원생생물, 무척추동물, 그리고 식물들)은 이러한 진화론의 순서와는 잘 맞지 않는다.

어떤 지역에서는 더 오래된 화석과 암석들이 이보다 덜 오래된 화석과 암석 위에 거꾸로 놓여있는 경우가 있는데, 창조론들 중에는 지층의 순서가 맞지 않는 이러한 경우를 지적하면서 지질 주상도의 도전에 대응하려고 노력한다. 때로는 그와 같은 변칙적이고 비정상적인 것을 이유로 지질 주상도이라는 전체개념은 무의미하다고 주장한다. 20세기 초반의 창조론의 선두주자였던 프라이스(George McCready Price)는 이러한 관점을 옹호했고, 그 외의 많은 창조론자들이 이에 동조하였다. 순서가 어긋난 화석이나 지층의 대표적인 예로는 몬태나주와 캐나다의 루이스오버스러스트(Lewis overthrust), 와이오밍주 하트 마운트 지역의 스러스트 암상(巖床), 스위스의 마테호른을 들 수 있다. 루이스오버스러스트의 경우, 지질학적인 표준연대설명에 의하면 선캄브리아기의 암석들이 약 9억 년 후에 생성된 백악기 지층 위에 얹혀 있다. 이는 지질학적 힘이 오래된 지층을 서쪽으로부터 약 50∼65km 정도 수평으로 밀어부쳐서 결국 그보다 생성연대가 낮은 백악기 지층 위로 올라간 것으로 여겨진다. 일부 창조론자들은 이러한 오버스러스트(충상단층)작용의 증거를 부인하고 지질 주상도의 타당성 자체를 부정하기도 한다. 그 동안 충상단층의 접촉지대에 대한 잘못된 검증과 이에 대한 재해석을 둘러싸고 격렬한 논쟁이 진행되었다. 필자도 루이스오버스러스트 접촉지대를 조사해 보았는데, 그곳 암석에 패인 흠과 긁힌 자국을 볼 때 이곳에는 적어도 어떤 층상단층 작용이 있었음을 알 수 있었다.

순서가 뒤바뀐 화석이 나타나는 대표적인 장소들은 대개 지각변동의 증거가 상당히 있고, 종종 단층을 포함하는 산악지역에 해당됨을 주목해 볼 필요가 있다. 더욱이 산악 지역 대부분의 장소에서, 그리고 넓게 펼쳐지고 덜 변동된 평평한 대륙 부분들에서는 일반적으로 화석들이 일관된 순서를 띠고 나타난다는 것은 더욱 눈여겨 볼 필요가 있고 상당히 중요하다. 이와 같은 일반적 형태를 무시해서는 안 되며 지질 주상도에서의 화석의 전반적인 순서는 믿을만한 것으로 보인다. 필자는 이러한 전제에서 설명해 나갈 것이다.

지각의 깊은 암석 속의 생명체

때때로 선캄브리아기(시생대와 원생대; 그림10.1, 표9.1)라고 불리는 지질 주상도의 가장 아랫 부분은 지하의 매우 깊은 곳에 위치한다. 그러나 융기와 침식에 의해서 이들이 지표로 노출되기도 한다. 또 수 km 깊이까지 도달할 수 있는 유정 시추 기술로 표본을 얻기도 한다. 지난 수십년간 고생물학자들은 이 하부층 암석에 화석이 거의 없다는 점을 주목하였다. 약간씩 발견되어도 아주 단순한 생명체였다. 여기에 하나의 예외가 있는데, 이것은 좀 더 복잡한 에디아카라 동물군 화석이었다. 이 화석들은 캄브리아기 화석들과 아주 가까운 위치(그림10.1)에 있을 뿐 아니라 캄브리아기 화석과도 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다. 본서의 목적에 따라 이것들을 현생이언(캄브리아기에서 최근까지) 화석과 함께 생각해보려고 한다. 그러나 지질 주상도의 더 아래 부분에서 발견되는 더욱 단순한 생명체는 어떻게 된 것인가? 이들은 보다 복잡한 형태로 진화해 가는 과정 중에 있는 초기 형태의 생명체를 나타내는 것은 아닌가? 창조론자들은 이러한 문제로 진화 사상을 조금도 받아들일 필요가 없다. 왜냐하면 땅 속 깊은 곳의 암석에서는 요즈음도 단순한 형태의 생명체가 존재하며 또한 거기서 쉽게 화석이 될 수 있기 때문이다.

육상의 동물과 식물뿐만 아니라 해양의 플랑크톤, 물고기, 그리고 고래들을 우리 모두는 잘 알고 있다. 그러나 땅속 깊은 곳에 있는 암석이 생명의 새로운 존재 영역으로 떠오르고 있다. 지각의 암석, 특히 깊은 곳에 위치한 암석은 비교적 도달하기가 쉽지 않다. ‘보지 않으면 멀어진다’(Out of sight, out of mind)는 속담은 여기에 잘 적용된다. 비록 수십년 전부터 깊이 위치한 암석 내에 존재하는 몇몇 생명체가 알려지기는 하였지만 최근에 이르러 이 숨겨진 생물영역에 대하여 과학자들이 관심을 가지는 것은 새삼스런 일이 아니다.

세균, 벌레, 곤충의 유충 등이 지표층 1m 내에 풍부하다는 사실은 이미 오래 전부터 알려졌다. 조금씩 아래로 깊이 내려감에 따라 생명체의 수가 극적으로 감소하지만, 매우 깊은 지역에도 다수의 생명체가 존재한다. 이처럼 깊은 위치에서도 생존하는 유일한 생물종은 다양한 미생물들이다. 이러한 예는 많이 있다. 황환원세균(sulfur-reducing bacteria)은 아제르바이잔공화국(구소련 남부의 연방국) 바쿠(Baku)지역의 지하 800∼1000m 깊이의 대수층(물을 함유하는 다공질 퇴적층)에 많이 존재한다. 이 세균은 유정굴착 공사때 나오는 물을 분홍색으로 변색시켰다. 한 유정에서는 여섯 달 동안 하루 약 5000리터의 분홍색 물을 뿜어올리기도 했다. 또한 독일에 있는 지하 400m의 얇은 석탄층에는 석탄 1g당 약 1000마리의 세균이 잠복하고 있었다. 미국 북서부의 매디슨석회암 지대의 지하 1km이상 되는 지하수에서도 이와 같은 수의 세균들이 발견되었다.

사우스캐롤라이나주에서는 500m 이상의 깊이로 관정 3개를 시추하여 광범위한 연구가 진행되고 있다. 연구자들은 일반적으로 1g의 퇴적물에서 10만∼1억개의 세균을 발견하였고 여기서 4,500 종 이상의 변종들을 분리하였다. 대수층 사이에 있으면서 투수성이 떨어지는 진흙 퇴적층에서는 세균의 수가 상당히 감소하는데, 보통 g당 1,000마리도 되지 않는다. 이곳에서 원생동물(원생생물계로 분류되는 주로 단세포동물)과 곰팡이(균계)도 발견되지만 세균보다는 밀도가 훨씬 떨어진다. 원생동물과 박테리아는 다른 곳의 깊은 지하퇴적물에서도 많이 나타난다. 이들은 놀랍게도 사우스캐롤라이나주에서는 성장에 빛을 필요로 하는, 살아있는 실모양의 녹조류가 지하 210m 깊이에까지 여러 번 나타난다. 그 깊은 곳에서도 살 수 있는 것은 아마도 지표와 어떤 연결통로가 있거나 혹은 조류의 매우 끈질긴 생명력이라고 과학자들은 설명한다. 또 다른 연구에서는 지하 405m 깊이에 살고있는 세균에 기생하는 바이러스를 발견하기도 하였다.

미생물들은 아마도 모든 퇴적암에 존재하고 대수층에서 가장 풍부한 것 같다. 심지어 화강암에서도 발견된 적이 있다. 골드(Thomas Gold)는 스웨덴의 실얀(Siljan)지역의 직경 44km 크기의 운석구덩이에서 유정시추탐사를 하면서 6km 깊이에서도 미생물들이 활동한 증거를 얻었다. 더구나 같은 지역에서 4km이상 되는 깊이에서 여러 계통의 세균의 존재를 보고했다. 심지어는 그는 지하 암석 내에 살아있는 생명체가 차지하는 부피는 지표 위의 생물들이 차지하고 있는 양에 못지않게 많다고까지 주장하였다. 지하의 암석층의 두께를 고려하면 지하에도 엄청난 생명체가 있다고 보아야 할 것이다.

암석 내에서의 미생물의 생존 가능성은 광물 입자와 입자 사이의 좁은 틈에서도 살 수 있을 정도로 이들의 크기가 아주 작기 때문이다. 세균은 보통 직경 약 1/1,000 mm 정도이다. 원생동물, 조류, 곰팡이, 남조 세균(광합성 하는 세균)은 세균보다 10배에서 100배 정도 크긴 하지만, 모래처럼 거친 퇴적물의 입자들 사이의 간격에는 넉넉하다. 습기는 세균의 생존에는 필수적이지만, 물은 보통 1km 이내의 깊이에서 때로는 이보다 더 깊은 곳에서도 얻어질 수 있다. 따라서 대수층에 있는 물의 느린 수평, 수직운동은 활동성이 적은 미생물에게는 더 유익하다.

지하 깊은 곳에서 발견되는 다양한 미생물은 특이 환경에서도 생존할 수 있는 많은 생화학적 체계를 지니고 있다. 어떤 것들은 150ﾟC 이상의 온도에서도 살아남는 것으로 여겨지지만, 여기에는 논란의 여지가 있다. 많은 생명체들이 산소를 필요로 하지만 일부는 산소가 있으면 오히려 살 수 없다. 또 일부는 산소가 있건 없건 살 수 있다. 산소가 함유되지 않은 광석 덩어리들은 드물지 않지만, 이것들이 출토되는 깊이 정도의 물에는 상당한 양의 산호가 함유되어 있다. 생물들은 유기 화합물이나 무기 화합물로부터 에너지를 얻는다.

이상에서 예전에는 알려지지 않았던 생명의 세계가 암석에도 존재하는 것이 명백하다. 아쉽게도 이 ‘숨어있는’ 생명체에 접근하기란 쉽지 않다. 하지만 이들의 존재는 지하 깊은 암석들에서 발견되는 미생물의 화석 기록에 대하여 재미있는 의문을 제기한다.

깊은 암석 내의 생명체와 창조

우리는 때로 어떤 자료를 한 가지 이상의 방법으로 해석할 수 있다. 지하 깊은 곳에 위치한 암석에서 발견되는 생명체들의 화석이 단순한 형태에서 보다 발전된 형태로 진화해가는 초기의 생명 형태를 대표한다는 가정이 그 해석의 하나라면, 다른 하나는 최근의 발견을 통해서 보면 그러한 생명체들이 옛날부터 깊은 암석들에서 정상적으로 살고 있었거나 혹은 깊게 스며들어간 생명체들을 나타낸다는 가정이다. 오늘날 지하 깊은 곳의 암석속에서도 생명이 존재하는 것이 증명되었기 때문에, 선캄브리아기의 단순한 단세포 화석들이 진화의 증거라고 간주하기 전에 과연 그럴까 하고 한 번 더 고려해 볼 필요가 있다. 실 모양의 살아있는 조류(藻類)가 이처럼 깊은 곳의 암석에서 발견된다는 사실은 실 모양의 화석들을 이룬 이들 생명체들의 역사가 35억 년 정도 되었음을 나타낼 수도 있는 것이다. 한편으로는 대격변과 같은 창세기의 대홍수로 인해서 표층수가 깊은 곳은 암석 속으로 스며들거나 혹은 암석들의 깨어진 틈새로 들어갈 때 미세한 조류(潮流)들이 침투되었을 수도 있다.

스트로마톨라이트 또한 땅속 깊은 곳의 암석에서 산출된다. 이 화석에 대한 해석은 창조론이나 진화론적 관점 모두가 확실하지 않다. 스트로마톨라이트는 생명의 초기진화 시나리오(표 9.1)에서 매우 중요한 부분을 차지하지만 땅속 깊이 위치한 암석에서 발견되는 상당수 화석처럼 과연 진짜 화석인지 의심스럽다. 어떤 과학자들은 과거의 스트로마톨라이트라고 널리 인정되었던 표본들이 실상은 침전(沈澱)과 부드러운 퇴적물의 변형(變形)이라고 재해석한다. 하버드의 고식물학자인 놀(A.H.Knoll)은 “초기시생대의 어떤 스트로마톨라이트도 미화석(微化石)을 포함한다는 말은 없었다. 따라서 무생물학적 기원이라는 다른 제안도 고려되어야 한다”고 지적한다.

깊은 곳에 위치한 암석 속의 스트로마톨라이트 화석에 대한 올바른 확인은 생명의 기원과 관련하여 매우 중요한 문제이다. 산호초와 같이 암석의 빈 공간에서 활동 중인 살아있는 스트로마톨라이트에 대한 최근의 발견은 스트로마톨라이트의 실제 연령 측정을 까다롭게 만들고 있다. 이와 같은 특이한 스트로마톨라이트 퇴적물을 엔도스트로마톨라이트(endostromatolite)라고 부른다. 에너지원으로 빛을 필요로 하지 않는 세균이 엔도스트로마톨라이트 위에 퇴적물의 축적을 촉진시킨다. 벨기에 리에주대학의 생퇴적학자(生堆積學者)인 클로드몽띠(Claude Monty)는 엔도스트로마톨라이트는 적어도 3km 깊이에 위치한 암석내 빈틈에서도 형성될 수 있다고 제안하였다. 이럴 경우 깊은 암석의 빈틈에서 자라는 일부 스트로마톨라이트가 최근 생성된 엔도스트로마톨라이트일지 아닐지 의문이 생기게 된다. 스트로마톨라이트에 대한 우리의 지식이 아직 부족하여 이 문제에 대한 명확한 결론을 내릴 수는 없다.

깊은 암석에서 얻어지는 생명의 초기진화의 증거라고 하는 것은 이러한 해석방법 말고도 또 다르게 얼마든지 해석될 수 있다. 이와 관련해서는 3가지 요인을 주의 깊게 고려해야 한다. 즉 (1)단순한 미세화석의 형태들에 대한 검증 방법의 타당성 문제, (2)화석화된 생명형태가 진화의 초기단계라기보다는 암석에 살다가 또는 그 뒤에 화석화된 생명체를 나타낼 수도 있다는 사실, (3)지표의 미세생명체들이 특히 대격변 동안에 지하의 깊은 암석으로 유입(침투)되었을 가능성 등이다.

창조와 현생이언의 화석 배열

선캄브리아기에 해당되는 지질 주상도의 하부에서 발견되는 의문투성이의 미세화석들과는 달리, 현생이언(캄브리아기에서 최근까지)이라 불리는 지질 주상도(그림10.1, 표9.1참고)에 보존상태가 양호한 화석들이 상대적으로 많다는 사실은 이것을 또 다른 측면에서 해석하고 설명할 수 있는 기본틀을 제공한다.

앞에서 이미 언급했듯이 여기서도 일단 지질 주상도의 하부에서 상부로 올라가면서 보면 화석의 다양성이 증가하는 의미에 대하여 살펴보고자 한다. 창조론자들은 이를 설명하기 위하여 다른 여러가지 대안을 제시한다. 여기에는 (1) 운동성 (2) 부유성 (3)생태 분포 등에 의한 분급 내지는 분류도 포함된다. 대홍수 모델은 어느 정도는 위의 세 요인 모두가 영향을 끼쳤다고 본다. 어떤 한 가지 요인만이 존재할 수도 없고 화석배열의 유일한 원인이 될 수 없다. 의심할 바 없이 여러 다른 요인들이 복합적으로 작용되었을 것이다. 우리는 자료가 별로 없고 과거에 단 한 번밖에 없었던 복합적인 사건을 다루기 때문에 이에 대한 설명은 어쩔 수 없이 추측일 수밖에 없다는 점을 염두에 두어야 할 것이다.

운동성 요인

운동성에 의한 분급은 전 지구적인 홍수로 점점 높아지는 수위로 물을 피하려 했던 동물들에 적용될 것이다. 하나의 예를 들면, 새들의 화석은 거의 남아있지 않다. 잘 보존된 조류(鳥類)의 화석은 쥐라기 이전 지층에서는 아직 발견되지 않는다. 홍수가 있었던 수개월 동안 새들이 부드러운 퇴적층에는 단지 발자국만 남기며 보다 높은 지역으로 점차 홍수를 피하여 이동해 갔음을 생각해 볼 수 있다. 이것은 양호한 ‘조류의 뼈’ 화석들이 발견되는 그 아래의 지층인 트라이아스기에서 새들의 발자국 흔적화석이 상대적으로 풍부한 것을 보아서도 잘 알 수 있다. 마찬가지로 양서류와 파충류의 화석이 발견되는 지층 바로 그 아래의 지층들에서 이들의 발자국 화석이 잘 발견된다.

몸집이 큰 육상동물들은 홍수 기간 동안 작은 동물들보다 높은 지역으로 더 잘 도망할 수 있었을 것으로 추측할 수 있다. 어쩌면 이 상황이 “생물들은 진화가 진행될수록 몸집이 커지는 경향이 있다”는 ‘코프의 법칙’의 근거가 되었을 것이다. 이 법칙은 지질 주상도를 따라 올라가면서 특별한 형태의 화석들에서는 그 크기가 커지는 것을 코프가 관찰한 데서 도출되었다(여기의 코프는 미서부 지역의 척추동물에 관한 연구로 마르쉐와 경쟁했던 유명한 코프와 동일인물이다). 홍수의 맥락에서 보면 동일 형태의 큰 동물들은 작은 동물들보다 지질 주상도의 윗부분으로 피했을 것이다 지질 주상도상의 동물의 분포에서 운동성이 미친 역할은 아직까지는 추론이지만, 운동성에 의한 분급(분류)이라는 개념은 코프의 법칙이나 발자국 분포와 같은 자료와도 잘 일치한다.

부유성 요인

수세기 동안 많은 학자들이 화석 기록을 설명하는 메커니즘으로 창세기 대홍수 동안 밀도차(密度差)에 의한 분류가 일어났을 것이라고 주장해 왔다. 그러므로 산호, 달팽이, 대합조개, 완족류 및 다른 수중생물처럼 단순한 많은 생물들은 개구리나 고양이처럼 우리에게 친숙한 척추동물보다 밀도가 훨씬 높기 때문에 지질 주상도의 아래 부분에 나타난다. 과연 홍수 동안 밀도의 영향이 그러한 분포를 유발할 수 있었을까? 아마도 국소적으로는 가능했을 것이다. 그러나 살아있는 동물의 밀도에 따른 분급이라는 설명은 지질 주상도의 전체 분포에 대한 일반적인 설명을 제공하기는 힘들 것 같다. 무거운 껍질을 가진 동물이 지질 주상도의 상부에서도 나타나기 때문이다.

오히려 척추동물 시체의 부유성이 더 있음직한 요인이다. 죽은 후에 어떤 척추동물은 다른 척추동물보다 훨씬 오래 떠있는 경향이 있다. 현세의 생명체를 대상으로 한 예비실험에 의하면 새들은 평균 76일, 포유류는 56일, 파충류는 32일, 양서류는 5일 정도 떠있는 것으로 밝혀졌다. 오늘날의 동물이 화석상 비교되는 동물과 다소 다르기 때문에 동일한 척추동물이라도 다른 특성을 나타낼 수 있다는 점을 고려해야 하지만, 그럼에도 사체 부유성에 의한 배열은 지질 주상도의 배열과 창세기에 묘사된 홍수의 시간별 사건 구도(構圖) 모두에 잘 일치한다. 그러므로 부유성에 의한 분급은 창세기 대홍수에서 하나의 요인으로 작용하였을 것이다.

생태대론(生態帶論, The Ecological Zonation Theory)

지질 주상도상의 화석의 배열순서에 대한 또 다른 이론으로는 홍수 이전의 생물들의 생태적 분포에 기인하고 있다는 설명이다. 우리는 홍수 이전에도 동․식물들이 지금과 같이 장소에 따라 다양한 분포를 하고 있었을 것이라고 생각할 수 있다. 북극곰은 열대지방에 살지 않는다. 또한 우리는 산이 많은 지역에서 생태적 차이를 비교적 쉽게 본다. 산지의 낮은 고도에 사는 동식물은 보다 높은 고도에 사는 동식물과는 상당히 다른 분포를 한다. 예를 들어, 높은 산에는 개구리나 뱀이 살지 않지만 몇몇 포유류들은 그곳에서 살아가고 있다. 지질 주상도에 대한 창조론의 설명인 ‘생태대론’은 홍수 이전의 생태계의 분포가 지질 주상도내의 화석 분포와 비슷했다고 제안한다. 다시 말해서 지질 주상도내의 화석배열은 대체로 홍수 이전 생태계의 고도에 따른 배열을 나타낸다고 보는 것이다. 이 모형에 의하면 사람과 공룡은 같은 시대에 살았지만 서로 다른 생태적 환경에서 생활했고, 또한 사람은 좀더 높은 고도에서 거주했다.

화석 기록에 나타난 분포 배열과 홍수와의 관계를 생각하려면 먼저 우리에게 익숙한 작은 지역적 홍수와 한번도 경험하지 못한 창세기에 기록된 전세계적인 사건을 구별해야 한다. 우리는 홍수가 퇴적물을 높은 곳에서 낮은 곳으로 휩쓸어가고 또 모든 것을 무질서한 상태로 섞어 놓는다고 생각한다. 하지만 홍수 퇴적물들은 잘 분급되어 넓고 평평한 지층을 형성한다. 큰 규모로 볼 때 뒤섞임은 훨씬 더 어렵다. 순차적으로 나타나는 화석의 배열은 서서히 차오르는 홍수가 홍수 이전의 다양한 지역을 연속적으로 파괴하며 아울러 각 지역에서 특이하게 서식하던 생물들을 휩쓸어서 대륙들의 큰 퇴적분지 내에 순서대로 쌓아놓은 결과일 것이다. 당연히 우리는 동물들과 나무들을 휩쓸어간 것은 비가 아니라 차오르는 홍수의 커다란 파도라고 생각한다. 저탁류(低濁流)라고 불리는 물 속의 빠른 이류(泥流)가 퇴적물과 죽은 생명체를 깊은 분지로 이동시켰을 것이다. 그러한 퇴적 분지에 있는 화석의 순서는 차오르는 물에 의해 파괴되어 침식된 지형의 순서를 반영한다. 클라크(HaroldW.Clark)는 그의 스승인 프라이스와는 달리, 지질 주상도 내에서 화석이 순서적으로 배열되어 있는 증거를 받아들이고, 생태계가 띠를 이루며 분포되어 있었을 것이라는 생각을 발전시켰다. 그림10.2는 홍수 이전의 지형으로 제안된 모습을 보여준다. 만약 앞에서 설명한 바와 같이 점차 차오르는 홍수의 물이 그와 같은 지형들을 파괴시켰다면, 이로 인하여 우리가 현재 화석 기록에서 볼 수 있는 일반적인 배열순서가 만들어질 것이다. 이 모형에 따르면 앞에서 말한 어류, 양서류, 파충류, 포유류의 순서는 홍수 이전의 다양한 본래의 생물분포에 기인될 것이다.

때때로 생태대론의 제안자들은 현재와 홍수 이전의 생태계를 너무 비슷하게 비교함으로써 지나치게 단순화하는 경향이 있다. 현재의 생태계는 화석의 배열과 관련되어 잘 설명되지만, 우리는 전세계적인 엄청난 대홍수를 거치면서도 당시 생태계의 세세한 형태가 그대로 그 이후에 지속되었다고 기대할 수 없으며, 창세기 대홍수와 같은 주요 격변이 지구의 생태환경을 여러모로 변화시켜놓았을 것이라고 생각해야 한다. 격변 이전의 생물들의 자세한 분포는 아마 현재와는 거의가 달랐을 것이다. 또한 큰 홍수 속에서 퇴적물과 죽은 생물들의 제한된 이동과 광범위한 수평적 이동도 고려해야 하므로 과거와 현재 생태계의 비교는 더 복잡해진다. 여기에 퇴적지역과 근원물질의 융기나 침강에 따른 이동은 화석의 배열을 더욱 복잡하게 한다. 제한된 혼합, 부력, 생물들의 이동성 역시 화석의 순서를 바꿀 수 있다. 생태대론은 생태계에서 홍수 전․후의 정확한 일치를 제안하거나 기대하지 않는다. 다만 점점 차오르는 수위에 의한 일반적인 생태 분포에 따른 배열(순서)을 제안하고 있다.

화석 기록상의 몇가지 일반적인 상태는 오늘날의 생태학적인 배열 순서와는 잘 맞지 않는다. 어떤 사람들은 생태대론의 큰 틀 안에서 수정을 가하여, 홍수 이전의 생태계가 어떠했다고 제안한다. 예를 들어, 오늘날 바다 생물들은 해수면 부근이거나 약간 더 깊은 곳에서 살고 있다. 그러나 화석배열을 보면 여러 단계의 깊이에서 해양생물이 풍부하게 산출된다. 그러므로 홍수 이전의 대륙에는 다양한 표고(標高)의 바다들이 존재했다는 주장이 제기되었다(그림 10.2 참고). 이들은 지질 주상도내에서 발견되는 주요 해양생물의 화석들이, 구분된 여러 지층에서 산출되는 원인이 되었을 것이다. 이러한 바다들은 염해, 사해, 카스피해 등과 같은 오늘날의 염수호보다 규모가 훨씬 광대하였을 것이고, 또한 현재의 일반적인 해수면보다 높거나 낮은 위치에 존재하였을 것이라고 생각된다.

제안된 홍수이전의 생태배열 순서(그림10.1,2)는 지하 깊은 곳의 암석속에 존재하던 단순한 생명체들로부터 시작된다. 많은 동물군들이 홍수 이전의 바다 맨 밑바닥에 살았을 것이며, 반면에 ‘석탄’숲, 양서류, 파충류는 덥고 늪지인 저지대에 많이 있었을 것이다. 인간을 포함하여 조류나 포유류같은 온혈 동물과 꽃피는 식물들은 더 높은 곳, 더 서늘한 곳을 차지했을 것이다. 이러한 대체적인 배열은 화석 기록과 잘 들어맞는다.

생태대론의 문제점

이러한 이론이 직면하고 있는 주요 문제점은 화석이 산출되는 지층에서 발견되는 것처럼 많은 생물들이 너무나 잘 분급되어 있다는 점이다. 현재의 생태학적인 분포는 거의 이를 반영하지 못한다. 이것은 홍수 동안의 제한된 원인 지역에서의 광범위한 수평이동으로 이 같은 분포를 일부 설명할 수 있으나, 문제는 보다 광범위한 양상으로 나타나며 어느 한 지역에 국한되지 않는다는 것이다.

오늘날의 생태계와 화석의 분포를 비교해 볼 때, 상부 고생대층과 하부 중생대층에 포유류, 현화식물, 이들의 꽃가루가 드물거나 전혀 발견되지 않는다는 것은 생태대론에서 해결해야 할 심각한 문제이다. 특히 생태대론에서는 풀을 포함하여 꽃피는 식물과 포유류들이 더 높은 고도에서 살아야 하는 등, 현재보다 좀 더 순서적으로 층별로 잘 정렬된 생태 환경이 요구된다. 보다 질서정연한 생태분포의 창조가 반드시 있을 수 없는 일은 분명히 아닐 것이다. 가능한 원인에 대해서는 다음과 같이 추측할 수 있다. (1)온혈 포유동물들은 저지대가 너무 더워서 그곳에 살지 않았을 수도 있다. 이에 대한 증거는 다음에 제시될 것이다. (2)현화식물들은 그곳에서 달리 적응한 식물군이 너무 많아서 밀려났을 수 있다. 현생이언의 하부에서 발견되는 광대한 숲은 석송(石松), 종자(種子) 양치식물, 거대한 속새식물과 같이 잘 알지 못하는 식물들로 구성되어 있다. 이 숲은 유명한 석탄기의 석탄 숲이 되었으며(표9.1) 또 우리에게 가장 좋은 석탄 공급원을 형성하였다.

암석과 화석으로부터의 자료는 지구의 과거 생태계가 현재와는 좀 달랐음을 증거하고 있다. 그 예는 쉽게 발견할 수 있다. 현생이언 지층의 중간 부분(페름기-트라이아스기)에는 산소를 함유하고 있는(산화 환경) 붉은색 암석의 ‘적색층’이 많이 있다. 또한 주상의 맨 위에는 산소가 감소한 환원 상태를 말해주는 ‘흑색 셰일’을 많이 보게 된다. 이 두 종류의 환경조건은 현재의 생태계와는 사뭇 다르다. 현재 살아있는 어떤 생물들은 화석의 복사판처럼 아주 똑같은 모습이지만, 그러나 공룡이나 일부 나무들과 같은 많은 생물들은 당시의 환경이 오늘날과 생태학적으로 전혀 달랐음을 보여주고 있다.

평균 기온도 과거에는 상당히 따뜻하였던 것으로 보인다. 이러한 평균 기온은 출토되는 화석이 온대성 혹은 한대성 기후에서 살 수 있는 생명체인가를 판단하는 데서 추측이 가능하고, 또 온도에 따라 달라지는 산소 동위원소의 비율을 측정함으로써 판단할 수 있다. 지질 주상도의 맨 위 부근에서 숲을 이루었던 나무들의 화석이 현재의 북극과 남극 지방에 나타난다. 지금의 양극에는 살아있는 숲이 존재하지 않는다. 북극 근처에 있는 엘리스미어섬에서는 도롱룡, 뱀, 도마뱀, 악어 등의 화석이 발견되며, 이는 이곳이 과거에는 훨씬 따뜻한 지역이었다는 것을 나타낸다. 현생 이언의 중간 지층에서 발견되고, 남극에서 위도상으로 겨우 5∼10ﾟ도 떨어진 곳에서 자란 것으로 추정되는 숲 역시 더운 기후에서 자란 것으로 판명된다. 그 나무들에서는 추운 날씨에서 손상받을 수 있는 나이테가 발견되지 않는다. 일반적으로 지질 주상도의 많은 부분에서 현재보다 과거가 훨씬 온난하였음을 증거해 준다. 남반구와 북반구의 고위도지방에서는 현재보다 대략 7∼20ﾟC 정도 기온이 높았을 것으로 추정된다. 이러한 증거들에 의하면 과거의 환경이 현재와 달랐음을 말해 준다. 그래도 오늘날 지구상에 살고 있는 아주 비슷한 일부 생물종들이 살아가기에는 넉넉한 환경이었다.

생태적 대상분포론이 잘 부합되는 증거

과거는 현재와는 무언가 다른 모습을 하고 있었지만, 우리는 홍수 전에도 대개 현재와 비슷한 생태적 유연 관계가 있었으리라 기대할 수 있다. 이러한 근거 아래 과거와 현재 사이의 몇 가지 흥미로운 비교가 가능하다. 어떤 자료는 생태적 대상분포론과 잘 일치된다.

1. 지구상의 생물의 분포를 조사해 보면, 지하 깊은 곳의 암석층에서 살고 있는 단순생명체를 발견하게 된다. 이것은 화석에 대한 생태적 대상분포론의 해석으로 볼 때, 희귀한 단순생명체가 하부 선캄브리아기 지층에서 발견되는 사실과도 잘 일치된다(그림10.1, 선캄브리아기의 세균과 조류(藻類)의 분포를 주목하라). 이러한 단순생명체들의 화석화는 창세기 홍수 전, 홍수 중, 홍수 후에 이들이 살던 깊은 암석 속에서 진행되었을 수 있다. 조류는 빛을 필요로 하지만 때로는 깊은 곳의 암석층에서 살아있는 것이 발견되는 이유는 아마도 지표수가 땅속으로 스며드는 과정에서 그곳으로 이동되었기 때문일 것이다.

2. 그림10.1에서 세로줄의 점선과 파단선 사이에 있는 회색으로 표시된 부분에서 발견되는 생명체들은 거의 모두가 해양생물이다. 이것들은 홍수 이전 해양생물이 풍부했던 낮은 바다에서 살던 생물들일 것이다. 이는 캄브리아기 대폭발이라는 진화론의 문제점을 잘 나타내 준다. 왜냐하면 ‘캄브리아기 대폭발’에서 전체 수중동물을 거의 다 포함하는 동물문(門)이 진화 계통의 선조 없이 갑자기 출현하기 때문이다. 생태대론은 홍수 전 수심이 낮은 바다 환경을 반영하는 것으로서 ‘캄브리아기 대폭발’ 현상을 쉽게 설명해준다.

3. 많은 종류의 육상생물들이 지질 주상도상의 거의 같은 층에서 처음으로 등장한다. 균류, 멸종된 많은 식물군, 속새류, 양치류, 종자 양치식물, 석송자(석송 속의 유관속 식물), 곤충, 지네, 노래기, 거미, 양서류 등이 여기에 해당한다. 그림10.1의 점선으로 표시된 부분 이전의 생물들을 보면 거의 같은 지층에서 많은 다양한 육상생물들이 나타나기 시작하는데, 이것은 진화론에서 보면 너무나 이상하게 보이는 것이다. 이것은 창조론에서 기대되는 것처럼 홍수의 물이 점점 차오르면서 홍수 이전의 저지대를 파괴하고 매몰시켜서 이러한 육상생물을 화석으로 보존케 했다는 설명과 잘 조화된다고 본다.

4. 일반적인 화석의 분포 형태는 현재의 생태계와 비슷하다. 현재 지구상 생물들의 배열순서를 보면 작은 단세포생물이 지구의 깊은 암석 속에 있고, 바다에는 해양생물이 풍부하고, 더 높은 곳에는 육상생물들이 나타난다. 이와 같은 배열순서가 화석 기록에도 그대로 나타난다(그림10.1). 생태적 대상분포론에 따르면, 메뚜기나 소는 밑의 지층에서는 나타나지 않는다. 왜냐하면 이들은 홍수 전 바다에서 살지 않았기 때문이다. 지질 주상도의 하부층(캄브리아기에서 실루리아기까지)에 보존된 대부분의 화석은 해양생물이다. 상부층(제3기)으로 올라가면서 화석 비율이 점점 변하여 마침내 육상생물이 우세하게 된다. 우리는 단 한 번의 홍수가 처음에는 가장 낮은 저지대의 해양환경을 매몰시키고(캄브리아기 대폭발), 마지막 단계에서는 서늘한 기후를 갖고 있는 고지대의 포유류 서식지인 지질 주상도의 상부층을 형성하게 됨으로써 이러한 지층의 순서가 생겼다고 기대할 수 있다. 지질 주상도를 따라 올라가면서 생물들이 점점 진보하는 형태를 나타낸다는 일반적인 주장은 진화의 결과가 아니라 홍수 이전의 지구의 생태계를 반영하는 것이라고 보아야 할 것이다.

따라서 지금까지 우리가 고찰하였듯이 상당히 많은 자료들이 생태대론과 잘 일치하고 있다.

결론

앞서 고찰한 내용들은 아무튼 과거의 전통적인 해석과는 상당히 차이가 있다. 그러나 ‘캄브리아기 대폭발’같은 발견은 진화론의 점진적인 발달이라는 해석에 문제점이 있음을 말해주는 것이며, 이는 우리가 다른 시각에서 보아야 함을 강력히 시사하고 있다.

일반적으로 화석의 배열 순서를 살펴보면 지층마다 현저히 다른 특징의 생물들이 발견되며 마치 하부에서 상부로 갈수록 단순한 형태에서 복잡한 형태로 발전되어 가는 것처럼 연상된다. 때때로 이러한 모습은 진화의 강력한 증거처럼 생각되기도 한다. 하지만 제한된 진보가 점진적인 진화를 의미한다고는 말할 수 없다. 지구적인 홍수에서 이동성과 부유성은 마치 진화처럼 보이는 양상을 만들어 낼 수 있다. 또 한 가지 중요한 사실은 현재 지각 속이나 지표 위에서 살고 있는 생명체들은 아래에서 위로 올라갈수록 단순한 것에서 복잡한 순서로 나타난다는 것이다. 제일 먼저 단세포 생물이 깊은 암석 속에서 살고 있고, 그 위에 좀 더 복잡한 생물들이 낮은 해양환경에서 살고, 그 위에 훨씬 복잡한 육상생물이 살고 있다. 창세기의 홍수처럼 물이 점점 차오르는 전세계적 홍수의 격변이라는 맥락에서 보면, 화석 기록이 어떤 일반적인 순서대로 생기게 될 것이라는 추측을 할 수 있고, 또 이러한 배열 순서를 지층에서 지금 보고 있는 것이다.

제11장 화석은 진화에 대하여 무엇이라 말하는가?

어떤 사람은 근본으로 가는 것을 완전히 잊는다. 어떤 사람은 중요한 문제를 문제로 삼지 않는다.

-루드비히 비트겐쉬타인-

화석은 ‘성경이냐 과학이냐?’라는 오랜 문제에 대하여 우리에게 말해줄 것이 많다. 화석은 “진화라는 교리가 막다른 장벽을 만날 때, 애원할 수 있는 최후의 법정”으로 크게 환영을 받았다. 진화에 대하여 화석은 실제로 무엇이라고 말하고 있는가? 화석은 진화를 지지한다는 주장은 정말로 옳은 것인가? 우리는 진화의 속도와 화석 집단의 연결이라는 두 가지 주요 문제에 대하여 살펴볼 것이다.

진화론적 변화의 속도와 화석기록

수많은 종류의 복잡한 동물들이 대량으로 산출되는 지층의 바로 아래층에서 나타나는, 에디아카라 동물군과 버제스셰일 동물군 등을 포함하여 대부분 선캄브리아기에 해당되는 매우 단순한 형태의 몇몇 중요한 화석들의 발견을 통해서, 시간의 흐름에 따라서 진화가 진행되었다는 일반적인 가설에 이의가 제기되고 있다. 이러한 가정도 기껏해야 진화 메커니즘의 속도는 매우 불규칙적이었다고 짐작하는 정도이지만 말이다.

진화 모델에 따르면, 생명은 최소한 35억년 전에 출현하여 진화되었지만, 초기 약 30억 년 동안은 단순한 단세포 상태로 있었다. 그 후 1억 년도 채 안 되는 사이에 갑자기 대부분의 동물계의 문(門, 약 40개)에 해당되는 동물들이 소위 ‘캄브리아기 대폭발’의 결과로 등장한다. 그 이후 새로운 동물 문(門)이 진화(출현)한 것은 없다. 아무튼 캄브리아기 대폭발에 1억년이나 긴 시간을 할당하는 것은 진화론에 대한 관대한 취급이다. 어떤 이들은 대부분의 동물문이 발생하는 데 단지 5백만 년 내지 1천만 년을 제안하기도 하는데, 이것은 모든 진화과정이 완전히 일어나는데 요구된다고 하는 시간의 1/300보다 적은 기간이다. MIT의 바우링(Samuel Bowring)은 다음과 같이 비평한다. “그리고 생물학자인 나의 친구들에게 잘 물어보는 말은, 생물들이 자신의 불편함을 느끼기 이전에 진화는 얼마나 빠르게 일어나는가?”라는 질문이다. 또한 연구자들은 캄브리아기 지역에 조류(藻類)가 두드러지게 많다고 보고하고 있다. 일반적으로 현생종(現生種)의 1/4에 해당되는 식물화석이 상위의 지층에서 다양한 생물군과 함께 발견된다(그림10.1). 지질 주상도의 상부에서도 화석들은 계속해서 갑자기 출현된다. 예를 들어, 대부분의 포유동물 목(目)들은 지금으로부터 단 1,200만 년 전에 나타나는 것으로 보인다(제3기의 하부층). 진화론자 스탠리(StevenM.Stanley)는 평균적인 포유동물 종(種)의 화석들은 연대적으로 100만 년 이상 계속 나타나는데, 이 기간 동안에 포유동물들이 고래나 박쥐처럼 상당히 변화된 모습의 또 다른 포유동물로 진화되기 위해서 10 내지 15 차례의 계속적인 진화의 단계를 밟았을 정도의 시간 밖에 되지 않는다고 지적하면서, 그는 “이는 너무나도 터무니없는 비상식적인 것”이라고 말하면서, 그렇게 짧은 기간 동안에 매우 다양한 포유동물 형태가 갑작스럽게 출현된 것을 설명하기 위해서 조절유전자의 신속한 변화의 가능성과 스스로 돌연변이를 가속화시킬 수 있는 작은 개체집단의 존재 가능성을 대안으로 제시하였다. 새들에 대해서도 ‘5백만년에서 1천만 년 사이에’ 현재 살아있는 모든 조류목(鳥類目)들을 포함하는 ‘엄청난 폭발적인 진화’가 일어났다고 계속 보고되어 왔다. 이미 우리는 단속 평형설(punctuated equilibria)이 해결책이 아니라고 지적하였다. 단속 평형설은 분류학상의 종(種) 수준의 변화를 다루는 것이지 목(目), 강(綱), 문(門)과 같은 상위 분류수준의 갑작스런 출현을 설명하는 것이 아니다.

실제로 화석 기록은 하부 현생이언 이후로 식물과 동물 모두의 기본 형태들이 점점 감소되고 있음을 암시한다. 굴드(Stephen J. Gould)는 현재보다 많은 동물의 기본형들이 캄브리아기 퇴적물에서 발견된다고 지적한다. 그는 현재의 해부학적 구도(anatomical plans)의 수가 과거보다 적기 때문에, 종래의 나무의 둥치로부터 시작되어 점점 진화가 진행되면서 다양한 생물들(가지와 잎사귀)로 분화되는 전통적인 진화 계통수(進化系統樹, 그림11.1)가 거꾸로 그려져야 한다고 제안하였다. 고식물학자인 스튜어트(Wilson Stewart)와 로스웰(Gar Rothwell)은 현재의 23 종류의 식물군과 옛날 하부고생대를 대표하는 31 종류의 ‘주요식물군’을 비교하여 목록을 작성하였다. 우리는 그림 10.1의 하부 고생대에서 훨씬 다양한 주요 생물종(生物種)들을 볼 수 있다. 고생대에서는 67 종류의 식물군이 나타났으나 신생대에는 42 종류만이 보인다. 그림에서는 고생대의 더 작은 분류단위의 식물군을 표시하지 않았기 때문에, 이러한 차이는 더 커질 수도 있다. 지질 주상도의 상부 지층에서 더 많은 종(種)들을 포함하고 있을지도 모른다. 그러나 이것은 기본형에 비해서 근소한 차이가 나는 변종들이 포함되기 때문이다. 다시 말해서 지질 주상도의 하부에서는 기본 주제곡이 많이 나타나고, 상부에서는 우세한 주제곡은 적으나 변주곡이 많은 것이다. 세월이 흐름에 따라 진화가 점차로 진행되면서 더 많은 종류의 출현을 기대하지만, 멸종 등에 의해서 지질 주상도의 상부에서는 본래보다도 더 적은 해부학적 구도(anatomical plans)만이 남아있는 것이다.

불규칙적 진화속도라는말은 일단 변화가 일어나면 급속도로 진행되었을 것이라는 뜻이다. 화석은 캄브리아기 이전, 즉 전지질 시대의 5/6에 해당하는 기간 동안에는 진화가 거의 없었다는 것을 나타낸다. 그 뒤에는 마치 신속한 진화의 변화와 변화 사이에서 빈번히 아무 것도 없는 평형상태가 진행되는 등, 진화가 간헐적으로 일어나는 형식을 좇았을 것이다. 이대로라면 진화가 일어나는 과정에 실제로 소요된 시간은 아주 짧았다는 결론이 나온다. 어떤 진화 모델에 따르면 진화에 사용된 시간은 지질 시대의 단 1%의 기간에 불과하다. 만일 화석 기록에서 이러한 패턴을 정말 나타내고 있다면 전체 진화 과정에 필요되었을 것으로 제안하고 있는 수십억 년의 시간을 현저하게 감소시키는 결과를 가져올 것이다. 과거에는 진화에 필요되는 시간의 부족 때문에 진화론에서 당면하는 많은 불가능성을 한층 고조시켰기 때문이다.

그러나 진화론자들은 화석 기록을 통해서 급격한 변화를 기대하지만, 실제로 얻은 자료는 진화발달이 극히 느린 속도로 진행되었다는 심증만 확인할 뿐이다. 현재 살아있는 일부 생물들은 화석과 모양이 거의 일치한다. 4억년전에 진화를 완료한 것으로 가정되는 하부데본기의 진드기는 현생종과 거의 동일하다. 쇼프(J. William Schopf)는 호주 중앙부의 비터스프링스 암석층으로부터 추정연대 8억5천만 년 전의 남조류(남세균)로 추정되는 여러 화석 표본을 발견하였는데, 현재 살아있는 종들과 너무나 똑같다. 그는 또 추정연대는 각각 다르지만 현생종과 똑같은 90여 종의 화석에 대하여 보고하였다. 후기 시생대에서 중기 원생대(지금부터 12억∼27억 년 사이)에서 이와 비슷한 생명체에 대하여 의견을 피력한 스튜어트(Wilson Stewart)와 로스웰(Gar Rothwell)은 “비록 이것들의 생물학적 체계의 진화속도에 대해서는 아무것도 결정된 바가 없다 하더라도, 선캄브리아기로부터 현재까지 이들의 형태학적인 모습은 하나도 변치않고 겉보기에 완전히 일치하고 있다”고 말한다.

북미 오대호 지역의 거의 20억 년전의 지층으로 가정하는 건플린트 쳐트층(層)에서발견되는 어떤 형태들도 역시 현재 살아있는 생물종과 거의 동일하다. 좀 더 일반적으로 말하면, 놀(Andrew Knoll)은 “많은 후기 원생대의 원핵 생물(原核生物, 원시적인 세포핵을 가진 생물)은 현재 살아있는 남조세균과 형태, 발생, 또는 습성과 다른 것이 거의 없다”고 말한다. 진화론자는 이러한 불변(不變)의 원인을 진화의 우연적(불규칙적) 속도, 또는 눈에 보이지 않는 내부적 변화에 근거하여 설명하려고 노력한다. 그러나 창조론적 맥락에서 보면 이러한 유사성은 최근의 살아있는 생명체가 암석 속으로 침투한 결과일지도 모른다고 보고 있다.

진화를 화석 기록에 맞추기 위해서 진화가 극히 느리게, 또는 아주 빠르게 진행되었다는 등의 가정(假定)을 하는 사실은 진화의 일반적인 이론이 현재 수시로 변하고 있는 자료에 어떻게 잘 대응해 가고 있는지를 보여주고 있다. 진화가 매우 빠르게 진행되었다는 ‘빠른 진화속도’는 느리고 점진적인 진화라는 전통적인 관념에 많은 도전이 되고 있다. 그리고 사람들은 왜 일부 세균이나 이와 비슷한 단순한 생명체가 6억 년 내내 진화하여 인간으로까지 진화한 반면에, 왜 일부 생명체들에게는 과거 20억 년간 전혀 변화가 나타나지 않았는지 이상하게 생각한다. 진화 모델에 대해서 화석은 기껏해야 고도의 불규칙한 진화 속도를 나타내준다. 화석에서 보여주는 오랜 기간의 느린 진화 혹은 진화가 없어 보이기까지 하는 긴 기간은 전혀 가능성이 없어보이는 복잡한 진화에 조금도 시간을 할애해주지 않는다.

화석 기록에서의 시간 공백

필자가 대학원 학생이었을 때, 진화론 담당 교수가 필자의 창조론 신념에 대하여 동물학과 교수들이 염려하고 있다는 말을 전했다. 그 교수는 내가 창조론에 대해서 어떻게 설명하는지 궁금하게 생각하였다. 그래서 나는 교수에게 어떻게 하면 내가 창조론에서 진화론으로 돌아설 수 있는가를 보여주었고, 내가 갖고 있는 몇 가지 진화론에 대한 의문점들을 질문하였다. 교수는 많은 관심을 갖고 나에게 대하였다. 필자가 제시한 요점 중의 하나는 ‘거북이는 어떻게 중간 형태의 화석을 남기지 않고 파충류로부터 진화할 수 있는가’하는 것이었다. 거북이는 독특한 생명체이다. 이같이 특이한 거북이의 등판이 조개처럼 단단하게 진화될 때 많은 중간 형태를 거쳐서 진화되었을 텐데 화석 기록에는 그러한 증거가 전혀 없다. 고생물학자들은 크기 약 4m짜리를 포함해서 수천 마리의 거북 화석을 발견하였다. 진화론자들은 거북이가 2억 년 이전부터 진화되었다고 추정하지만, 거북이 화석이 처음으로 산출되는 지층 아래에서는 거북이가 점진적으로 진화되었다는 진화 계통을 우리는 하나도 찾아볼 수 없다. 그 외의 다른 주제들에 대해서도 토론한 후, 교수는 나의 대답에 만족한 듯이 보였고 진화론에는 여러 문제가 있다고 동의하였다. 후에 나에게 들리기로는 필자가 학위를 받도록 허락된 단 하나의 이유는 나에 대한 교수들의 의견이 통일되지 않은 때문이라고 했다.

거북의 기원과 같은 문제는 수백번 반복될 수도 있다. 지질 주상도의 연속되는 각 층에서 우리는 새로운 종류의 생명체가 갑작스럽게 출현하는 것을 많이 본다. 하부 지층에서 그것들의 조상을 찾으려는 노력은 아직 성공하지 못하였다. 다윈(Charles Darwin)은 이러한 문제를 충분히 알고 있었다. 종의기원에서 다윈은 “그러나 멸종이 거대한 규모로 작용되었다면 이러한 비율로 그 이전의 중간 형태의 변종도 참으로 거대했을 것이다. 그렇다면 왜 지질층에는 그러한 중간 형태의 연결 종들로 가득 채워져 있지 않는가? 지질학은 확실히 그렇게 정교하고 점진적인 유기체의 사슬을 나타내지는 않는다. 그리고 이것은 아마 (자연선택) 이론에 대하여 주장될 수 있는 가장 분명하고 중대한 결함이다”라고 말했다. 다윈은 이 문제의 원인을 지질 기록의 ‘극도의 불완전성’ 때문이라고 탓하였다. 그러나 그 당시에 최고의 화석 권위자로 다윈 자신도 인정한 아가시즈(Agassiz), 픽테트(Pictet), 세지윅Sedgwick) 등은 다윈의 견해에 반대하였다.

중간 형태의 누락 사실은 다윈 시대나 지금이나 뚜렷하게 변하지 않았다. 120년 후 미국 시카고자연사야외 박물관(Field Museum of Natural History)의 지질학 분야 관장이며 미국 고생물학회의 회장이었던 라프(David M. Raup)는 다음과 같은 사실을 관찰하였다. “다윈 시대나 오늘날의 지질학자들이 실제로 찾아낸 것은 생명체의 점진적인 진화가 아니라 대단히 불균일하거나 변덕스런 기록일 뿐이다. 즉 종(種)은 매우 갑자기 출현해서, 자신들이 존재하는 동안 조금도 변화를 보이지 않다가, 그 다음에는 기록으로부터 돌연히 사라진다.”

그리고 불과 수년 전에 오크라하머대학교의 고생물학자 키츠(David B. Kitts)도 이를 인정하였다. “고생물학이 ‘눈에 보이는’ 진화의 수단을 제공해 줄 것이라는 빛나는 기대에도 불구하고, 고생물학은 진화론자들에게 불쾌한 문제들을 안겨주는데, 그것은 화석 기록에서 ‘시간 간격’(gaps)의 존재는 진화론자에게 악명높은 치명적인 문제가 되고 있다. 진화는 종(種)들 사이의 중간 형태를 요구하지만 고생물학은 중간 형태를 하나도 제공하지 못한다.”

굴드(Stephen Jay Gould)는 되풀이하여 “화석기록상에서 전이 형태(轉移 形態)가 아주 희귀한 것은 마치 고생물학에서 어떤 ‘장사의 비밀’처럼 지속되어 왔다. 교과서에 나오는 진화의 계통수를 증명해줄 수 있는 자료는 마디가 갈라지는 곳과 잔가지에 양념을 치듯 극소량의 자료뿐이고, 나머지는 화석에 근거된 자료가 아니다.”라고 상기시켰다.

화석의 배열순서의 패턴들은 진화가 돌발적으로 급속도로 발생되었다고 말하도록 진화론자들을 부추겼다. 진화론자들은 또한 진화가 중간 형태의 화석으로 보존될 기회가 적은 작은 개체군의 집단에서 발생하였을 것이라고 가정한다. 즉, 단속 평형설을 신봉한다. 이러한 설명은 가까운 동족(同族)의 종 사이에 있는 중간 형태가 발견되지 않는 원인에 대해서는 잘 설명될지 모르지만, 주요 생명체의 개체군(群) 사이에 있는 커다란 중간 형태의 누락이라는 훨씬 더 중요한 문제를 설명하지 못한다.

살아있는 생명체와 화석 생물체는 문(門, phyla, divisions)이라고 부르는 주요 분류계급으로 나눈다. 이것들은 계통적 분류체계에 있어서 분명히 주요한 분류 단위이다. 80개 정도의 문(門)으로부터 갈라져서 현재 백만종(種)이 넘는 살아있는 현생종(現生種)들을 형성하고 있다. 왜 큰 분류단위인 문(門)이 이처럼 확실하게 구분되어져야 하는가? 그리고 우리가 화석을 고찰할 때, 왜 주요한 생물군들 사이에서 진화된 중간 형태를 발견하지 못하는가? 이러한 확인 과정에서 진화모델은 가장 치명적이고 결정적인 결함을 갖게 된다. 하나의 기본종에서 다른 기본종으로의 변형과 같은 일종의 진화의 기적에 대한 희망이 아무런 실례(實例)도 없이 그냥 남아 있다.

고생물학자들은 앞으로도 새로운 화석종(化石種)들을 발견할 수 있겠지만, 과거 수 세기 동안의 경험처럼 이것들은 중간 형태가 아닌 새로운 문(門)으로, 또 하나의 새로운 분류군에 속하는 생물로 분류될 것이다. 사람들은 다윈이 그랬던 것처럼, 화석 기록이 불완전하지만 수백만 개의 화석들이 수집되었다고 주장할 지 모른다. 이 화석들이야말로 분류학상으로 문(門)과 같은 개체군으로 계속 분류되어야 할 화석들이고, 또 이 화석 속에는 진화론자들이 아직도 설명할 수 없는 큰 간격(間隔)들이 그대로 남아있는 것이다. 주요 개체군 사이에 진화가 발생하지 않았을 때만 화석이 형성되고 보존되기에 유리한 격변이나 돌발적인 사건이 발생했을 것이라고는 보지 않는다.

하버드대학교의 고생물학자 심프슨(George Gaylord Simpson)은 분류체계의 상위 단계로 올라가면 중간 단계의 수가 감소하는 데 대한 문제점을 기술하였다. 그가 평가한 내용을 표11.1에 나타내었다. 진화모델에 따르면, 우리는 중간 단계가 현저하게 없는 곳, 즉 주요한 생물 개체군들 사이에서 수많은 중간 단계를 볼 수 있어야 한다.

잃어버린 연결고리(missing links)의 문제를 몇 가지 예를 들어 설명하려 한다. 캄브리아기 대폭발은 모든 주요 동물 문(門)이 지질 주상도상의 같은 곳에서 등장하는 것은 아니다. 캄브리아기 대폭발은 생물들이 어떻게 진화되었는가를 보여주는 선조나 조상(祖上)들이 없는 상황이다. 고생물학자들은 캄브리아기 대폭발 바로 아래의 지층, 즉 중간 형태를 발견할 것으로 기대되는 암석층을 철저히 연구하였다. 이러한 조사는 사실상 쓸데없는 일이었다. 화석으로부터의 증거가 부족한 가운데, 고생물학자들은 생물 개체군들 사이의 연관성 문제를 규명하는 일에 큰 곤경을 느낀다. 스크립스해양연구소의 쉬람(Frederick Schram)은 “지금까지의 연구제목 중에서 무척추동물문(門)들의 연관성을 다루는 주관적인 이론이 관심을 끈 경우는 없었다. 이 분야에서 전문연구원 2명이 있다면 이들은 서로의 의견이 일치되지 않는다. 게다가 무척추동물해부학에 대한 개인적인 관점에서 본 수많은 해석과 갖가지 방법으로 ‘가상적(假想的)인 조상’이나 혹은 이론상으로만 있는 동물에 적용시킨 혼란스러운 명칭들은 가히 아찔할 정도이다.”라고 말한다.

식물의 진화에 대한 것도 크게 다르지 않다(그림10.1). 텍사스대학교의 볼드(Harold C. Bold) 등은 다음과 같이 언급하였다. “현재 이용할 수 있는 비교 형태학, 세포학, 생화학, 그리고 화석 기록의 증거들을 주의 깊게 비교분석한 후에, 그들은 현재 식물계를 임시로 19개의 문(門)으로 분류했는데, 이중에서 2개나 3개의 문(門)을 하나로 통합하려 하지도 않는다.”

예를 들면 화석기록에서 현화 식물(顯花 植物, 꽃피는 식물)들은 갑자기, 완전한 형태로, 지천(至賤)으로 나타난다. 다윈은 현화 식물의 기원을 “지독한 신비”라고 불렀다. 그로부터 한 세기가 지난 후에도 고생물학 선두주자들(Axelrod, Bold, Knoll, and Rothwell)은 역시 이것을 여전히 “지독한 신비”라고 불렀다.

날아다니는 생물은 크게 나누어 곤충, 익룡(날으는 파충류), 새, 박쥐의 네 종류가 있다. 날아다니려면 날개 외에도 많은 기능들이 필요하다. 예를 들어 경비행기의 구조는 자동차와는 명백히 다르다. 우리는 화석 기록상에 남아있는 점진적인 진화의 증거인 날개를 당연히 기대할 것이다. 그러나 지질 주상도에 처음 나타날 때부터 화석 곤충은 비행 기능이 완벽하게 발달된 상태였다. 또한 나는 익룡, 새, 박쥐도 완벽하게 비행(飛行)이 가능한 생명체로 느닷없이 나타난다. 생물체가 날아오르는 데 필요한 해부학상의 변화에는 골격, 근육조직, 깃털, 호흡, 신경계통의 형질전환 등이 포함한다. 이러한 변화는 오랜 시간을 필요로 할 것이다. 그리고 이같은 변화를 받은 생명체는 분명히 중간 형태를 남길 것이다. 진화론에서 새의 깃털은 선조형(先祖形) 파충류의 비늘에서 진화했을 것으로 가정한다. 현미경으로 깃털을 자세히 조사한 사람은 대단히 복잡하고 고도로 분화된 구조임을 깨닫는다. 진화를 지시하는 자도 없고 또 정해진 방향도 없는 진화 과정에서 때로는 실패하는 진화계열도 있는데, 이러한 모든 것을 포함해서 파충류의 비늘로부터 날개의 모든 세부 부분에 이르기까지 이러한 모든 부분을 생기게 하는 집중적인 진화 과정이 암석 속의 화석 기록으로 왜 남겨지지 않았을까? 아직까지도 알려진 것은 하나도 없다.

잃어버린 연결고리

화석 기록이 기본적으로 불연속적이라는 사실에도 불구하고 몇몇 생명체는 ‘잃어버린’ 연결고리를 나타내는 것처럼 보인다. 이런 생명체들은 진화계열의 간격을 메우는 중간단계(형태)로 간주된다. 그래서 당연히 진화론자들은 일반인들이 그러한 예를 무시하지 않는다는 것을 확인하고 싶어한다. 가장 유명한 예는 대부분의 생물학, 고생물학 책에 실린 ‘파충류-새’인 시조새이다. 다윈이 종의기원을 출판한 지 2년 후 독일에서 발견된 시조새는 해부학적으로도 중간 형태이고 지질 주상도에서도 바로 그곳에 위치하여 진화라는 개념을 확고히 하는데 도움을 주었다. 시조새는 파충류의 특징인 이빨, 긴 꼬리, 날개에 달린 발톱들, 그리고 약간의 파충류를 닮은 골격 형태를 지니고 있다. 또 이는 조류의 특징인 완전히 발달된 깃털, 새의 가슴뼈, 그리고 움켜쥐는 발톱 등을 가지고 있다. 시조새에서 발견되는 파충류의 어떤 특징은 파충류에만 있는 것이 아닌 것도 있다. 화석으로 나타나는 많은 새들이 이빨이 있고, 또 살아있는 새들 중에는 날개에 발톱이 있는 종류도 있다. 시조새에서 볼 수 있는 완전하게 발달된 날개 깃털은 시조새가 틀림없이 조류임을 확인해준다. 시조새는 아마 파충류의 특징을 지닌 새였을 것이다. 최근 조상형 ‘새’로 발견된 것이 2종류가 있긴 하다. 그러나 깃털이 전혀 나 있지 않다. 한 마리는 지질 주상도 상으로 보아 시조새와 거의 같은 지층에서 발견되고, 다른 한 마리는 조금 아래의 지층에서 발견되었다. 이들에 대해서는 아직 심한 논란 중에 있다.

교과서에는 점진적인 진화를 예증하는 ‘말화석시리즈’ 그림이 가끔 나온다. 창조론자들은 진화론자들이 변화(진화)라고 주장하는 내용들이 너무나도 사소한 것들이고 또 창조된 생물들의 큰 종류들 사이의 중간 형태에 해당하는 변화라고 볼 수 없기 때문에 그러한 주장에 그다지 관심을 기울이지 않는다. 그럼에도 불구하고 근래에 진화론자들은 마르쉐(O.C.Marsh)에 의해 작성된 ‘말화석 진화도’의 타당성에 대하여 문제를 제기하고 있는 것을 보면 큰 흥미를 느끼게 된다. 심프슨은 다음과 같이 말하였다. “‘측면 발가락 수의 점진적인 감소’라는 유명한 말의(정향)진화 경향은 단지 허구일 뿐이다.”

라우프(Raup)는 더 나아가 다음과 같이 진술한다. “진화의 기록들은 놀랍게도 여전히 단속적이다. 아이러니컬하게도 지금은 다윈 당시보다도 진화론적인 변이의 증거가 훨씬 더 줄어들었다. 여기서 내가 뜻하는 바는 북미에서의 말의 진화와 같은 과거의 다윈의 변이(變異)를 말해주는 보기들 중 얼마는 파기되거나 아니면 보다 상세한 새로운 자료로 수정되어야 한다는 것이다. 왜냐하면 상대적으로 유용한 자료가 거의 없었던 때의 단순명료한 발달(진화)의 좋은 본보기로 비쳐졌던 것들이 이제는 더욱 복잡하면서도 덜 점진적인 것으로 여겨지고 있기 때문이다.”

미국자연사박물관에 전시되어 있던 ‘말의 진화’의 원본은 이제 전시장에서 철거되었다. 학자들은 말의 진화에 대한 새로운 개념을 구상(構想) 중이며, 최근의 견해로는 좀더 연구가 필요하다는 것이다.

진화론자들은 가끔 단궁류(單弓類, synapsid)라고 부르는 포유동물과 파충류 사이의 멸종된 중간 형태에 대하여 언급한다. 진화론자들은 한 개체군의 다양한 골격형태를 다른 개체군과 연관이 있는 것처럼 관련시켰고, 단궁류의 턱의 몇 특징들을 제한적이기는 하지만 포유동물과 파충류 사이의 진화계열의 좋은 본보기로 삼았다. 옥스퍼드의 고생물학자 켐프(T.S.Kemp)는 이것을 가리켜 “참으로 … 동물계에서 실제 화석 기록에 의하여 약간의 증거가 보존되어 있는 유일한 중간 형태”라고 진술하였다. 그러나 개체군은 매우 다양하다. 단궁류의 어떤 특징은 그들의 선조(先祖)가 포유류라고 하는 기준에는 잘 맞지만, 다른 특징들은 이 기준에 맞지 않는다. 비록 일부의 특징들이 중간 형태에 해당되기는 하지만, 포유류와 파충류 사이의 후손이라는 확신을 주지 못한다. 캐나다 맥길 대학교의 고생물학자 캐롤(Robert Carroll)은 “우리는 아직 포유동물에 이르는 구체적인 계보를 밝혀낼 수 없다”고 하였다.

진화론자들은 잃어버린 연결 고리의 또 다른 예를 제시한다. 어떤 사람들은 고래의 기원에 관한 계열을 제시한다. 일반적으로 주요 개체군 사이의 간격(gaps)을 연결하는 데 필요한 잃어버린 연결 고리는 수십만 개로 추정되는 데 비하여 제시된 잃어버린 고리의 수는 극도로 적다. 아주 적은 보기를 강조하는 것은 증거자료가 그만큼 없다는 것을 드러내는 것이다. 심지어 진화의 연결 고리라고 주장되는 화석을 보면 가장 큰 간격인 문과 문 사이의 수준에는 조금도 미치지 못하는 것들이다. 이미 언급했듯이 고생물학자들은 지금까지 대략 80개 정도의 문(門)과 이보다 더 많은 아문(亞門)으로 생물들을 분류하였고, 25만종(種) 이상의 화석들을 확인하였다. 그런데 이 중에서 단지 몇 점의 화석만이 중간 형태로 간주되는 것을 보면 이것이야말로 진화는 심각한 문제점을 갖고 있음을 알 수 있다.

앞에서 우리는 생물종(種)들은 단순한 생명체에서 복잡한 생명체로 진화된 것이라고 상상하고, 진화의 경로를 묘사하기 위해서 진화론자들이 제작한 진화계통수(系統樹)에 대해서 언급하였다. 그러나 화석 집단들 사이에 어디서든지 존재하는 간격(gaps) 때문에 여러 가지 상이(相異)한 배열이 가능하다. 진화 계통수에 관한 어떠한 포괄적인 안(案)도 서로 일치되는 경우가 드물다. 오히려 그러한 계통수를 보면 줄기나 가지에 해당하는 실제 생명체가 없기로 소문이 나있다. 그리하여 최근에 고생물학자들은 더 조심스러워하며, 진화계통수의 미확인된 부분을 이제는 불확실한 것으로 확인하고 있다.

그림11.1은 유럽에서 진화를 열렬히 옹호했던 헤켈(Ernest Haeckel)의 선구자적 업적에 기초한 1886년도 진화 계통수이다. 그림에서 모든 것이 완벽하게 잘 연결되어 있는 것을 보게 된다. 그림11.2는 1888년에 작성된 양서류의 화석기록에 관한 도표이다. 대부분의 개체군 집단이 서로 연결되지 않았음을 주목하기 바란다. 화석집단의 불연속성은 진화가 아니라 창조를 지지한다. 우리는 진화에서는 주요 집단들이 모두가 서로 연결되어 있을 것으로 기대한다. 그림10.1은 생물학자들이 생물들을 분류해 놓은 많은 주요 개체군(집단)들을 보여 준다. 만일 진화가 실제로 발생했다면 각 집단은 화석기록의 하부층에서 발견된 중간 형태들을 사이에 두고 서로 연결되어야만 한다. 그러나 다시 말하지만 여기에는 중간 형태가 하나도 없다.

화석 기록의 완전성

때때로 진화론자들은 중간 형태의 생명체들은 몸이 부드러운 물질로 이루어져 있어서 단단한 물질로 이루어진 생명체처럼 쉽게 보존될 수 없기 때문에 중간 형태 화석들이 날아가버린 것이라고 주장한다. 하지만 부드러운 물질을 지닌 생명체도 화석으로 잘 보존되어 있기 때문에 이러한 주장은 별로 의미가 없다. 진화론에 있어 가장 커다란 난제 중 하나는 캄브리아기 대폭발이다. 캄브리아기 하부의 에디아카라동물군과 캄브리아기의 버제스 셰일동물군은 주로 연질의 몸체이나 많은 수가 아주 잘 보존되어 있다. 반면에 캄브리아기 대폭발 이전의 것으로 발견이 예상되는 중간 형태의 생명체는 아직도 잃어버린 상태이다.

또한 진화론자들은 화석화(化石化)작용의 조건을 갖추지 못하여 화석기록이 불완전하다고 주장한다. 그러나 화석 기록은 이전에 생각하던 것보다 훨씬 완벽하다. 개개의 생명체가 화석이 될 가능성은 희박하지만, 어떤 종의 총 개체 수는 충분히 많아서 진화 기간에 걸쳐 종들을 대표할 화석이 잘 보존되는 일은 얼마든지 있을 수 있는 일이다. 동일 지역에서 화석으로 보존된 종류와 현재 살고있는 종류를 비교하는 최근의 다양한 연구에 의하면 (개개의 생물체가 아닌) 종의 보존 비율은 매우 높게 나타난다. 이와는 관련이 적은 다른 연구결과에서도 같은 결론이 나왔다. 일반적으로 연체동물이 화석으로 나타나는 확률은 83∼95%로 추정된다. 대합조개나 달팽이의 경우 77∼85%이고 개형충류(껍질이 있는 갑각류)는 60%이다. 많은 작은 집단으로 구성되는 보다 상위 분류체제의 집단에서는 당연히 더 잘 보존된다. 육상 척추동물의 목(目) 수준에서는 98%까지 화석 기록이 보존되며, 과(科) 수준에서는 79%까지 보존된다. 이러한 양상은 화석 기록이 상당히 완전하고, 다윈의 주장처럼 그렇게 불완전하지 않다는 것을 보여준다. 이것은 화석 형태들 사이에서 보이는 간격은 본래부터 존재하는 간격이라는 것을 암시하고 있다.

사람들 마음에 깔려있는 의식(意識)

대중 매체에서 진화라는 주제로 토론할 때, 사실은 그렇지가 않은데도 과학적 가설들이 너무나 자주 큰 권위와 신뢰를 얻고 있다. 전문가인 고생물학자가 하던 경고도 이제 사라지는 것 같다. 화석으로 보면 어류의 기원이 될만한 중간 형태가 하나도 보이지 않음으로써 문제가 되고 있다. 영국 BBC 방송의 ‘동물탐험시리즈’(Zoo Quest)에서 사람들에게 자주 언급되는 ‘바로 그런 이야기’(just-so story)에서 애튼버러(Dave Attenborough)는 다음과 같이 진술한다.

“기나긴 이 기간 동안에 산호가 출현하고 그리고 산호초를 형성하기 시작하였고, 체절을 가진 동물이 곧 바다를 떠나 육지로 나갈 교두보를 확보하는 형태로 발전하였다. 중요한 변화가 또한 원시 어류 사이에서 일어났다. 물고기의 목구멍 양쪽 옆에는 여과기능의 기원이 되는 아가미 틈새가 얇은 혈관으로 둘러싸이게 되어 아가미 역할을 하게 되었다. 이제 아가미 사이의 살기둥들이 뼈막대 형태로 딱딱해지고, 이 뼈들의 첫 쌍이 수천 년에 걸쳐 천천히 점진적으로 앞으로 향하면서 관절이 되었다. 그 주위로 근육들이 형성되어 막대 앞쪽 끝 부분이 위아래로 오르락내리락 할 수 있게 되었다. 이렇게 해서 턱이 생겨난 것이다. 살을 덮는 피부에 골질의 비늘이 크고 날카롭게 자라고, 또 나중에는 이빨이 되었다. 이제 바다의 척추 동물은 더 이상 물을 여과하고 진흙을 걸러서 사는 미진화의 생물이 아니다. 이제 그들은 입으로 물 수 있게 되었다. 피부의 조직이 몸 아래 부위의 양쪽으로부터 생겨나서 물을 가르며 다니기에 편하게 하였는데, 이 부위가 실제로 지느러미가 되었다. 이제 어류는 수영할 수 있게 되었다. 그리고 처음으로 척추동물 사냥꾼들이 해수(海水)를 가로지르며 능숙하고 정확하게 스스로를 조정할 수 있게 된 것이다.”

그러나 우리는, 이 ‘기나긴 시간’ 동안에 발생했을 것으로 제안된, 변화에 대한 화석 기록은 실제로 어디에도 존재하지 않는다. 그러나 TV 시청자들은 이 말의 문제점에 대하여 아무 것도 듣지 못한다. 오히려 진화의 옹호자들은 한층 더 단언적이다. 에커(Ronald Ecker)는 기록하기를 “화석기록이 불완전하고 커다란 간격이 많이 있다는 것은 확실하다. 그러나 이것이 결코 진화론을 믿을 수 없게 하는 것은 아니다”고 하였다. 그러한 예들은 어떤 확실한 증거 없이도 이 시대를 지배하고 있는 패러다임이 어떻게 지탱되고 있는지를 잘 표현해주고 있는 것이다.

결론

화석은 생명의 진화를 호소하는 최후의 심판대이기는커녕 오히려 창조를 호소하는 최후의 심판대이다. 과학자들은 종종 새로운 개념은 소위 반증검사를 해 보아야 한다고 주장한다. 다시 말하면 개념이 잘못되었다는 것을 보여 줄 자료를 찾는 것이다. 진화가설이 잘못된 것임을 입증하는 한 가지 방법은 특히 주요 개체군(집단)들 사이의 화석들이 지질 주상도 전반에 걸쳐서 연속성을 보이지 않는다는 것을 보여주는 것이다. 만약 진화가 발생했다면 우리는 단순한 것에서부터 현재 생존하고 있는 모든 주요형태의 생명체에 이르기까지 대부분의 화석이 연속적인 계열로 나타날 것을 기대할 수 있어야 할 것이다. 또한 생명의 돌연(突然)한 출현 대신에 화석을 포함하는 하부 지층에서 서로 연관되어 있는 모든 주요 집단을 우리는 발견할 수 있어야 한다. 그러나 잘 알려진 대로 화석기록은 중간 형태를 갖고 있지 않다. 지질 주상도의 전반에 걸쳐서 동식물의 최고 분류단계인 문(門)을 넘어서 수백 종의 작은 단독 집단의 돌연한 출현으로까지 연장된다. 더구나 여기에 진화적인 변화에 시간이 거의 필요치 않았다는 상식을 벗어난 빠른 진화속도의 문제점이 여기에 부가되어야 한다. 진화론에서는 캄브리아기 대폭발과 같은 매우 복잡하고 불가능한 것처럼 보이는 주요 진화발달이 단 몇천만 년 사이에 일어난 것으로 가정하고 있다. 모든 자료를 종합적으로 볼 때, 일반적인 진화 모델은 본질적으로 거짓임을 말하고 있다.

<그림 9.1> 쥐라기 모리슨층의 사암층에 있는 공룡의 뼈들. 이 뼈들은 미국 유타주 옌센 도시 가까운 국립공룡기념관에 있다. 긴 뼈는 1.5～2m정도이다. 공룡뼈의 어지러운 배열은 마지막 퇴적 이전에 이동이 있었음을 암시한다.

<그림9.2> 거짓 화석. ‘피졸라이트’라고 불리는, 광택을 낸 넓은 후판의 암석은 미국 뉴멕시코주 왈눗 계곡의 페름기 야츠층에서 유래한다. 구상체를 형성하는 동심원의 층리는 한 때 자갈 같은 피졸라이트의 표면에서 살던 미생물에 의하여 스트로마톨라이트처럼 형성되었다고 생각되었다. 새로운 해석에 따르면, 피졸라이트는 지표면 아래와 지하수면 위의 이들 두 사이에서 발생되며, 무기화학적인 침전의 결과로 생긴다. 이의 증거는 피졸라이트 성장 형태가 서로 바싹 붙어있는 방식과 여러 피졸라이트 주위에서 성장하는 엽리이다. 표본의 크기는 12cm이다. 상세한 내용은 본문을 참고하라.

<표 9.1> 지질 주상도에서 생물체의 주요 형태

<그림 9.3> 캐나다의 캄브리아기의 바제스 세일에서 산출된 정체불명의 동물 할루시게니아(Hallucigenia)에 대하여 초기의 해석을 바탕으로 그린 모습. 그 후 새로운 해석은 윗방향 침들을 배치한다.

<그림 10.1>

지질 주상도에서 주요 형태의 생명체 분포도. 제4단에 수억 년으로 주어진 연대는 표준 지질연대의 인용이다. 저자는 이 연대를 지지하지 않는다. 시간규모가 선형이 아닌 것을 주목하라. 현생이언은 선캄브리아이언과 비교하면 5배 확대되었다.

<그림 10.2> 창세기 대홍수 이전의 생명체의 일반적인 분포에 대한 제안. 대홍수 중 차오르는 물에 의한 점진적인 파괴는 이 같은 환경이 오늘날 지각에서 발견되는 화석의 배열을 만들 수도 있다. 제안된 생태적대상분포론은 이를 잘 설명한다.

<그림 11.1> 100여 년 전에 헤켈(Ernst Haeckel)에 의하여 그려진 생명의 진화 나무. 굵은 원줄기와 가지들이 모두 서로 연결되어 있음을 주목하라. 생명체의 집단은 계통수의 나뭇잎에 해당한다. 그러나 계통수의 가지나 줄기에 해당하는 살아있거나 화석으로 산출되는 생명체는 거의 발견되지 않거나 전혀 없다. 이 그림은 주로 생물 분류상의 구분을 표시한다. 그림11.2와 비교하여 보아라.

<표 11.1> 분류표에 있어서 중간 형태

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<그림 11.2> 진화 나무의 한 부분으로 양서류 화석에 기초한 최근의 도표. 가정한 중간 형태의 화석이 거의 나타나지 않음을 주목하라. 이는 화석 기록에서 중간 형태가 없다는 사실을 반영하다. 오히려 ‘과(科)’수준으로 볼 때 신생대보다는 고생대에서 양서류가 더 많다. 도해된 에리오포이데아 집단은 12개 과를 포함한다. 신생대 집단에서 하나인 것과 비교하라( Carroll, p. 157(참고문헌 19a). 저작권 ⓒ1988 W.H.Freeman and Co.의 허가를 얻어 사용함).

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그림9.1

쥐라기 모리슨 층의 사암층에 있는 공룡의 뼈들. 이 뼈들은 미국 유타 주 옌센 시 가까운 공룡 국립 기념관 내에 위치하고 있다. 긴 뼈는 1.5～2m정도이다. 공룡 뼈의 어지러운 배열은 마지막 퇴적 전(前)에 이동이 있었음을 암시한다.

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그림9.2

거짓 화석. ‘피졸라이트’라고 불리는, 광택을 낸 넓은 후판의 암석은 미국 뉴멕시코 주 왈눗 계곡의 페름기 야츠층에서 유래한다. 구상체를 형성하는 동심원의 층리는 자갈 같은 피졸라이트의 표면에서 살던 미생물에 의하여 스트로마톨라이트처럼 형성되었다고 한 때 생각했었다. 새로운 해석에 따르면, 피졸라이트는 지표면 아래와 지하수면 위의 이들 두 사이에서 발생하며, 무기적이고 화학적인 침전의 결과로 생긴다. 이의 증거는 피졸라이트 성장 형태가 서로 바싹 붙어있는 방식과 여러 피졸라이트 주위에서 성장하는 엽리이다. 표본의 크기는 12cm이다. 상세한 내용은 교재를 보라.

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표 9.1

지질 주상도에서 생물체의 주요 형태

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그림9.3

캐나다 캄브리아기의 버제스 세일에서 산출된 정체불명의 동물 할루시게니아(Hallucigenia)에 대하여 초기의 해석을 바탕으로 그린 모습. 그 후 새로운 해석은 위 방향으로 침들을 배치한다.

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그림10.1

지질 주상도에서 주요 형태의 생명체 분포도. 제4단에 수억 년으로 주어진 연대는 표준 지질연대의 인용이다. 저자는 이 연대를 지지하지 않는다. 시간 규모가 선형이 아닌 것을 주목하라. 현생이언은 선캄브리아이언과 비교하면 5배 확대되었다.

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그림10.2

창세기 대홍수 이전 생명체의 일반적인 분포에 대한 제안. 대홍수 중 차오르는 물에 의하여 점진적인 파괴는 이같은 환경을 오늘날 지각에서 발견되는 화석의 배열을 만들 수도 있다. 제안된 생태대론은 이를 잘 설명한다.

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그림 11.1

100여 년 전에 헤켈(Ernst Haeckel)에 의하여 그려진 생명의 진화나무. 굵은 원줄기와 가지들이 서로 연결된 것을 주목하라. 생명체의 집단은 계통수의 나뭇잎을 만든다. 그러나 계통수의 가지나 줄기에 해당하는 살았거나 화석으로 산출되는 생명체는 거의 없거나 심지어 전혀 없다. 이 도해는 주로 생물 분류상의 구분을 표시한다. 그림 11.2와 비교하라.

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표11.1

분류표에 있어서 중간 형태

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그림11.2

진화 나무의 한 부분으로 양서류 화석에 기초한 최근의 도표. 가정한 중간 형태의 화석이 거의 나타나지 않음을 주목하라. 이는 화석 기록에서 중간 형태가 없다는 사실을 반영하다. 오히려 ‘과’수준으로 볼 때 신생대보다는 고생대에서 양서류가 더 많다. 도해된 에리오포이데아 집단은 12개 과를 포함한다. 신생대 집단에서 하나인 것에 비교하라.