리뷰 : Darwin's Doubt (Stephen C. Meyer) part 2

화석 문제

 

다윈 당시 타의 추종을 불허하던 화석 전문가는 하버드 대학의 Loius Agassiz였다. 그는 다윈의 이론에 있어서 캄브리아 대폭발은 큰 난제임을 지적했다. 다윈의 이론에 따르면 변이는 점진적이어야했고, 다양한 중간 화석들이 존재해야했는데 그러한 화석이 당시에 발견되지 않았기 때문이다. 다윈 스스로도 이러한 문제가 자신의 이론에 있어서의 난제임을 스스로도 인정한 바 있다. 화석 문제에 대한 비판은 Agassiz뿐만이 아니라 Silurian (당시 Cambrian은 Silurian이라 불리웠다)이라는 지질학적 시대의 이름을 지었던 Roderick Murchison 도 제기했던 바이고, 당시 화석 전문가였던 Adam Sedgwick 역시 캄브리아기 화석 문제를 다윈의 이론에 있어서 큰 문제로 지적한 바 있다.

물론 이러한 난제는 화석 기록이 충분치 않기때문에 그럴 것이라는 설명으로 쉽게 무마할 수 있을런지도 모른다. 실제로 다윈 스스로 이렇게 생각하긴 했지만 이러한 설명은 다윈 스스로에게도 그다지 만족스러운 설명이 되지도 않았으며 Agassiz에게는 어림없는 일이었다. Agassiz에게 있어서 가장 불만족스러운 부분은 화석이 단지 불충분해서가 아니라 다윈의 생명 나무에 있어서 중요한 분기점이 되는 화석들만이 선택적으로 발견되지 않기 때문이었다. 

Agassiz의 학문적 비판에도 불구하고 다윈의 이론이 많은 설득력을 얻었음은 과학사적으로 평가되어야할 부분이다. 하지만 중요한 점은 다윈 스스로도 Agassiz의 비판을 수용했다는 점과 그 비판에 답하려던 다윈의 시도가 성공적이지 않았다는 점이다.

 

고생물학에서 가장 드라마틱한 발견을 한 사람을 꼽으라면 이전에 알려진 바 없 다양한 생명 형태의 캄브라이기 화석들을 발견한 Charles Doolittle Walcott일 것이다. 이 특정 지질학적 시대의 특징은 많은 동물들의 형태가 갑작스럽게 출현하였고, 이 지층의 동물들과 그 이전 지층을 연결해줄만한 중간 화석이 존재하지 않는다는 점이었다. 더욱이 이 지층에서 발견되는 화석들은 완전히 새로운 형태의 바디 플랜 (body plan)을 가졌고, 작은 수준에서의 다양성과 변이들이 출현하기도 전에 갑작스런 문(phyla) 수준에서의 변화를 가진 생물체들이 등장했다는 점이다. 다윈의 이론대로라면 변화는 점진적이어야만 했고, 캄브리아기의 대폭발은 이와 상충되는  증거였다. 이를 설명하기위해 Walcott은 Artifact hypothesis를 제시했다. 이른바, 지층의 격변들로 인해 캄브리아 이전시기는 바다에 잠겨있어서 화석이 생기지 않았다가 캄브리아기에 지층이 수면에 다시 떠오르면서 캄브리아기 지층이 생겼다는 논리였다. 

 

과연 Walcott의 artifact hypothesis 대로 캄브리아 이전의 지층이 수면 아래에 있다가 캄브리아기에 지층이 수면 위로 떠올랐을까? 1940년대부터 1960년대까지 석유회사들의 해양에서의 대규모 시추 작업을 통해 해양 퇴적 암층에 대한 분석이 대량으로 이루어졌다. Walcott의 기대와는 달리 선캄브리아기 (Pre-Cambrian) 화석은 해양 퇴적 암층에서 발견되지 않았다. 뿐만 아니라 지질학자들의 연구에 따르면 당시 해양과 대륙판은 매우 안정적이었고 Walcott이 기대했던 대규모 지층의 상승과 같은 변화는 없었다는 것이 알려졌다. 

그렇다고해서 학자들이 Walcott의 artifact hypothesis를 쉽게 포기하진 않았다. 샘플링의 문제라는 견해도 있었지만 Walcott은 이를 받아들이지 않았다. 또한 선캄브리아기의 극심한 열과 압력으로 화석이 모두 파괴되어서 그랬을 것이라는 견해도 있었지만 이도 역시 설득력이 부족했다. 그나마 많은 학자들에 의해 제시된 견해는 선캄브리아기의 화석들은 너무 작거나 부드러워서 화석화되지 못했다는 견해였다. 칼텍의 Eric Davidson, Gregory Wray, Jeffrey Levington, Leo Shapiro와 같은 이들이 바로 다른 버젼의 artifact hypothesis를 제시한 학자들이다.

하지만 이러한 견해는 몇가지 문제를 가진다. 첫째는 UCLA의 고생물학자 William Schopf가 오스트레일리아에서 발견한 34억년전 단세포 생물인 Cyanobacteria 화석때문이다. 단세포 생물도 화석화되는데 선캄브리아기 시대가 화석화되지 않는다는 것은 개연성이 없다. 두번째 문제는, 많은 학자들이 생각하기를 단단한 부분과 부드러운 부분은 함께 진화했어야했지, 부드러운 부분이 먼저 생기고 나중에 단단한 부분이 생겼다고 생각하진 않기 때문이다. 왜냐하면 단단한 부분이 부드러운 부분을 보호하는 방식으로 진화가 이루어졌다고 여겨지기 때문이다. 

결국 선캄브리아기와 캄브리아기를 이어줄 중간화석은 어딘가에 있었는데 없어지거나 우리가 아직 발견하지 못한 것이 아니라, 캄브리아기의 다양한 문( phyla)의 생명체들이 갑작스레 생겨나기 시작한 셈이다. 말 그대로 캄브리아기의 다양항 생명체의 등장은 대폭발(Explosion)인 셈이다.