식물학을 배우고 진화론 연구에 영향을 미친 스승 헨슬로와 만나다 커다란 정원과 유리 온실이 있는 부유한 집안에서 태어난 다윈은 식물을 친구로 삼으며 유년 시절을 보냈다. 다윈은 케임브리지 대학에서 식물학과 교수인 헨슬로를 만나면서부터 본격적으로 식물과 가까워지기 시작했는데, 헨슬로는 다윈에게 비글호 항해를 추천한 인물이기도 하며 다윈의 진화론 연구에 지속적인 영향을 미쳤다. 다윈은 식물학과 함께 ‘과학’이라는 학문을 하는 방법, 즉 기록하고 직접적인 실험을 통해 비교, 분석하는 방법을 헨슬로로부터 배웠을 것이라고 저자는 밝히고 있다. 나아가 헨슬로는 모든 실패나 만족스럽지 않은 결과에 대해 언급하는 것을 누락하지 않도록 조심해야 한다고 일렀는데, 다윈은 이후 『종의 기원』을 집필하며 여러 난제에 부딪혔을 때도 이를 은폐하지 않고 자신이 주장하는 이론의 한계를 정직하게 밝히며 인정했다. 다윈에게 지대한 영향을 미쳤던 헨슬로의 가르침은 오늘날 과학을 하는 연구자에게도 예외가 될 수 없는, 가장 필요한 덕목이라고 할 수 있다. 식물표본 정리와 검토를 위해 식물학자 후커의 도움을 받다 헨슬로의 추천으로 비글호 항해에 나선 다윈은 5년간의 탐험 동안 1,400여 점에 달하는 고등식물 표본을 제작했다. 하지만 당시 다윈은 헨슬로에게 식물을 배웠음에도 스스로 식물을 연구하기에 부족하다고 생각했기에 그의 식물표본을 정리하고 검토해줄 사람이 필요했는데, 이를 큐 왕립식물원 원장의 아들 조지프 후커가 맡아주었다. 식물학자인 후커는 다윈을 존경하는 든든한 후원자로서 다윈의 식물표본을 검토해주었고, 갈라파고스 제도에 분포하는 꽃 피는 식물들이 대체로 “섬마다 고유하다”라고 확인해주었다. 한편 후커는 다윈이 더 적극적으로 종에 대한 공부와 실험에 매진하도록 자극했다. 한 생물군을 면밀하게 연구한 경험이 없는 다윈의 폐부를 찌르기도 했으며, 식물이 먼바다를 건너 섬으로 이동했을 것이라는 다윈의 이론에 반론을 제기하기도 했다. 이런 후커의 지적에 다윈은 생물을 분류하는 일에 뛰어들어 8년간 따개비를 연구하고, 식물이 바다를 건너 이주할 수 있는 방법을 알아내기 위해 집요한 실험을 했다. 지은이는 두 사람이 의기투합해 연구하고, 솔직한 의견 교환으로 서로를 자극했으며, 이 과정에서 또한 즐거움도 얻었을 것이라고 설명한다. 『종의 기원』에서 식물의 사례를 통해 진화의 비밀을 풀어내다 『종의 기원』을 한 번이라도 읽어본 사람이라면 그동안 잘 알려지지 않았던 다윈의 다양한 식물 연구 사례에 놀라게 된다. 다윈은 『종의 기원』에서 식물의 다양성과 이들이 관계를 맺고 있는 생물적·비생물적 환경요인으로부터 진화의 과정을 발견하고 설명했다. 자연에서 잡종을 잘 형성하는 앵초류를 통해 다윈은 ‘변종이 창조되지 않고 자연 상태에서 만들어질 수 있다면, 종도 자연 상태에서 만들어질 수 있지 않을까’라는 질문을 던지게 된다. 그리고 사막에서 홀로 살아가는 식물과 다른 나무에 기생해 살아가는 겨우살이를 예시로 들며 한 개체로서의 삶을 유지하기 위한 ‘생존을 위한 몸부림’을 설명한다. 도움이 되는 변이는 보존되고 유해한 변이는 제거되는 ‘자연선택’의 과정은 토끼풀과 벌의 관계로 설명한다. 이미 잘 알려진 마다가스카르의 난초와 20센티미터가 넘는 주둥이를 가진 크산토판 박각시나방처럼, 생물은 자신이 지닌 변이에 들어맞는 또 다른 생물과 적절한 관계를 맺어야만 하며, 꽃부리 길이의 변이가 단순히 길거나 짧다고 해서 유리하거나 불리하다고 할 수 없다는 것이다. 『종의 기원』에 나오는 식물 사례는 동물보다 상대적으로 적은 편이지만, ‘생물이 진화한다’라는 사고방식의 결정적인 증거 역할을 하고 있다고 지은이는 강조한다. 『종의 기원』 이후 매진한 식물 연구와 끈질긴 질문과 실험을 통해 다윈이 밝히고 싶었던 것들 『다윈의 식물들』은 그동안 국내에서 제대로 조명된 적 없는 다윈의 6권의 식물 연구서를 집중적으로 살피며 다윈이 식물 연구를 통해 밝혀내려 한 점을 쫓는다. 1859년 『종의 기원』 출간 이후, 다윈은 죽기 2년 전인 1880년까지 식물 연구에 매달리며 식물에 관한 책을 6권이나 써낸다. 지은이는 다윈이 『종의 기원』에서 다 밝혀내지 못한 진화의 증거와 공통조상을 식물로부터 찾으려 했다고 풀이한다. 다윈은 『난초의 수정』에서 난초의 다양함과 흔적 기관, 꽃가루받이 과정이 자손을 더 효과적으로 남기기 위해 생물이 변형된 증거이며, 한 생물이 다른 생물과 상호관계를 맺어야만 하는 ‘생존을 위한 몸부림’으로 보았다. 『덩굴식물의 운동과 습성』과 『식충식물』, 『식물의 운동 능력』에서는 동물 마취제로 쓰이는 클로로포름을 식충식물에 처리하는 등 엉뚱한 실험까지 하면서 『종의 기원』에서 주장했던 식물과 동물의 공통조상을 찾으려 했다. 『타가수정과 자가수정』, 『꽃의 다른 형태들』에서는 타가수정을 통해 더 튼튼한 자손을 만들 수 있고, 꽃의 다양한 형태가 이 타가수정을 유도하기 위한 것임을 밝혀냈다. 다윈은 자신이 원했던 것을 식물로부터 모두 찾아내지는 못했지만, 그의 식물 연구는 이후 많은 사람들로 하여금 식물이 보여주는 다양한 현상의 근본 원인을 파악하도록 이끌었으며, 새로운 식물학 시대를 개척하게 했다. 다윈의 진화론을 위협한 지독한 난제, ‘고등식물’의 대약진에 괴로워하다 ‘종의 기원’을 밝혀내고 식물 연구를 거듭한 다윈에게도 풀어내지 못한 수수께끼가 있었다. 바로 고등식물의 급격한 진화였다. 고등식물은 백악기 말기에 엄청나게 번성한 것으로 알려졌는데, 짧은 백악기 동안 이처럼 다양한 고등식물이 만들어졌다는 것은 진화가 단계적으로 천천히 일어난다는 다윈의 진화 이론에 반하는 것이었다. 또 고등식물의 발생지 또한 의문이었다. 다윈은 섬과 같은 격리된 곳에서 고등식물이 천천히 진화했고, 이후 이 지역이 바닷속과 같은 발견할 수 없는 곳에 묻혔을 것이라고 주장했지만, 자신의 이런 추측은 결함투성이라고 고백했다. 다윈 시대에는 지질연대 측정에 한계가 있었으며 유전자에 대한 개념이 알려지기 전이었으므로, 다윈은 자신의 진화 이론을 펼쳐 나가는데 여러 어려움에 부딪혔을 것이다. 하지만 다윈은 세상을 떠나기 전까지도 이 수수께끼를 끝까지 놓지 않았으며, 여러 학자들과 논쟁했다. 실제로 오늘날 밝혀진 연구들에 의하면 다윈의 가설과 같이 고등식물이 발생한 것으로 추정되는 가라앉은 대륙, ‘질랜디아(Zealandia)’가 남반구에서 발견되기도 했다. 여러 한계 속에서도 포기하지 않고 신문과 논문, 편지 등 모든 수단을 동원해 19세기의 집단지성을 발휘시킨 다윈은 요즘 주목받는 데이터 사이언스와 시민과학을 가장 잘 활용한 사람이라고 할 수 있지 않을까? 정보가 쏟아지고 소통의 자유가 보장된 현대에 다윈이 있었다면, 얼마나 더 많은 생물과 진화의 비밀을 풀어냈을지 궁금하다.

머리말 다윈의 말년을 괴롭힌 ‘지독한 수수께끼’ 5 I부 식물과 친구가 된 다윈 (1809~1836) 1. 식물을 친구로 삼다 20 2. 에든버러에서 잠시 식물과 멀어지다 25 3. 케임브리지에서 식물 전문가를 만나다 34 4. 헨슬로에게 식물을 배우다 40 5. 비글호 탐험 중에 식물을 채집하다 48 6. 갈라파고스에서 한 실수를 만회하다 53 II부 식물과 멀어질 수밖에 없었던 다윈 (1836~1857) 1. 자연사학자로 인정받다 64 2. 식물과 거리를 두게 되다 69 3. 원예식물에 관심을 가지다 76 4. 식물을 주제로 글을 쓰기 시작하다 82 5. 드디어 자신을 도와줄 사람, 후커를 만나다 87 6. 식물과 또 거리를 두게 되다 97 7. 식물 때문에 후커와 논쟁하다 104 8. 식물의 이주에 대한 터무니없는 실험을 시작하다 111 III부 『종의 기원』에서 여러 식물 사례를 설명한 다윈 (1858~1859) 1. 『종의 기원』을 발간하다 122 2. 『종의 기원』에서 진화를 주장하다 128 3. 앵초류로 변이를 설명하다 133 4. 식물의 관점에서 생존을 위한 몸부림을 바라보다 141 5. 토끼풀과 벌의 관계로 자연선택을 풀어내다 147 6. 꽃 피는 식물의 급속한 진화를 설명하지 못하다 153 IV부 다시 식물과 친구가 된 다윈 (1860~1880) 1. 다시 식물과 친구가 되다 162 2. 난초로 측면 공격에 나서다 167 3. 감각을 지닌 덩굴식물에 푹 빠지다 177 4. 식충식물이 위도 만들어낸다고 생각하다 186 5. 식물의 튼튼한 자손 만들기에 관심을 가지다 197 6. 식물의 은밀한 사생활을 염탐하다 205 7. 식물의 운동 능력에 매료되다 213 8. 식물학이라는 학문 세계를 새롭게 펼치다 220 V부 지독한 수수께끼에 직면한 다윈 (1879~1882) 1. 지독한 수수께끼에 직면하다 226 2. 히어의 도전에 조용히 답하다 231 3. 드싸포르타의 도전을 매섭게 몰아붙이다 234 4. 볼이 버릇없이 다윈에 도전하다 240 5. 수수께끼를 남겨두다 245 6. 잃어버린 대륙을 다시 찾다 248 맺음말 다윈과 식물, 그리고 진화 254 부록 1. 헨슬로가 1830년에 발표한 앵초류 논문 260 2. 다윈이 식물과 관련해서 쓴 첫번째 글, 겹꽃의 기원 266 3. 다윈이 1839년부터 기록한 “질문과 실험” 270 4. 다윈이 1839년 원예학자 허버트에게 보낸 10가지 질문과 답 296 본문에 나오는 책의 원제 306 이 책에 나오는 사람들 308 참고문헌 312 찾아보기 315 이미지 출처 319

(9쪽) 이 밖에도 어떤 난초에 있는 꿀샘이 꽃잎 가장자리에서부터 거의 30cm나 되는 깊은 곳에 있는 것을 발견한 다윈은 이 꽃의 꽃가루받이를 도와주는 나방이, 지금은 모르지만, 반드시 자연계에 존재할 것으로 예측했다. 그래서 그는 영국의 식물학자이자 자신의 후원자인 후커에게 보낸 편지에 “이 난초에서 꿀을 빨아먹는 나방은 틀림없이 그만한 길이의 주둥이를 가졌을 것이네!”라고 자신의 생각을 피력했다. 그리고 실제로 약 40년이 지난 1903년 이 난초가 자라는 마다가스카르섬에서 다윈이 예측했던 것처럼 주둥이가 기다란 나방이 발견되었다. 식물을 관찰하면서 해당 꽃에 방문할 수 있는 동물까지 예측할 정도라면 식물을 얼마나 열심히 연구했겠는가. (38~39쪽) 강의를 들으면서, 다윈은 헨슬로와 함께 여러 지역을 다니며 식물 조사도 했다. (...) 사람들은 이런 다윈을 “헨슬로와 같이 걸어 다니는 사람”이라고 불렀다. (...) 게다가 끊임없이 질문도 해댔다. 헨슬로가 이런 다윈을 보고 “질문을 하려고 존재하는 사람”이라고까지 말할 정도였다. 한편 다윈은 헨슬로와의 만남을 “내 인생에서 그 무엇보다도 가장 영향을 준 사건”으로 회상했을 정도이다. 다윈은 헨슬로에게서 식물학을 배움으로써 한때 사라졌던 자연사에 대한 열정이 그의 마음속에 그 어느 때보다 뜨겁게 불타올랐을 것이다. (116~118쪽) 그리고 소금물에 오랫동안 떠 있을 수 있는 씨앗이나 열매를 찾아, 얼마나 떠 있는지도 실험했다. 물기가 많은 열매는 말려서 실험에 사용했다. 그렇게 해서 성공적인 사례를 찾았다. 다윈은 『종의 기원』에서 “성숙한 개암나무류 열매는 즉시 가라앉았으나, 이 열매를 말리면 90일 동안 떠 있었고, 그 후 땅에 씨앗을 뿌렸더니 씨앗에서 싹이 나왔다”라고 설명했다. 또한 새들의 발에 묻어 있는 흙 속에서도 씨앗을 찾았다. 새들이 씨앗을 먹지 않고서도 발에 묻어 있는 흙과 함께 씨앗을 멀리까지 운반해 줄 가능성도 찾은 것이다. (...) 거의 모든 문제가 해결되었다. 섬들이 대륙과 사라져 버린 대륙으로 연결되어 있었다는 가설로 생물의 분포를 설명하려는 시도를 더는 할 수 없게 되었다. 식물의 이주 가능성이라는 문제로 시작된 다윈과 후커의 논쟁은 다윈의 논리적 설명과 후커의 수긍으로 귀결되었다. (137쪽) 단지 다윈은 이들이 모두 앵초속에 속하는 식물이므로, 이들은 공통부모로부터 파생되었을 것이고, 그에 따라 모두 변종으로 간주해야 한다고 주장한 것이다. (...) 그리고 질문을 던졌다. 왜 창조된 생물들이 ‘틀에서 찍어내듯이 만들어졌다’라고 생각할 수 없을 정도로 개체마다 서로서로 조금씩 다른가? 왜 변종이 존재한단 말인가? 변종도 창조되었을까? 변종이 창조되지 않았다면, 종도 창조되지 않았을 수도 있지 않을까? 역으로 변종이 자연 상태에서 만들어질 수 있다면, 종도 자연 상태에서 만들어질 수 있지 않을까? (152쪽) 자연선택의 결과는 생물이 여러 종류로 분화하는 결과로 이어진다. 아마도 토끼풀 종류들이 다양한 길이의 꽃부리를 만들었을 것이나, 길게 만들었던 종류들은 뒤영벌의 도움을 받았고, 짧게 만들었던 종류들은 꿀벌의 도움을 받아, 지속적으로 이런 관계를 유지하면서 꽃부리를 길게 만든 붉은토끼풀과 짧게 만든 진홍토끼풀로 나누어졌을 것이다. 다윈은 이처럼 형질이 두 갈래 또는 여러 갈래로 나누어진 현상을 형질분기라 했으며, 『종의 기원』에 유일하게 있는 그림인 모식도로 형질분기를 설명했다. (193~194쪽) 그런가 하면 식충식물에게 먹이를 제공한 후 관찰하면서 잎에서 분비되는 물질도 조사했다. 『식충식물』에는 “(...) 바싹 조여진 촉수의 분비샘에서는 산성 물질을 분비한다. 산성 물질이 동물을 분해하면 분해된 물질들이 흡수되는데, 마치 동물들이 먹이를 먹는 것과 같다”라고 설명되어 있다. 이 밖에도 다윈은 다양한 곤충들이나 또 다른 먹이를 제공하면서 분비되는 물질을 관찰했다. 그에게 식충식물은 완전한 동물로 보였던 것 같다. 동물처럼 식충식물이 위도 만들고, 소화효소도 분비하는 것으로 간주했으니! (212쪽) 식물이 보다 튼튼한 자손을 만들려고 몸부림치는 과정을 다윈은 그 누구보다도 자세하게 이해했고, 이를 두 권의 책에서 풀어냈다. 특히 『꽃의 다른 형태들』에서 누구나 알고 있었으나 무시했던 이형화주라는 구조적으로 은밀한 수술과 암술의 길이 차이를 실험적으로 입증하려고 가능한 모든 경우를 예상하고 그에 따라 수정 실험을 했고, 그 결과로 이런 구조들이 식물에서 나타나는 매우 중요한 현상이라고 설명한 것이다. 다윈 스스로 식물들의 은밀한 사생활을 염탐함으로써 과학자로서 만족스러운 삶을 살았다고 자평할 수 있었을 것이다. (219쪽) 한편, 다윈은 뿌리 끝에 있는 뿌리골무가 하등동물의 뇌와 비슷하다고 생각했다. (...) 뭔지는 모르겠지만, 뿌리 정단부에 자극을 주면 그 자극에 의해 뿌리가 반응한다고 생각한 것이다. 물론 오늘날 관점에서 보면 잘못된 설명이다. 비록 많은 부분이 밝혀졌다 할지라도 뿌리가 지구 중심 방향으로 자라는 것을 아직까지는 명확하게 설명하지 못하고 있다. (245~246쪽) 다윈 스스로는 고등식물 또는 쌍떡잎식물이 급격하게 진화한 원인을 풀어낼 자신이 없었던 것으로 보인다. 도전자들의 주장에 다윈은 ‘당혹스럽다’, ‘지독하다’, ‘상당히 버릇이 없다’로 답변을 했을 뿐이며, “나는 이 문제가 해결되는 것을 보고 싶다”라고 간절히 바랐다. (...) 8월 12일 다윈은 후커에게 고등식물의 진화에 대한 내용의 편지를 보내면서 “(...) 아마도 남극 근처에 있는 어떤 고립된 대륙 또는 큰 섬에서 오랜 기간 동안 발달이 서서히 진행되었을 것이라고 상상해 보았다네. 마치 지금 자네와 이야기 나누고 있는 것 같은데, 내가 생각했던 무의미한 내용을 넋두리하네”라고 했다.