바다의 천재들

빌 프랑수아 지음 | 이충호 옮김

해나무 2025년 01월 10일 출간 국내도서 : 2024년 12월 20일 출간

작품소개

책소개

심해로 유유히 잠수하는 거대한 향유고래와 대왕오징어, 무리 지어 대형을 바꾸며 포식자를 교란하는 멸치 떼, 바닷물에서 튀어 올라 수면 위를 활공하는 날치……. 바다 생물이 살아가는 방식은 환경이 다른 만큼 육상 생물과 차이가 크다. 바다는 육지에 비해 많은 것이 드러나지 않은 만큼 바닷속 세상은 여전히 우리를 매혹한다.
『바다의 천재들』은 물리학자의 시각으로 바다 생물의 경이로운 능력을 탐색하는 책이다. 바다 생물의 매력에 빠진 물리학자 빌 프랑수아는 물질, 힘, 에너지 등 물리학적인 관점에서 수중 환경의 특성과 그에 적응한 바다 생물이 지닌 생존 기술의 원리를 특유의 유머와 비유를 버무려 유쾌하게 전달한다. 섬세한 관찰과 정교한 기법으로 그린 생생한 그림과 함께, 우리와 다른 방식으로 살아가는 바다 생물의 천재성을 들여다보자.

목차

추천의 말
들어가며

1부 헤엄_작은 움직임에서 장거리 여행까지
치어_먼 여행에 나서는 어린 물고기 | 원양 어류_원양 경주 챔피언 | 무리_수천 마리 물고기가 하나가 될 때

2부 수중 환경_깊고 넓은 물속을 누비는 존재
향유고래_극한의 압력을 견뎌내는 스포츠 선수 | 크릴_바다의 청소부 | 연어_두 가지 물을 오가기 위한 변신

3부 경계면_물과 공기 사이의 경계
수표동물_파란 함대의 보트 경주 | 날치_표면을 뚫고 나가는 데 성공한 물고기 | 지느러미발도요_물방울 길들이기의 달인 | 앨버트로스_한 번도 땅을 딛지 않고 세계를 일주하는 새

4부 에너지_모든 것은 변한다!
고래_극지방의 열역학 | 열수 분출공_깃털 장식이 달린 생물 | 전기가오리_번득이는 천재성

5부 빛의 존재_햇빛의 비밀
갯가재_빛을 산산조각내는 존재 | 생물 발광_심해의 불꽃놀이 | 멸치_바닷속의 완벽한 거울

6부 온갖 종류의 색_다양한 패턴과 색조
수채화 물감_문어 화가의 팔레트 | 다채로운 색을 지닌 물고기_줄무늬의 모험 | 나사조개와 조개_컴퓨터과학자가 조개 무늬를 만들 때

7부 지각_바다 동물의 다양한 감각
수천 개의 눈_해양 세계의 망막과 눈동자 | 미거_고요한 세계의 재즈 연주자 | 상어_언제 어디서나 주변 세계를 자세히 파악하는 능력

8부 건축가_미래파 건축과 건축 재료
비단무늬고둥_극단적인 수집가 | 유리해면_아틀란티스의 건축가들 | 피낭동물_나무 튜닉을 입은 사촌

9부 불굴의 생명_물리학 법칙을 거스르는 생명
편형동물_분할되지 않는 플라나리아의 기억 | 불사의 해파리_그리고 바다의 다른 므두셀라들 | 시간을 초월한 종_실러캔스와 먼 과거에서 온 종들

나가며
감사의 말
그림 출처
찾아보기

책 속으로

*첫 문장: 페이지들이 거대하고 다채로운 해초처럼 물속에서 너울거린다.

작은 물고기의 관점에서 볼 때 물은 한 덩어리로 움직이는 유체가 아니라, 무질서하게 움직이는 물 분자들의 집단이고, 그것을 헤치고 앞으로 나아가야 한다. 그리고 작은 물고기일수록 ‘공’들을 밀어내기가 더 힘들기 때문에 나아가는 속도가 느려진다. 게다가 알에서 막 나와 몸길이가 수 밀리미터에 불과한 물고기에게 물은 점성이 매우 높은 물질처럼 느껴진다. 우리가 물고기라면 마치 끈적끈적한 꿀 속에서 헤엄치는 듯한 느낌이 들 것이다. - 25쪽

향유고래가 에너지를 절약하는 첫 번째 비결은 느린맥이다. 잠수하자마자 심장 박동이 느려진다. 이것은 많은 포유류가 공통적으로 나타내는 반사 행동이다.-심지어 여러분과 나도. 얼굴에 물을 약간 끼얹기만 해도 우리는 심장 박동이 느려진다. 이 현상은 먼 과거에 우리 조상이 해산물이나 수생 식물 줄기를 채취하는 데 도움 이 되었을 것이다. 향유고래의 경우, 이 현상은 단순히 반사 행동에 불과한 게 아닌데, 잠수할 때 심장 박동을 의식적으로 조절하는 능력이 있어 자유자재로 심장 박동을 늦추는 것으로 보이기 때문이다. 이것은 요가 지도자가 부러워할 만한 재주이다. - 58쪽

수면에 충돌하는 순간, 북방가넷은 중력의 23배에 이르는 충격을 받는다. 머리가 물속에 들어가는 순간 물에서 받는 마찰력은 목을 부러뜨릴 정도로 크다. 이 무모한 새는 물속으로 다이빙을 할 때마다 낙하 동작을 완벽하게 해내야 한다. 조금이라도 각도가 빗나가면 치명적 결과를 맞이할 수 있다. 다행히도 북방가넷은 신체가 이에 적합하게 발달했다. 뾰족한 부리는 수면을 가르고 들어가기에 편리하고, 목 근육이 매우 튼튼해 격렬한 충돌의 충격에서 살아남을 수 있다. - 110쪽

이탈리아 의사 루이지 갈바니Luigi Galvani는 전기가오리가 전기를 만든다는 사실에 큰 흥미를 느끼고 다른 동물들의 몸에서도 전기가 생기는지 조사하기 시작했다. 1790년대에 갈바니는 모든 동물의 근육이 신경을 통해 전달되는 전기로 작동한다는 사실을 발견했다. 이렇게 해서 전기생리학이라는 새 과학 분야가 탄생했는데, 동물과 전기 사이의 관계를 연구하는 분야였다. 오늘날 신경계에 대해 우리가 알고 있는 지식은 대부분 여기서 시작되었다. - 162쪽

멸치의 투명 망토는 완벽한 거울이다. 만약 욕실의 거울을 바라보듯이 멸치의 은빛 층을 바라본다면, 자신의 얼굴이 완벽하게 반사된 모습을 볼 수 있다. 심지어 거울 장인이 만든 최고의 거울보다 훨씬 훌륭한 거울처럼 보일 것이다.
멸치는 이런 식으로 거울처럼 주변 세상을 반사해 자신의 피부에 그대로 담는데, 그럼으로써 주변 환경에 섞여 들어가 자신의 모습을 사라지게 한다. 하지만 주의할 점이 있다. 이 마술은 완벽하게 해내야 한다. 단 한 줄기의 빛도 옆으로 비켜 가거나 그냥 통과하는 일이 일어나서는 안 된다! - 192~193쪽

튜링은 색들이 피식자와 포식자처럼 상호 작용하면서 이 모든 패턴을 만들어낼 수 있다고 믿었다. 사실, 이 위대한 수학자가 창시한 정보과학은 수십 년 뒤에 이 가설을 입증했다. 컴퓨터를 사용해 튜링이 상상한 현상을 시뮬레이션해 보았다. 이 계에서 작용하는 매개변수들-‘포식자들’의 식성, ‘피식자들’의 생식 능력, 동물 피부의 크기-을 파악해 입력하기만 하면 되었다. 그러자 컴퓨터가 계산을 통해 어떤 패턴이 나오는지 결과를 보여주었다. 놀라운 결과가 나왔는데, 매개변수들의 값에 따라 반점, 줄무늬, 눈알 무늬, 그물 무늬 등이 화면에 나타났다. 요컨대, 동물계에서 볼 수 있는 모든 패턴이 나타나 국제 과학계를 충격에 빠뜨렸다. - 216쪽

우리 눈에는 잘 보이지 않지만, 바다이구아나의 정수리에 있는 한 비늘 중앙에 작은 회색 점이 빼꼼히 열려 있다. 가까이에서 자세히 관찰하면, 이 작은 점이 실제로는 수정체와 망막을 비롯해 눈과 같은 구조를 갖고 있음을 알아챌 수 있다. 바다이구아나의 머리 양옆에 난 눈처럼 이 눈은 빛을 감지한다. 두정안頭頂眼이라 부르는 이 세 번째 눈은 아주 오래전에 진화했다. 모든 척추동물의 공통 조상에 해당하는, 약 4억 5000만 년 전에 살았던 원시 물고기가 이미 두정안을 갖고 있었는데, 아마도 위에서 다가오는 포식자를 탐지하는 데 사용했을 것이다. - 235~236쪽

비단무늬고둥은 정말로 다른 조개껍데기를 수집하는 동물이다. 백악기에 나타난 이 연체동물은 현재 아주 깊은 바닷속에서부터 해변 가장자리에 이르기까지 전 세계의 해저에 수십 종이 서식하고 있다. 이들은 복족강에 속하며, 사촌인 쇠고둥과 뿔고둥과 나사조개처럼 껍데기가 나선형으로 비틀리면서 자란다. 비단무늬고둥은 자라면서 자신의 껍데기 위에 수집품을 올려놓는다. - 273쪽
텔로미어 마모는 생물의 수명을 제약하는 주요 물리적 한계이다. 그런데 바닷가재는 이 한계를 극복하는 법을 알고 있다. 바닷가재는 텔로머레이스telomerase라는 효소를 만드는데, 이 효소는 손상된 텔로미어를 복구하는 능력이 있다. 포유류는 이 효소가 줄기세포와 생식세포에서만 만들어지지만, 바닷가재는 모든 세포에서 평생 동안 만들어진다. 따라서 세포들은 원하는 만큼 얼마든지 분열을 할 수 있고, 그래서 영원히 늙지 않는다. - 325쪽

출판사 서평

★★★ 출간 즉시 프랑스 아마존 ‘동식물생리학’ 분야 1위
★★★ 이정모(『찬란한 멸종』 저자), 이대한(성균관대 생명과학부 교수) 강력 추천!


“바다를 들여다본다는 것은
또 다른 행성을 방문하는 것과 같다”

▶ 완벽한 거울처럼 주변을 비추는 멸치의 은빛 층
▶ 영원히 젊음을 유지하는 바닷가재와 노화를 역전시키는 해파리
▶ 몸 전체에서 물의 움직임을 감지하는 상어의 감각
▶ 자신의 껍데기에 논리 규칙을 무늬로 새긴 나사조개
▶ 한 번도 땅을 딛지 않고 세계를 일주하는 앨버트로스


물리학자의 눈으로 본 바다 생물의 경이로움
우리와 전혀 다른 삶의 형태를 만나다

“인간은 우리의 가장 비밀스러운 기술 몇 가지를 해독했어요.” 인어가 말했다.
“도대체 이 모든 정보를 어떻게 알아낸 거죠?” 문어가 물었다.
“그들은 아주 효율적인 연장통을 갖고 있는 것 같아요. 하나는 생물학이고 또 다른 하나는 물리학이죠.”

심해로 유유히 잠수하는 거대한 향유고래와 대왕오징어, 무리 지어 대형을 바꾸며 포식자를 교란하는 멸치 떼, 바닷물에서 튀어 올라 수면 위를 활공하는 날치……. 바다 생물이 살아가는 방식은 환경이 다른 만큼 육상 생물과 차이가 크다. 해양 세계는 어떤 모습일까? 바다는 육지에 비해 많은 것이 알려져 있지 않은 만큼 바닷속 세상은 여전히 우리를 매혹한다.
『바다의 천재들』은 물리학자의 시각으로 바다 생물의 경이로운 능력을 탐색하는 책이다. 생물학이 생물을 분류하고 모든 부분의 기능을 자세히 기술함으로써 일종의 확대경 역할을 한다면, 물리학은 법칙으로 만물을 설명하려는 특성상 모든 개체를 관통하는 단순한 원리를 찾으려 한다. 바다 생물의 매력에 빠진 물리학자 빌 프랑수아는 수중 환경의 물리적 특성과 그에 적응한 바다 생물이 지닌 생존 기술의 원리를 특유의 유머와 비유를 버무려 유쾌하게 전달한다. 섬세한 관찰과 정교한 기법으로 그린 생생한 그림과 함께, 우리와 다른 방식으로 살아가는 바다 생물의 놀라운 능력을 들여다보자.





세상에서 가장 큰 동물은 왜 바다에 있을까?
바다 생물의 모습과 생존 기술에는 물리학적인 이유가 있다

세상에서 가장 큰 동물은 대왕고래라고 알려져 있다. 과거와 현재를 통틀어 육지에서 가장 큰 동물인 공룡 아르겐티노사우루스의 몸무게가 약 80톤이었다고 추정하는데, 대왕고래의 몸무게는 그 2배에 이른다. 왜 대왕고래에 버금가는 크기의 생물이 육지에는 존재하지 않는 걸까? 여기에는 물리학적인 이유가 있다. 육상 생물은 중력의 영향을 받기 때문이다. 동물이 움직이기 위해서는 근육이 필요한데, 근육의 무게를 늘리면 뼈가 감당하기 어렵고, 근육과 함께 골격도 증가시키면 몸이 무거워 움직이기가 불가능해진다. 결국 초거대 동물은 중력의 영향력에서 비교적 자유로운 바닷속에서 발견될 수밖에 없다.
이 책은 바다라는 수중 환경에서 진화한 다양한 생물 종을 소개하며 그들의 모습과 생존 기술을 물리학자의 시각으로 풀어낸다. 물질, 힘, 에너지 등 물리학적인 관점에서 수중 환경은 우리가 살아가는 육지 환경과 매우 다른 제약 조건을 가지고 있으며, 바다 생물들은 진화를 통해 수중 환경에 적합한 삶의 방식을 갖추었다. 태어나자마자 마치 꿀 속에서 헤엄치는 경험을 하는 아주 작은 치어, 절대로 헤엄을 멈출 수 없는 다랑어, 수면을 뚫고 솟아오르는 날치들, 캄캄한 심해에서 스스로 빛을 내는 발광 동물 등, 이 책을 통해 바다 생물의 삶을 생생하게 경험해보자. 바다 생물이 자연의 일부인 그 자체로서 소중한 존재임을 깨닫게 될 것이다.


전지 발명부터 투명 망토, 젊음을 유지하는 비결까지
인류의 지식을 확장하는 바다 생물의 비범한 능력

우리가 물속에서 몇 분 버티기도 힘들다는 점을 떠올리면 바다를 누비는 온갖 생물은 경이로울 수밖에 없다. 바다 생물은 늘 호기심과 궁금증을 불러일으켰으며, 우리는 그들이 지닌 특별한 능력의 비밀을 분석하는 과정에서 자연스럽게 그 원리를 지식으로 습득한다. 일찍이 전기가오리의 신비한 능력이 밝혀지면서 전기생리학이라는 새 과학 분야가 탄생했고 최초의 전지가 발명되었다. 오늘날에는 멸치 피부의 은빛 층이 거울처럼 빛을 반사함으로써 주변 배경에 섞여 자신의 모습을 사라지게 한다는 사실과 그 원리가 알려져 있는데, 이는 장비를 만드는 공학자들에게 매우 유망한 가능성을 제시한다. 또한 200년까지도 사는 바닷가재는 포유류와 달리 염색체 손상을 방지하는 텔로머레이스라는 효소를 온몸의 세포에서 평생 동안 생성해 젊음을 유지한다는 사실을 생물학자들이 밝혀내기도 했다.
이 책은 바다 생물들이 지닌 다양한 능력에서 찾아낸 단순한 원리들이 우리에게 새로운 가능성을 열어준다는 점을 보여준다. 물고기의 몸과 조개껍데기에 나타나는 패턴 무늬의 논리 규칙, 물고기 떼의 움직임에서 발견한 집단 지능, 몸 전체에서 물의 움직임을 감지하는 상어의 감각 등 이 책은 생물학과 진화, 물리학이 교차하는 지점에서 바다 생물을 관찰해 사고의 범위를 확장해줄 것이다.





바다 생물에 관한 지식을 어디에 이용할 것인가
함께 살아가는 지혜가 필요한 이유

아주 작은 채식성 새우인 크릴과 거대한 몸집의 고래는 기후 위기의 주범인 탄소를 처리하는 데 중요한 역할을 한다. 대기 중 이산화탄소는 바다 수면에 녹아들고, 식물 플랑크톤은 물속에 녹은 이산화탄소를 광합성을 통해 유기 물질로 바꾼다. 크릴은 바로 이 식물 플랑크톤을 섭취하면서 이산화탄소 일부를 몸속에 고정한다. 지구의 기후에 기여하는 크릴의 역할은 그 다음 과정에서 발휘되는데, 탈피하면서 떨어져나온 껍데기나 배출한 배설물이 깊은 바다 밑에 쌓여 머물게 된다. 이 작은 생물이 지구 환경에 얼마나 영향을 미치겠냐 싶겠지만, 그 수가 어마어마하게 많아서 남극해에서만 약 2300만 톤의 탄소를 처리한다. 한편 고래는 매일 6톤 이상의 크릴을 먹어치워 이산화탄소를 자신의 몸에 고정한다. 나중에 고래가 죽으면 탄소는 고래 시체와 함께 바닷속으로 가라앉는다.
저자 빌 프랑수아는 책 곳곳에서 남획과 서식지 파괴로 인한 바다 생물의 멸종과 생태계의 위기를 알린다. 투구게는 그 피가 백신 시험에 유용하다는 이유로 오늘날 미국에서만 약 50만 마리를 잡히고 있는데, 최근에야 인공 대체 물질이 개발되었다. 해저의 열수 분출공은 발견된 지 50년이 채 지나지도 않았는데, 광물을 개발하려는 투자자와 산업가가 채굴 허가 신청을 준비하고 있고 과학자와 비정부 국제 조직들은 이를 늦추기 위한 활동을 벌이고 있다.
이 책에서 저자는 바다 생물에 관한 지식은 우리가 어떻게 사용하느냐에 따라 자연을 파괴하는 힘이 될 수도, 자연을 살리는 힘이 될 수도 있다는 점을 지적한다. 크릴과 고래가 지구 온난화를 해결할 수는 없겠지만 많은 바다 생물 종이 탄소 순환 역할을 하고 있다는 사실을 많은 사람이 인지한다면 바다를 보호하는 방향으로 이용하는 방안을 함께 모색할 수 있을 것이다. 이 책을 통해 바닷속에 사는 다채로운 생물들을 만나보자. 바다 생명에 대한 애정이 묻어나는 이 책은 경이로움 그 자체가 해양 생태계를 보호해야 하는 이유로 다가올 것이다.

작가정보

저자(글) 빌 프랑수아

수생 생물에 매료된 생물물리학자. 우리를 둘러싸고 있는 종들과 우리의 관계, 그리고 물리학 법칙들이 생물계의 다양성을 빚어낸 방법을 탐구하는 데 큰 열정을 갖고 있다. 바다에 관심이 많았던 그는 프랑스 최고 지성의 상징인 고등사범학교 ENS 에서 물리학을 공부한 뒤 물고기 떼의 움직임에 적용되는 유체역학을 연구하여 박사 학위를 받았다. 2019년 박사 과정 2년 차였던 그는 프랑스의 유명 서바이벌 프로그램인 〈위대한 웅변가Le Grand Oral〉에서 우승해 이름을 알렸다. 같은 해 첫 책 『정어리의 웅변』을 출간했으며, 이 책은 20여 개 언어로 번역되었다. 최근에는 『세상에서 가장 멋진 메뉴Le Plus Grand Menu du monde』, 『송어와 앵무새La Truite et le perroquet』를 출간했다. 그는 특유의 유머와 비유를 버무려 유쾌하게 지식을 전달하고 야생의 자연을 발견하는 즐거움을 느끼도록 독자를 이끈다. 글쓰기와 웅변이라는 세계에 눈을 뜬 그는 꾸준히 글을 쓰고 프랑스어와 영어로 진행되는 각종 국제 토론 대회에 참가하며 바다 생물에 대한 깊은 애정을 대중과 공유하고 있다.

번역 이충호

서울대학교 사범대학 화학과를 졸업했다. 현재 과학 전문 번역가로 활동하고 있다. 2001년 『세계를 변화시킨 12명의 과학자』로 우수과학도서 번역상(한국과학문화재단)을, 『신은 왜 우리 곁을 떠나지 않는가』로 제20회 한국과학기술도서 번역상(대한출판문화협회)을 받았다. 옮긴 책으로는 『사라진 스푼』, 『바이올리니스트의 엄지』, 『뇌과학자들』, 『카이사르의 마지막 숨』, 『원자 스파이』, 『과학 잔혹사』, 『미적분의 힘』, 『진화심리학』, 『차이에 관한 생각』, 『인간이 되다』, 『불안 세대』 등 다수 있다.