[인증 7일차] 생물은 언제부터 잠을 자기 시작했을까?

오늘의 글귀입니다.

 

오늘은 <우리는 왜 잠을 자야 할까> 4장에서 가져왔습니다. (87~105쪽)

 

누가 잘까

 

생물은 언제부터 잠을 자기 시작했을까?

잠은 대형 유인원과 함께 출현했을까?

아니면 더 일찍, 파충류나 그 수생 선조인 어류 때?

타임캡슐이 없으므로, 이 질문의 답을 얻을 최선의 방법은 고대부터 진화적으로 더 최근에 이르기까지, 각기 다른 시기에 진화한 동물계를 구성하는 다양한 문들의 잠을 연구하는 것이다. 이런 유형의 조사는 역사 기록을 되짚어 훑어면서 잠이 처음 지구에 등장한 순간을 추정할 수 있는 강력한 수단이 된다. 유전학자 테오도시우스 도브잔스키는 이렇게 말한 바 있다. <생물학의 모든 것은 진화에 비추어보아야만 의미가 있다> 이런 연구를 통해서, 잠이 사람들이 예상했던 것보다 훨씬 일찍 나타났으며, 훨씬 더 심오한 영향을 끼쳤음을 시사하는 답이 나왔다.

 

지금까지 조사한 모든 동물 종은 예외 없이 잠을 잔다.

잠은 보편적인 현상이다.

(중략)

연체동물과 극피동물, 심지어 원시적인 지렁이 같은 무척추동물도 잠을 즐긴다.

 

그렇다면 동물이 잠을 자기 시작한 지는 얼마나 <오래>되었을까?

 

지렁이는 캄브리아기 대폭발 때 출현했다. 적어도 5억년 전이다. 

즉 지렁이는 모든 척추동물보다 앞서 출현했다.

(따라서 잠도 적어도 5억년 전에 출현했다)

그러니 척추동물인 공룡도 잠을 잤을 것이라고 추론할 수 있다. 디플로도쿠스와 트리케라톱스가 밤이 되면 모두 쪼그려 앉아서 편안히 잠이 든다고 상상해보라!

 

진화 시간을 더 거슬러 올라가서, 우리는 세균 등 수명이 24시간을 넘는 가장 단순한 형태의 단세포 생물들조차도 지구의 낮밤 주기에 따라 활발한 시기와 활기 없는 시기를 거친다는 것을 밝혀내 왔다. 현재 우리는 이 양상이 우리 자신의 하루 주기 리듬, 그리고 각성과 수면 주기의 선행 형태라고 믿고 있다.

 

우리가 잠을 자는 이유를 설명하겠다는 이론 중 상당수는 일반적이지만 아마도 잘못된 것일 한 개념에 토대를 둔다. 깨어 있을 때 온갖 일들에 심란해졌기에, 바로 잡기 위해 들어가야 하는 상태가 잠이라는 것이다. 하지만 이 논리를 뒤집으면 어떻게 될까? 잠이 대단히 유용한 것이라면? 우리의 모든 측면에 생리적으로 유익한 혜택을 주는 것이라면? 그렇다면 질문은 이렇게 바뀌어야 할 것이다. 생물은 왜 굳이 깨어나는 것일까? 깨어 있는 상태가 생물학적으로 얼마나 피해를 끼칠 수 있을지를 생각하면, 여기서 진정한 진화적 수수께끼는 잠이 아니라 각성 상태다. 이 관점을 택하면, 전혀 다른 이론을 제시할 수 있다. 지구 생명의 최초 상태는 잠이었고, 잠에서 각성 상태(깨어있는 상태)가 출현했다는 것이다. 터무니없는 가설일지 모르며, 진지하게 받아들이거나 탐구할 사람이 아무도 없을지 모르지만, 개인적으로 나는 그 가설이 완전히 터무니없는 것이라고는 생각하지 않는다.

 

  이 두 이론 중 어느 쪽이 옳든 간에, 우리가 확실히 아는 것은 잠이 고대에 기원했다는 것이다. 잠은 최초의 지구 생명과 함께 출현했다. DNA 등 다른 근원적인 특징들처럼, 잠도 동물계의 모든 동물들을 묶는 공통의 끈으로 남아 있다. 그렇다, 오랫동안 이어져 온 공통점이다.

 

하지만 잠은 종마다 진정으로 놀라운 차이점들도 지닌다. 사실 네 가지나 된다.

(여기부터는 핵심만 발췌해서 적어두겠습니다.)

 

1. 잠자는 시간은 동물마다 다르다

코끼리는 사람보다 잠을 절반만 자도 된다. 매일 겨우 4시간만 자도 된다. 호랑이와 사자는 매일 15시간을 잠으로 보낸다. 갈색박쥐는 포유동물 중에서 가장 오래 잔다. 매일 겨우 5시간만 깨어 있고 19시간을 잠으로 보낸다. 잠자는 시간은 동물들이 어떻게 잠을 자는가라는 문제에서 가장 두드러진 차이점 중 하나다.

 

2. 꿈을 꾸는가 안 꾸는가

종 사이에 뚜렷한 차이를 보이는 또 한가지는 수면의 조성이다. 모든 종이 수면의 모든 단계들을 다 경험하는 것은 아니다. 우리가 수면 단계들을 살펴볼 수 있는 종들은 모두 비렘수면을 경험한다. 즉 꿈을 꾸지 않는 단계다.

하지만 곤충, 양서류, 어류, 대부분의 파충류는 렘수면에 들어간다는 뚜렷한 징후를 전혀 보이지 않는다. 사람의 꿈꾸는 상태와 관련된 수면 단계를 말이다.

동물계의 진화 시간표에서 나중에 출현한 조류와 포유류만이 온전한 렘수면을 지닌다. 이는 꿈꾸는 잠(렘수면)이 진화 과정에서 새로 출현한 것임을 시사한다. 렘수면은 비렘수면만으로는 이룰 수 없었던, 즉 렘수면이 더 효율적으로 이룰 수 있는 기능을 지원하기 위해 출현한 듯하다.

 

3. 잠을 자는 방식이 저마다 다르다

동물계 전체에서 차이를 보이는 수면의 세 번째로 놀라운 측면은 잠을 자는 방식이 저마다 다르다는 것이다. 이 다양성은 놀라운 수준이며, 거의 믿어지지 않는 사례도 있다. 돌고래와 고래 같은 고래류가 대표적이다. 그들은 비렘수면만으로 이루어지는 잠을 자는 동시에, 한쪽 뇌 반구만 잠들 수도 있다. 즉 어느 한 시점에 뇌의 반쪽만 잠을 자고 있다는 뜻이다! 수생 환경에서는 살아가는 데 필요한 움직임을 유지하려면 뇌의 절반이 늘 계속 깨어 있어야 한다. 하지만 뇌의 나머지 절반은 때때로 가장 아름다운 비렘수면에 빠져든다. 한쪽 대뇌 반구 전체가 깊고 강력하면서 율동적이고 느린 뇌파에 잠기겠지만, 다른 반쪽은 온전히 깬 상태에서 마구 빠르게 요동치는 뇌파 활성을 보일 것이다. 사람의 뇌처럼 양쪽 반구가 굵은 섬유로 연결되어 있고, 겨우 몇 밀리미터 떨어져 있음에도 그럴 수 있다.

(중략)

대자연은 일주일 내내 24시간 물속에서 쉬지 않고 움직여야 한다는 극단적인 압력하에서 잠을 아예 자지 않는 방법을 찾아낼 수도 있지 않았을까?

그렇지 않다. 

잠은 대자연에게 달리 선택권이 없을 만치 반드시 필요한 것이다.

뇌의 양쪽 반구가 함께 자거나, 한쪽씩 교대로 자는 수밖에 없다. 어느 쪽이든 가능하지만, 반드시 자야 한다. 잠은 타협의 여지가 없다.

 

4. 압력을 받을 때

동물계 전체에서 차이가 두드러지는 수면의 네 번째이자 마지막 특성은 드물면서 아주 특수한 상황에서 수면 패턴(sleep pattern)이 어떤 방식으로 약해질 수 있는가다. 미국 정부는 이를 국가 안보 문제라고 보며, 이 문제를 조사하느라 납세자들이 낸 세금을 꽤 많이 투입해 왔다.

  하지만 일부러 잠을 줄이는 쪽으로 가장 놀라운 성취를 이룬 것은 대양을 건너서 이주를 하는 철새들이다. 날씨 변화에 발맞추어서 수천 킬로미터를 이주하는 동안, 무리 전체는 평소보다 몇 시간씩 더 날아갈 것이다. 그래서 그들은 한 자리에서 충분한 잠을 잘 기회를 꽤 많이 잃는다. 하지만 뇌는 이런 상황에서 잠을 잘 창의적인 방법을 찾아냈다. 이주하는 새들은 비행할 때 겨우 몇 초씩 지속되는 놀아울 만치 짧은 잠에 빠지곤 한다. 이 극도로 강력한 선잠만으로도, 오랫동안 전혀 잠을 이루지 못했을 때 닥칠 파국적인 결핍증상들을 충분히 막을 수 있다.(궁금해할까 봐 말하는데, 사람에게는 그와 비슷한 능력이 전혀 없다)

  흰정수리멧새(white-crowned sparrow)는 아마 장거리 비행 때 잠을 줄이는 능력 면에서 가장 경이로운 사례일 것이다.

(중략)

이제 미국 정부가 그들이 입은 생물학적 갑옷이 정확히 무엇인지를 찾아내는 일에 대단히 관심을 가져 온 이유를 충분히 상상할 수 있을 것이다. 24시간 내내 활동할 수 있는 군인을 만들고 싶은 것이다.

 

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위의 마지막 단락의 두 문장이 섬뜩하지 않았나요. 철새, 흰정수리멧새를 연구하는 이유가 24시간 내내 활동할 수 있는 군인을 만들고 싶어서라니.ㅜㅜ
전쟁은 없어지고, 평화롭게 모든 사람들과 생명들이 살아갈 수 있기를 간절히 바랍니다.

 

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오늘은 두 가지 질문!

모든 생물은 잠을 자는가?

그럼 생물들은 언제부터 잠을 자기 시작했는가?

에서 시작하여,

모든 동물들의 공통점인 잠에 대해, 그리고 동물 종마다 달라지는 잠의 차이점에 대해

알아보았습니다.

행복한 일요일 보내세요!! ^^*