개발새발 써진 과학공책

이 글은 마하바냐님 글을 보고 쓰는 것입니다. 거부감을 느끼는 내용과 사진이 포함될 수 있으므로 싫은 분은 읽지 마세요. 일부 글 내용을 보충하고, 글쓰기를 손봐서 다시 공개합니다.

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자연계에는 대칭적인 것이 아주 많이 있고, 사람들은 대칭적인 것에서 아름다움 또는 경외감을 느낀다.

그러나 좌우대칭이 아닌 것도 많다. 조개나 전복처럼 확연히 비대칭인 것도 많지만 언듯 대칭인 듯 싶지만 비대칭인 것도 많다. 그 비대칭이 얼마나 교묘한지 또는 얼마나 정교한지는 알아채기가 힘들다. 이 글에선 그냥 내가 알아챈 것을 살펴 보자.


1. 사람 몸은 좌우대칭이 아니다.
당신 몸은 좌우대칭인가? 만약 그렇다면 당신은 신일지도 모른다. 사람 몸은 남녀 공히 비대칭이다. 물론 어떤 것은 평균적으로 비대칭, 어떤 것은 모두 비대칭이이다. 이는 효율을 좋게 하기 위해서다.
우선 사람이 당연히 대칭이라고 생각하는데 실제로는 비대칭인 신체부위는 무엇이 있을까?

① 남자의 몸
남자의 몸에서는 정자를 생산하는 고환이 좌우비대칭으로 좋은 예다. 오른쪽 고환은 밑에, 왼쪽 고환은 위에 위치한다. (일부는 반대일 수도 있다.) 그 이유는 두 가지다.
첫 번째로는 고환은 쉽게 움직이는 구조를 갖고 있기 때문이다. 좌우대칭이라면 운동할 때 고환끼리 빈번히 강하게 부딪힐 것이다. 또한 좁은 사타구니 사이에 있어서 두 고환 높이가 똑같다면 자주 사이에 끼일 것이다. 다른 동물과 비교해 보면 두 고환 위치가 다른 이유를 쉽게 이해할 수 있다.
고양이와 개의 고환은 덜렁대지 않게 단단하게 붙어있다. 따라서 고환끼리 충돌하거나 다리 사이에 낄 가능성이 없으므로 좌우대칭이다. 돌고래는 물의 저항을 줄이기 위해 고환이 몸 속에 있다. (이 때 정자가 체온에 의해 파괴되는 것을 막기 위해 특별한 혈관조직을 발달시켜 고환 주위를 냉각시키도록 진화했다.) 돌고래 고환은 움직이지 않으므로 좌우대칭이다.
반면 소 고환은 두 다리 사이에 축 늘어져 있다. 더위에 축 늘어져 있는 사람을 "오뉴월에 소불알 늘어지듯 한다"라고 말하는 속담이 있다. 이처럼 소 고환은 사람의 것과 비슷해서 한 쪽은 내려와있고, 다른 한 쪽은 올라가 있다. 소의 경우 어떤 쪽이 주로 내려와 있는지까지는 모르겠다.

고환에 대한 또 다른 한 가지 비대칭은 정자를 생산해 내는 기능이 활성화되는 것은 둘 중 한 쪽(보통 왼쪽)이라는 것이다. 에너지 절약을 위한 방편일까? 잘 모르겠다.

또 한 가지는 남자 성기가 좌우대칭이 아니라는 것이다. 이유가 아직 밝혀지지 않았지만 남자 성기는 왼쪽으로 살짝 휘어져 있다. 이는 어쩌면 고환의 위치와 연관됐을 수도 있다.

② 여자의 경우
여자의 유방은 왼쪽이 오른쪽보다 살짝 크고, 높이도 다르다. (이는 평균에 산출한 비대칭으로 완벽하게 좌우대칭인 여자가 있을 수도 있다.) 여자의 유방이 비대칭이 되는 이유는 정확히 밝혀져 있지 않으나 오른손잡이가 더 많기 때문이 아닌가 추측하고 있다. 즉 젖을 먹일 때 왼손으로 아이를 잡고 있는 경우가 많기 때문에 왼쪽 유방을 아이에게 더 많이 물린다. 그래서 왼쪽 유방이 오른쪽보다 더 커지게 진화하게 됐다는 설명이다. 물론 명확히 이를 알 수 있는 사람은 없다. 오른쪽 사진은 암흑의 경로에서 다운받은 여자 신체의 사진인데 자연스럽게 보이는 이 사진을 자세히 보면 왼쪽 유방이 조금 더 큰 것을 확인할 수 있다. 어쩌면 남자 시선에 좌우대칭이 정확한 여자를 이상하게 생각할지도 모른다.

유방에 대한 또 다른 해석은 운동성과 관련된다. 여자의 유방은 남자의 고환만큼이나 덜렁대므로 여자의 운동성이 남자보다 나쁜 가장 중요한 원인이다. 만약 뜀박질을 할 때 유방의 크기와 위치가 아주 정확히 좌우대칭이라면 어떨까? 몸이 받는 충격량이 매우 규칙적으로 변할 것이고, 척추와 장기는 더 큰 충격을 받아 무리가 될 것이다. 따라서 유방이 살짝 짝자기가 되는 것이 물리적으로 유리한 진화방향이다.¹

여성 육체의 또다른 비대칭은 성기인 질에 있다. 남성의 성기가 왼쪽으로 살짝 휘어져 있다고 위 꼭지에서 이야기했었는데, 여성의 성기는 반대로 오른쪽으로 살짝 휘어져 있다. 결국 여성 성기와 남성 성기는 평균적으로 완전히 일치하는 편이다.

③ 남녀 모두 비대칭인 경우
남녀 모두 비대칭인 신체기관이 있는데, 바로 다리다. TV에서 다리의 길이가 달라서 고생하시는 분들이 가끔 나오기 때문에 평소 전혀 불편하지 않은 자기는 양쪽 다리의 길이가 완전히 똑같을 것이라고 생각하지만, 대부분 0.5~1cm만큼 차이가 난다. 이 발견은 유명한 마라톤선수의 다리 길이가 1cm 이상 차이나는 것이 밝혀진 뒤 이에 대한 연구 때문이었다고 한다. 이렇게 차이가 나는 이유는 잘 걷고 뛰기 위해서다. 즉 다리 길이가 차이가 나야 걷거나 뛰는데 더 편하다는 것이다. 이는 우리 인체 또는 자연이 정상상태를 유지하는 방식과 관련이 있는 것 같다.
이러한 경향은 적도를 따라서 똑바로 걷기 힘든 것과 비슷하다고 생각된다.

신체 내부기관까지 생각하면 좌우대칭은 근육과 외부기관이 거의 유일하다는 것을 알게 된다. 내부기관인 심장과 혈관과 폐, 위, 간과 이자, 작은창자와 큰창자, 맹장 등은 모두 비대칭이다. 내부기관이 만약 대칭으로 생겼고, 우리 몸에 대칭점에 위치해야 한다면 우리 몸에 하나밖에 없는 장기는 중앙에 나란히 배열되어야 할 것이다. (실제로 이런 원시적인 동물이 있다.) 하지만 이런 방법은 효율이 엄청나게 낮아서 비대칭으로 진화한 것이다.

내장이 비대칭이기 때문에 나타나는 현상으로 오른손 엄지손가락 지문 이야기가 있다. 태아가 양분이 부족하면 스스로 피를 뇌에 집중해서 보낸다. 그런데 뇌로 피를 많이 보내려면 다른 곳으로 가야 할 피를 줄여야 한다. 뇌로 가는 혈관과 오른손으로 가는 혈관은 한 혈관에서 나눠지므로 오른손으로 가는 혈관을 좁게 만든다. 피가 안 통하면 빨갛게 부풀어 오르는 것처럼 피가 안 통하는 태아의 오른손도 그렇게 변하게 되는데, 그렇게 되면 오른손 엄지손가락의 지문이 둥글둥글 나선형을 그린다. (아... 물론 유전적으로 이렇게 되는 사람도 있다.)

④ 눈에 띄지 않는 우리의 비대칭
또 다른 비대칭은 외향으로는 별로 눈에 띄지 않는다.
여러분은 오른손잡이인가 왼손잡이인가? 오른눈잡이인가 왼눈잡이인가? 오른발잡이인가 왼발잡이인가? 오른귀잡이인가 왼귀잡이인가? 왜 사람이 주로 사용하는 기관이 오른쪽 또는 왼쪽으로 편향되는가? 이렇게 주로 사용하는 기관은 유전적으로 타고나는 경향이 강한데 이런 것까지 유전되는 것은 아마도 개체의 다양성을 유지하기 위해서일 것 같다. 그리고 주로 사용하는 기관이 따로 정해진 이유는 뇌의 작동기저와 관련될 것이다. 즉 인간이 만든 컴퓨터 CPU가 카운터를 할 때 편의를 위해서 어느 한 방향으로부터 세기 시작한다. 이러한 컴퓨터에 로봇 등을 붙여 작동시킬 때는 인간처럼 오른손잡이 또는 왼손잡이가 구현된다. 물론 오른손잡이 또는 왼손잡이가 생기지 않게끔 프로그래밍을 할 수도 있지만 이는 많은 에너지와 기회를 소모하게 될 것이므로 자연 속의 생물이라면 못 살아남을 것이다.

이러한 비대칭은 인간 뿐만 아니라 동물이나 식물에서도 나타난다.³

이렇게 비대칭의 요소가 많은 내장기관을 갖음에도 불구하고 외형적으로 대칭에 가깝게 생긴 이유는 사람들이 대칭인 외형에 높은 점수를 주기 때문이다. 즉 대칭인 모습은 좋은 양육환경에서 자라났고, 유전적으로 유리한 개체라고 본능이 인식하기 때문에 내부는 비대칭일지라도 외부는 대칭으로 보이도록 진화했다는 이야기다. 다들 아시겠지만, 달랑게처럼 비대칭 상태가 정상인 생물도 있다. 물론 많지는 않다.

ps. 왼손잡이는 원래 쌍둥이로 생겼다가 한 쪽 태아가 소실된 경우 왼손잡이가 되는 것이라는 주장이 있다. 물론 오른손잡이 중에 일부도 포함될 것이다. 과연 이 주장이 맞을까? 그래서 대칭이 파괴되는 것일까?

2. 좌우 비대칭인 부엉이나 올빼미의 귀
부엉이나 올빼미라고 다 그런 것은 아니지만 귀 위치가 좌우 비대칭을 갖는 종이 있다. 즉 오른쪽 귀는 머리 꼭대기에 달려있는데 왼쪽 귀는 좀 낮거나 얼굴 아래쪽에 달려있는 경우다. 이렇게 진화한 이유는 두 귀를 한 평면상에 두지 않음으로서 사냥감의 소리를 3차원으로 정확하게 분석하기 위한 방편이다. 사람은 소리만으로는 소리가 나는 방향을 잘 못 탐지한다. 이에 비해서 대칭을 파괴한 올빼미나 부엉이는 좀 더 쉽게 소리나는 방향을 탐지한다. 똑같은 모습이 일부 박쥐에게서도 관찰된다.


3. 컴퓨터 케이스의 비대칭
컴퓨터 케이스나 대부분의 가전제품들은 비대칭으로 생겼다. (오디오나 전기밥솥처럼 바닥에 똑바로 놓고 사용해야 하는 것만 어느정도 대칭이 맞는다.) 비대칭으로 생긴 컴퓨터 케이스를 쓰는 이유는 무엇일까? 내가 생각하기엔 확장과 유지보수에 유리하기 때문일 것이다. 이는 사람 장기가 비대칭인 이유와 같다. 또 한 가지는 냉각에 유리하다. 즉 유체가 움직이기 위해서는 자잘하고 많은 구멍보다 큰 구멍 하나가 더 유리할테니 비대칭이 더 유리하다.

이러한 예는 차량의 운전자석이 왜 항상 왼쪽에 있는가 하는 문제도 거론할 수 있다. (일부 운전석이 오른쪽에 있는 국가도 있다. 또 초기 모델 중에는 운전석을 가운데 둔 자동차도 있었다고 한다.) 왜 에스컬레이터에서 한줄서기 운동을 할 때 오른쪽에 서라고 권유했는가? 왼쪽에 서기로 했으면 안 될까?⁴ 좌측통행 또는 우측통행은???

맺음말
글을 시작하면서 이미 말씀드렸지만 마하바냐님의 글을 따라 이 글을 작성했다. 그러나 고려했던 많은 예는 인간이 만든 것이어서 별로 가치가 없다고 깨달았다. 가위가 대칭이 아니라고 강변해봤자 무슨 의미가 있을까? 칫솔의 손잡이가, 냄비의 손잡이가.... 휴대폰의 마이크 위치가 오른쪽으로 치우쳐 있다고 해봤자 아무런 의미가 없는 것 같다. 그래서 글을 마친다. 역시 우리 일상을 살펴보면 재미있는 것이 많은 것 같다.