남한산 청소년 연구회

영화 <아쿠아맨>(제임스 완 감독)이 인기다. 그 이유는 아무래도 주제 의식 때문일 것이다. <아쿠아맨>은 잡종을 다룬다. 육지와 바다를 잇는 잡종이 왕을 넘어서 영웅이 된다는 얘기는 흥미롭다. 잡종은 두 세계의 다리 역할을 한다. 그렇다면 주인공인 잡종 '아쿠아맨'은 어떻게 탄생했을까? 영화 이야기를 따르자면, 아틀란티스인들 역시 육지 위에서 살던 육지인이었다. 그러다 오만에 의해 자멸하면서 바다라는 이질적인 지역으로 갈라져갔다. 바다에 적응한 아틀란티스인이 우연히 육지의 인간과 사랑을 나누면서 잡종 ‘아쿠아맨’이 탄생한 것이다.

자연에서 새로운 종은 어떻게 생겨날까? 종의 분화는 이지역성(異地域性)에서 가장 극명하게 나타난다. 가장 단순하게 생각해 동물 또는 식물 개체군이 강이나 산맥 등에서 지리적으로 격리되면 가능하다. 분리된 두 그룹은 시간이 지남에 따라 격리된 환경에 적응하면서 변이된 유전적 차이를 축적한다. 마치 아틀란티스인과 육지인처럼 말이다. 결국 두 그룹의 DNA는 매우 달라져 두 개체군은 구분되는 종으로 여겨진다. 하지만 실제론 너무나 복잡하고 지난한 과정이 필요하다. 단순히 지리적 격리가 일어났다고 해서 생식적 격리가 일어났다고 볼 수는 없으며, 실제로는 다양한 형태의 자연선택을 포함하는 힘들이 종 분화를 완성시킨다.

최근 <분자생태학>에 공개된 논문에서 연구진은 짖는 원숭이(Howler monkey) 연구로 새로운 종 형성의 기작을 조사했다. 두 종의 짖는 원숭이의 상호교배 연구를 통해 새로운 종의 진화를 촉진하는 힘이 무엇인지 분석한 것이다. 연구결과를 보면 자연 선택의 이중성을 확인할 수 있다. 종의 분화를 위해 생식적 격리를 할 때, 처음엔 다른 지역으로 막 퍼져나갔다가 나중엔 같은 지역에서 분기적 선택(divergent selection)을 한 것이다. 

종 분화는 개체군들이 서로 갈라져 생식적으로 각각 분리될 때 나타난다. 자연 선택은 이 과정에서 흔히 중요한 역할을 하는 것으로 간주되며, 생식적 격리가 종종 타 지역에 적응함으로써 분기되는 부산물로서만 여겨졌다. 하지만 동일 지역의 이종교배를 통해서도 종이 분화하고 있다는 게 밝혀졌다. 영화 속 아틀란티스인과 육지인은 아쿠아맨이 태어나기 전까지 서로 사랑을 나눌 수 없었다. 영화 초반에 보면, 아틀란티스 공주가 육지인 남자를 내팽개치는 장면이 나온다. 하지만 해안가라는 동일 지역에서 공주와 인간 남자는 사랑하게 된다. 

생식적 격리는 그 어떤 이종교배에도 불구하고, 한 종의 고유성을 유지하는 순수 종의 개념과 수단으로 작용한다. 하지만 현대적 개념에서의 종이라는 건 완전한 생식적 격리를 요구하진 않는다. 자연에서 실제로 이종교배는 꽤 발견되었다. 20년에 걸친 DNA 샘플 분석 연구로 밝혀진 바에 따르면, 망토 짖는 원숭이와 검은 짖는 원숭이는 상호교배 하면서 잡종의 자손을 낳았다. 이 두 집단 간에 이종교배가 일어났다는 사실은 종의 고유성과 관련한 생식적 격리는 불완전하다는 걸 의미한다.

영화의 주인공인 아쿠아맨은 바다와 육지의 잡종으로 태어났다. 사진 = 워너 브러더스 코리아(주)

완전한 생식적 격리는 불가능하다

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망토 짓는 원숭이와 검은 짓는 원숭이는 약 3백만 년 전에 갈라졌다. 그러다 비교적 최근(1만 년 전 이내로 추측됨)까지 멕시코 남동부 타바스코주의 약 12마일 폭의 ‘하이브리드 존’에서 다시 만날 때까지 따로 살았다. 그간 하나의 종이라는 것은 다른 종으로부터 생식적으로 유리된 채, 실질적으로 혹은 잠재적으로 상호 교배하는 집단으로 규정돼 왔다. 우리나라 섬진강 고유의 민물고기인 줄종개가 동진강에 서식하던 점줄종개와 잡종을 이루어 잡종 무리가 번성한 사례도 있다. 줄종개와 점줄종개는 330만 년 전 공통 조상으로부터 분화해 다른 종이 되었던 것으로 추산된다. 

지금껏 진화 생물학자들은 두 집단 간 유전자 섞임의 장벽을 강화함으로써 자연 선택의 압력이 완성된다고 믿었다. 즉, 두 집단을 완전한 생식적 격리로 몰아넣는 것이다. 자연 선택은 성공적으로 번식하는 유기체를 선호하는 편이다. 번식하지 못하면 외면 받는다. 따라서 자연 선택은 잡종에 반한다. 왜냐하면 잡종은 번식하기 전에 자주 죽거나 번식 자체가 불가능하기 때문이다.

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자연 선택은 부적합 잡종의 형성을 막으려고 한다. 그 방법 중 하나는 두 유기체 간 유전적 차이를 점진적으로 늘여가는 것이다. 다시 말해 검은 짖는 원숭이와 망토 짖는 원숭이의 유전적 차이를 늘리는 것이다. 이로써 두 종의 원숭이는 짝짓기 하거나 잡종의 자손을 퍼뜨리는 게 어려워질 수 있다. 잡종의 출현을 막는 동안 자연 선택은 유전적 차이를 늘여감으로써 생식적 격리를 강화한다. 이 단계를 강화(reinforcement)라고 부른다. 이 강화 개념은 100년이나 지속되었지만 실증은 부족했다.

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연구진들은 유전 데이터에서 패턴을 확인했다. 그 결과 이종교배가 종들 간에 유전적 차이를 강화함으로써 종 분화 단계를 완성하는 데 직접적인 역할을 했음을 발견했다. 연구진들은 검증이 부족해 논란의 여지가 있는 강화 메커니즘을 포함해, 종들 간 차이를 유도하는 자연 선택의 신호를 발견했다. 이 결과는 주목할 만했다. 왜냐하면 그간 강화에 대한 경험적 증거, 특히 유전적 증거는 극히 드물기 때문이다. 연구진들은 자연적인 영장류 하이브리드 존을 활용하여 생식 격리와 관련된 장소의 동지역성(同地域性) 혹은 이지역성(異地域性)에 대한 자연 선택의 게놈 서열을 관찰했다.

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강화 개념이 있는지 확인하기 위해 연구진들은 타바스코 하이브리드 존에 사는 검은 짖는 원숭이와 망토 짖는 원숭이의 DNA를 하이브리드 존과 멀리 떨어진 곳에 있는 검은 짖는 원숭이와 망토 짖는 원숭이의 DNA와 비교했다. 다시 말해 생식적 격리와 관련 있을 거라 여겨지는 유전자 표지를 비교했다. 만약 강화 개념이 실제로 작동하고 있어서, 자연선택이 요구하는 것처럼 이종교배를 좌절시키고 생식적 격리를 강화하는 쪽으로 작동하려면, 하이브리드 존의 두 종 간 유전적 차이는 하이브리드 존 바깥의 양쪽에 각각 살고 있는 두 종 간 유전적 차이보다 커야 한다. 

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자연 선택에 반하여 잡종 발생 가능성이 큰 지역이기에 종 간 생식적 격리가 강화되려면 더 큰 유전적 차이가 필요한 것이다. 무엇보다 하이브리드 존에서 태어난 종들이 생식적 격리를 통해 새로운 종으로 분기되고 있기 때문에 짖는 원숭이 두 종이 공존하고 때론 교잡을 통해 상호 교배하는 하이브리드 존에서 강화는 종 분화를 완성하는 데 도움을 주는 것으로 볼 수 있다.

멕시코 타바스코의 젊은 수컷 짓는 원숭이. 생김새는 검은 짓는 원숭이처럼 보이지만, 이 원숭이는 망토 짓는 원숭이와 검은 짓는 원숭이의 잡종인 듯하다.

사진 = https://phys.org/news/2018-12-howler-monkey-mechanisms-species-formation.html

이종교배를 통해서도 가능한 종의 분화

망토 짖는 원숭이와 검은 짖는 원숭이는 행동, 외모, 그들이 보유하고 있는 염색체 수 등 많은 부분에서 다르다. 심지어 서식하고 있는 곳이 다르다. 하지만 멕시코 남동부의 타바스코 주에선 공존하고 상호교배 하면서 하이브리드 존을 만들었다. 연구진들은 망토 짓는 원숭이와 검정 짓는 원숭이 각각의 조상을 추적하기 위해 미토콘드리아와 핵 DNA 둘 다로부터, 유전자 표지(genetic markers)의 구분되는 형태들을 분석했다. 그 결과, 형태만으로 잡종을 식별하는 건 어렵다고 결론지었다. 따라서 인간의 화석 기록에서도 이종교배의 가능성이 간과되었을 수 있다.

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짖는 원숭이가 인간 진화의 측면에서 이종교배의 측면에서 어떤 의미가 있을까? 초기 인류가 다른 종들과 이종교배하여 혼종의 자손을 낳았을까? 최근 유전 연구에 따르면, 네안데르탈인들이 수만 년 전에 중동 지역에서 해부학적으로 현대 인류의 종들과 상호교배해서 유전자 풀에 기여했을 가능성이 있다고 한다. 하지만 연구 결과는 일반적으로 받아들여지지 않았다. 화석의 기록은 이종교배를 증명하는 데 도움이 되지 못했다.

이종교배는 유전적으로 구별되는 개체군들 간 상호교배의 자손 번식으로 정의된다. 앞으로 ▲ 이종교배의 단계 ▲ 잡종 개체군들의 형태학적 표현을 좌우하는 요소 ▲ 종들 간 생식적 격리 정도를 더 알아가다 보면 인류의 진짜 민낯이 드러날지도 모르겠다.

그동안 과학자들은 ‘황색망사점균(Physarum polycephalum)’을 이용해 최단 거리 문제를 풀어 보고자 했다. 황색망사점균은 단일 세포로서 아메바처럼 자유자재로 모양을 변화시킬 수 있다. 이 점균류는 빛을 피해 먹이를 찾아간다. 그래서 황색망사점균은 지하철이나 도로의 연결, 심지어 미로를 푸는 데도 적용됐다. 그런데 최근 ‘영국 왕립 오픈 사이언스’엔 좀 더 진전된 실험 결과가 공개됐다. 젤리 형태의 황색망사점균이 최단 거리 찾는 문제가 복잡해져도 해결하는 데 필요한 시간은 그만큼 복잡해지지 않고 정중동(靜中動)의 미를 지킨 것이다.

내가 들러야 하는 곳이 도서관, 식당, 영화관, 커피숍뿐만 아니라 헬스장, 이발소, 마트, 호프집으로 늘어난다면 머리가 복잡해진다. 4군데만 들러야 하면 한 출발점에서 갈 수 있는 방법은 3가지(2분의 3!)뿐이다. ‘!’는 계승(팩토리얼)이다. 8군데로 늘어나면 2520가지(2분의 7!)나 된다. 가야 할 곳이 늘어남에 따라 고려해야 하는 건 훨씬 더 늘어났다. 하지만 황색망사점균은 딱 2배의 시간만 더 들여 해법을 찾아냈다.

문제가 기하급수적으로 복잡해진 반면, 처리 시간은 단지 선형적으로만 증가했다. 모든 시스템은 언제나 최선의 방법을 찾기 위해 모든 방법을 고려해야 한다. 황색망사점균은 분명 컴퓨터보다 느리다. 하지만 단순한 형태의 생명체인 황색망사점균은 보통 컴퓨터의 처리 방법보다 더 나은 대안적 처리 방법을 제공했다. 물론 점균류가 직접 도시를 찾아다니는 건 불가능하기 때문에 각 도시들은 64개의 채널, 즉 8개 도시가 8개 채널을 갖고 있는 실험으로 대체했다. 세균 배양액 위 둥근 접시 위에서 실험을 진행했다. 황색망사점균은 세균 배양액에 접근해 영양분을 효과적으로 빨아들이기 위해 각 채널들로 들어갔다. 여행하는 외판원 문제는 황색망사점균이 몸의 형태를 끊임없이 변화시키는 것으로 바뀌었다.

하나의 몸이 하나의 채널로 들어갈 때, 다른 몸은 두 번째 채널로 들어가게 된다. 이 변형은 계속 이어진다. 황색망사점균이 최적의 방법으로 도시들에 들어갔는지 확인하기 위해 연구진은 빛을 사용했다. 황색망사점균는 빛을 싫어한다. 너무 멀리 떨어져 있는 채널들이거나 이미 방문했던 채널들 혹은 몇몇 채널들을 동시에 들어가는 걸 막기 위해서다. 놀랍게도 가능한 배열의 숫자가 늘어났음에도 불구하고, 황색망사점균은 최적화된 방법을 알아내는 데 기하급수적인 시간이 더 걸리지 않았다. 늘어난 경우의 수만큼 복잡해지지 않은 것이다.

특히 최단 거리를 찾아내는 방법의 품질은 떨어지지 않았다. 검색 공간이 폭발적으로 늘어났음에도 불구하고 말이다. 황색망사점균은 끊임없이 일정한 속도로 자신의 새로운 형태를 테스트했고, 동시에 시각적 피드백을 처리했다. 이 점을 컴퓨터가 배울 수 있다. 이번 실험에선 플레이트가 충분히 크지 않아서 8개의 채널만으로 실험했다. 하지만 연구진은 황색망사점균이 자연스레 안정적인 평균 상태를 추구하려는 성질을 볼 때, 수백 개의 도시들에서 최적의 방법을 계산해내는 것도 가능할 것이라고 전망했다. 심지어 아메바 TSP라 불리는 컴퓨터 시뮬레이션을 개발해 황색망사점균의 처리 패턴을 모방하고 있다.

황색망사점균이 거의 정확한, 짧은 거리를 찾아내는 메커니즘은 여전히 미스터리다. 아메바와 비슷한 황색망사점균에 영감을 받은 전기 회로는 변수가 많아지고 제약 조건이 늘어날 때 최적의 방법을 찾아야 하는 수리적 계산에 실마리를 제공한다. 또한 다족보행 로봇의 알고리즘에도 도움이 될 수 있다고 연구진은 기대했다.

한편 최근 인간이 전혀 상상하지 못했던 미생물 수백만 종이 땅속 깊은 곳에서 발견됐다. 심층탄소관찰의 10년에 걸친 추적 끝에 지구의 바다 부피 거의 2배에 해당하는 곳에 알 수 없는 생명체가 있는 것으로 밝혀진 것이다. 작은 유기체, 잘 보이지 않는 생물들이 때론 어려운 문제들에 해답을 제공한다. 하찮아 보이는 것들이라도 관심을 기울여야 하는 이유다. 

1956년 미국 프린스턴대 조지 밀러 교수는 ‘마법의 숫자 7, ±2’라는 논문을 발표했다. 정보를 처리하는 인간의 능력은 5개에서 9개 정도밖에 되지 않는다는 내용이었다. 송금할 때 상대방의 계좌번호를 단번에 외우지 못하는 건 인간의 작업 기억 능력에 한계가 있기 때문이다. 밀러 교수의 주장은 어떤 내용을 어느 시점에 외우는지와 일반화라는 측면에서 비판이 가능하다. 다만, 좀 더 복잡하고 창의적인 작업을 수행하기 위해 의미 있는 기본 단위를 ‘덩어리(chunking)’로 기억하고 배열할 필요가 있다는 건 분명하다.

그동안 창의적 활동의 기본 요소들을 덩어리로 구조화하는 능력이 정말 있는지 의문이었다. 차라리 그냥 기본 정보들을 연결하는 게 훨씬 쉬운 설명이었다. 정보들을 위계화하고 배열하는 능력이 어떤 활동인지와 무관하게 별도로 존재하는가? 그런데 최근 생명과학 온라인 저널 ‘e-라이프’에 공개된 논문에 따르면, 뇌파(뇌전도·EEG)를 이용해 그런 제어 능력이 있다는 걸 알아냈다. 특히 탁월한 작업 기억 능력은 관념적인 정보들을 활용하는 데 중요한 것으로 나타났다. 예를 들어, 피아노를 잘 치는 이들은 박자나 기호들의 규칙, 음표의 조합 등 기본 요소를 하위 단위로 잘 묶어서 끄집어냈다. 노래하거나 춤을 추고 혹은 프로그래밍 등을 하려면 우선 기교의 기본 요소들을 불러내 창의적인 방법으로 정렬하고 재조합해야 한다. 기본 요소들은 응축된 개념으로서 재현 혹은 표상 단계를 거쳐 숙련된 작업으로 나아간다. 

4차 산업혁명 시대에 수학·과학을 인공지능이 대체할 것이라는 전망이 나온다. 복잡하고 어려운 문제는 기계가 대신할 테니 골치 아픈 교육이 필요하겠느냐는 강한 주장이다. 하지만 언제나 기본이 중요하다. 오히려 거꾸로 수학·과학의 중요성이 더욱 부각되는 시대가 올 것이다. 왜냐하면 창의적이고, 비판적인 문제 해결 능력은 추상적 개념을 이해하는 데서 출발하기 때문이다. 특히 그 개념들을 구조화하고 재배치하는 데서 창의성이 발현된다. 

연구팀은 뇌전도의 전기적 활성과 진동 패턴들을 측정했다. 이로써 기능성 자기공명영상(fMRI)과 달리 시간적 제약과 다른 요인들이 섞이는 가능성을 배제하며, 뇌에서 실시간으로 일어나는 구체적인 모습들을 포착했다. 실험 참가자 88명은 두피에 전극을 달고 복잡하고 순차적인 행동 양식을 수행했다. 이들에게 45도, 90도, 135도 방향의 선분 총 9개가 주어졌다. 3개의 선분이 순차적으로 하나의 덩어리로 묶였고, 3개의 덩어리가 정렬되었다. 각 덩어리에서 선분이 배열될 수 있는 방법은 3 곱하기 2로 6가지인데 중복이 허용되므로 6 곱하기 6 곱하기 6, 다시 각 덩어리가 배열되는 방법도 3 곱하기 2로 6가지이므로 경우의 수는 1296가지이다. 다만, 각 덩어리 내 선분들은 언제나 45도, 90도, 135도 방향이므로 실제로 나타나는 건 216가지뿐이다.

이제 피실험자들에게 각 덩어리와 선분의 배열을 기억하게 하고 테스트했다. 이때마다 뇌전도는 진동 패턴들을 나타냈다. 뇌전도에서 알파 영역대(8∼12Hz)는 기본 요소들을 기호화해 불러낼 때, 세타 영역대(4∼7Hz)는 그 기본 요소들이 정렬될 때 나타났다. 이로써 어떤 기본 요소들이, 어느 지점에서 덩어리로 묶여, 어떤 작업들을 수행하는지 파악할 수 있었다. 피아노를 친다면 전체 악보에서 어느 마디, 어떤 음표를 연주하고 있는지 뇌는 파악하고 있어야 한다. 즉, 순간순간 기본 요소들의 덩어리를 지정(addressing)해주는 시스템이 필요한 것이다. 

어떤 이들은 좀 더 추상적인 수준의 강한 뇌전도 패턴들을 보여주지 못했다. 즉, 복잡하고 연속적인 작업들을 수행해내는 걸 힘들어했다. 결국 작업 기억 능력이 탁월해야 뇌의 현재 특정 영역이 활성화했다. 한마디로, 어느 작업이든 우선 추상적인 수준에서 이해하고, 분석하며, 종합하는 게 필요했던 셈이다. 뇌가 기본 요소들을 덩어리로 기억하려면 추상적 재현 능력이 중요하다. 이 능력은 당연하겠지만 하루아침에 길러지는 게 아니라 훈련이 필요하다. 수학·과학이야말로 고도의 추상적 논리와 현상에 대한 분석 및 종합적 사고 능력을 배양해주는 학문이다. 연구진은 이제 자기공명영상(MRI)으로 뇌의 순차적 지정 시스템이 어디에 위치해 있는지 기록하기 위해 노력하고 있다. 

역설적이지만 창의성은 전혀 창의적이지 않은 것처럼 보이는 것에서 출발한다. 그건 바로 그 영역에서 기본이 얼마만큼 충실한가와 어떤 태도를 지니고 있느냐의 문제이다. 간절함과 진정성이 있으면 작업 기억 능력은 분명 배가될 것이다.

고민 끝에 냉장고를 바꿨다. 그런데 새 냉장고를 찾다 보니 냉장고 문은 왼쪽에서 오른쪽으로만 열린다는 사실을 발견했다. 냉장고가 자리하는 쪽은 싱크대 반대편이라 문이 멀리에서 열린다. 그래서 혹시 오른쪽에서 왼쪽으로 열리는 냉장고가 있는지 찾아봤다. 하지만 양문형 냉장고조차 냉장실 문을 열 때는 왼쪽에서 오른쪽으로만 열게끔 되어 있다. 왜 그런지 갑자기 호기심이 생겼다.

아마 가장 큰 이유는 오른손잡이가 많다는 점 때문일 것이다. 전 세계적으로 약 12%는 왼손잡이고 양손잡이는 1% 정도다. 네덜란드 미국 벨기에 등은 왼손잡이가 13%대 수준이다. 반면 멕시코 한국은 2% 정도다. 그러니 굳이 한국에선 오른쪽에서 왼쪽으로 열리는 냉장고를 만들지 않는다고 추측할 수 있다. 왼손잡이 레오나르도 다빈치가 한국에서 냉장고를 썼다면 불편했을 것이다.

해외에선 고객의 요청에 따라 문의 방향을 바꿀 수 있다. 냉장고 판매 사이트에선 문을 고정하는 경첩의 위치를 다르게 할 수 있다고 안내한다. 또 어떤 제품은 직접 문의 여닫는 방향을 바꿀 수 있도록 만들어져 있다. 단, 정수기나 얼음 만드는 제빙기가 설치돼 있지 않은 경우에 한해서다.

손글씨를 쓸 때도, 지금 타자를 치는 순간에도 왼쪽에서 오른쪽으로 흘러가게 되어 있다. 오락실 게임을 생각해보면 진행 방향이 언제나 왼쪽에서 오른쪽이다. 동물 그림을 그릴 때 머리는 왼쪽, 꼬리는 오른쪽으로 향하기 마련이다. 일식집 초밥의 흐름 역시 왼쪽에서 오른쪽이다. 그게 오른손잡이들에게 편하기 때문이다.

오른손잡이가 오른손잡이와 악수를 하면 내 입장에선 상대방의 왼쪽으로 먼저 손이 간다. 거울에 비친 나의 오른손은 좌우가 바뀌어 있기 때문에 왼손이 된다. 오른손잡이가 많은 세상에선 왼쪽에 먼저 호감이 가는 게 자연스럽다. 일종의 거울 효과다. 승합차의 슬라이딩 도어는 운전석과 조수석 쪽에서 미는 방향이 서로 반대다. 운전석 쪽에서 문을 밀 때 덜 어색하다.

그런데 집에 있는 전자레인지는 오른쪽에서 왼쪽으로 열린다. 희한하다. 아무 이유 없이 그렇게 만들었을 리 없다. 냉장고 문과 전자레인지 문의 차이는 여는 힘이다. 오른손잡이의 경우 오른손이 왼손에 비해 힘이 더 세다. 냉장고 문은 힘을 줘야 하는 반면 전자레인지 문은 쉽게 열린다. 문제는 그 다음이다. 냉장고 공간은 크기 때문에 무거운 물건이 많다. 즉, 오른손으로 문을 열고 왼손으로 무거운 물건들을 꺼내는 경향이 있다. 전자레인지는 왼손으로 문을 열고 오른손으로 음식을 넣거나 빼거나 한다. 뭔가 반대로 돼 있는 것 같다.

문을 여는 힘과 물건을 드는 힘을 비교해보자. 냉장고는 특성상 밀폐가 핵심이다. 전자레인지 역시 음식을 데우거나 끓이는 데 밀폐가 중요하나 냄새가 새어 나오는 걸 보면 냉장고에 비해 덜하다. 여름날 냉장고의 음식들이 안전하게 오랫동안 보관되려면 바깥과의 완벽한 차단이 필수다. 그렇기 때문에 냉장고 문 열기가 전자레인지에 비해 더욱 힘들다. 크기도 크기이지만 가전제품의 용도가 관건이다. 문의 마찰력이 물건의 중력을 압도하는 셈이다.

인간은 은연중에 왼쪽에서 오른쪽으로 가는 게 당연하다고 생각하는지 모른다. 지구는 서쪽에서 동쪽으로 자전한다. 물론 자전축이 조금 기울어져 있다. 큰 지구의 작은 인간은 지구의 자전을 느끼지 못하지만 서쪽에서 동쪽으로 계속 돌다 보니 왼쪽에서 오른쪽으로 향하는 걸 당연하게 간주하고 있는 건 아닐까. 지구에 있는 모든 것이 한 방향으로 돌다 보니 그 방향에 맞춰 뇌가 순응했을 수 있다.

좌뇌는 이성적이고 논리적, 수리적 사고의 능력을 관할한다. 언어는 좌뇌에서 비롯된다. 우뇌는 감성적이고 예술적이며 상황과 맥락을 이해하는 능력과 결부된다. 또 좌뇌는 음식을 찾는 등 일상적인 일들을 수행하도록 진화했다. 반면 우뇌는 환경에 처한 위험 등을 감지하고 즉각 대응하도록 조치한다. 이성에서 감성으로, 일상에서 위기로가 자연스럽다. 오른손을 관할하는 좌뇌의 활성화가 세상의 모든 걸 왼쪽에서 오른쪽으로 향하도록 유도한 건 아닐까.

숫자를 쓸 때도 큰 수인 맨 왼쪽에서부터 기록한다. 생각해보니 이상하다. 작은 숫자부터 차례로, 오른쪽에서 왼쪽으로 기입해야 자연스러울 텐데 말이다. 가끔 왼손잡이들이 작은 수부터 쓰는 걸 본 적 있다. 특히 모든 악보는 왼쪽에서부터 음계가 그려진다. 시작과 끝은 왼쪽에서 오른쪽으로 향한다. 그렇다면 냉장고 문이 왼쪽에서 열리는 건 단지 오른손잡이의 문제가 아니라 좀 더 근원적인 어떤 이유가 작용했을 수 있다.

4차 산업혁명 관련 전문가들과 국내 과학기술교육에 대해 논의한 적이 있다. 각종 과학기술 경연장, 예를 들면 과학올림피아드나 로봇경진대회 우승자들이 대부분 의대 진학을 희망한다는 얘기가 나왔다. 한 전문가는 그게 왜 나쁘냐고 되물었다. 의대에 가서 로봇 수술을 하는 의사가 될 수 있다는 것이었다. 또한 의학을 전공한 후 바이오나 헬스 분야 정보기술(IT) 등 융합 산업에 걸맞은 일을 하는 경우도 많다는 반문이었다. 미처 생각지 못한 가능성이다. 

2018년 4월 22일 한국정보올림피아드(KOI) 개선방안 공청회가 열렸다. 4월 14일 열린 제35회 한국정보올림피아드 지역대회 문제에 오류가 있어 앞으로 어떻게 바꿔 나갈지 고민하는 자리였다. 초등(1문항), 중등(2문항), 고등부(4문항)에서 총 7문제의 오류가 있었다. 이 때문에 해답 없는 문제들을 푸느라 다른 문제에 집중할 수 있는 시간을 빼앗겼다는 불만이 제기됐다. 결국 147명을 구제해 본선인 전국대회를 치르게 할 계획이다. 

가장 먼저 든 생각은 왜 오류의 가능성은 시험의 답안 중 하나로 고려하지 못했느냐는 점이다. 소프트웨어든 정보과학이든 과학기술이든 언제나 오류가 발생할 수 있다. ‘정보’를 겨루는 대회라면 정보가 제시되는 과정(문제)의 오류를 알아차리는 능력도 물어보면 안 될까. 정답 없음과 복수 정답 역시 가능성으로 열어둘 수 없느냐는 뜻이다.  

이번 사태의 본질은 출제위원의 전문성, 문제에 대한 검증 미숙, 논란이 되고 있는 보편교육과 영재교육의 차이가 아니다. 좋은 소프트웨어교육, 4차 산업혁명 시대에 필요한 역량은 과연 무엇인지가 핵심이다. 새로운 이름의 대회를 만들고, 다른 출제위원들이 합류한다고 달라질 수 있을까. 중요한 건 학생들이 코딩을 하는 즐거움을 느끼고, 자유롭게 상상할 수 있는 여유를 가져야 하며, 공정한 경쟁과 도전에 나서야 한다는 점이다. 이미 학생과 학부모들은 일련의 과정에서 답답함을 느꼈다. 학교가 관료적일 수밖에 없다고 가장 유연해야 할 소프트웨어교육이 ‘하드’해질 순 없다. 

논리적 사고훈련과 소프트웨어교육은 정말 즐거워야만 능력을 꽃피울 수 있다. 그런데 소프트웨어교육의 의무화와 이에 따른 학생과 학부모들의 부담이 늘고 있다. 각종 인증과 대회는 또 다른 사교육을 낳고, 대학 입시를 위한 수단이 돼 가고 있는 것이다.  

각 문제들의 내용은 차치하고 지역대회가 필기시험으로 치러진 것도 비판이 제기됐다. 아무리 예선대회라지만 소프트웨어 관련 수리퀴즈, 자료구조나 알고리즘 등을 프로그래밍과 컴퓨팅에 연결하는 문제를 종이로 풀어야 하는 것일까. 이건 마치 전국 축구대회에 앞선 지역 예선대회를 필기시험으로 치르는 것과 같다. 헤딩과 패스하는 방법, 골 결정력을 높이는 비결, 축구의 규칙 등을 잘 알아야 필드에서 제대로 뛸 수 있다는 논리다. 소프트웨어와 축구는 둘 다 머리와 몸으로 하는 신체 활동이다. 

자유로움이야말로 소프트웨어의 미래다. 정말 심심풀이로, 재미있어서 만들어 낸 결과물들이 사용자들의 주목을 받는 세상이다. 페이스북이나 구글(유튜브), 넷플릭스 등의 기업들은 탄생과 성장 자체가 자유로움이었다. 이 기업들은 이제 미국 전역의 학교에 소프트웨어교육을 보급하기 위해 엄청난 투자를 하고 있다. 소프트웨어교육이 변하지 않으면 4차 산업혁명의 꿈은 실현되기 힘들다. 소프트웨어능력을 어떻게 정답이 정해진 5지 선다형 시험(OMR카드)으로 검증할 수 있을까. 

특히 소프트웨어교육은 나를 알아가는 과정이어야 한다. 나의 합리적 판단과 수리적 능력은 어느 정도인지 깨닫는 절차여야 한다는 뜻이다. 4차 산업혁명의 근간인 ‘정보’를 다루는 대회는 소프트웨어 (정보의 구조)의 사고방식을 가꿔가는 축제의 장이 돼야 한다. 나의 능력을 계속 테스트하고 극복하다 보면 훌륭한 프로그래머로 성장할 수 있다.  

1950년대 중반 소트프웨어(SW), 비트(Bit), 인공지능(AI)이란 말이 등장한다. 인간의 이성적 능력을 객관화(외부화)해 기계적으로 작동시킬 가능성이 열린 셈이다. 70년도 채 안 된 사이 인공지능이 인간과 사회적 이슈에 대해 토론할 수 있는 시대가 됐다. 훌륭한 수리과학자, 컴퓨터 프로그래머들의 헌신 덕분이다. 

소프트웨어교육과 대회는 창의력을 견주는 장이다. 프랑스의 ‘에콜42’라는 소프트웨어 인재양성소는 입학시험만 한 달 동안 치르는 것으로 유명하다. 충분한 시간을 주고, 진짜 실력을 겨뤄보는 것이다. 각종 장관상과 기관장상들이 소프트웨어학교에 입학하는 조건은 아니라는 뜻이다. 공정하게 실력을 겨루는 건 언제나 필요하다. 소프트웨어교육이 ‘하드’한 관료적 대회와 공모전으로 점철된다면 진짜 실력을 겨룰 수 없다.