인간이 광합성을 할 수 있는 초록색 피부를 가지고 있다면 어떻게 될까?

인간이 광합성을 할 수 있는 초록색 피부를 가지고 있다면, 어떠한 이점이 있을까요?

최근 과학자들은 지구 및 인류와 관련해 생명의 중요한 측면 중 하나가 변한다면 세상이 어떠한 모습이 될 것인지에 대해 추측했습니다. 녹색의 피부를 가진 생명체는 '스타워즈'의 헤라 신둘라부터 '가디언즈 오브 갤럭시'의 가모라에 이르기까지 공상 과학을 통해 흔히 볼 수 있습니다. 과학자들은 "만일 녹색 피부가 가상의 외계인만을 위한 것이 아니라면 어떨까?"라는 질문을 던졌습니다.

 

이들은 더 나아가 "인간의 피부가 녹색이 되고 식물이 햇빛을 받아 살아가는 데 사용하는 광합성을 수행할 수 있는 능력이 우리에게 부여된다면"이라는 가정을 세웠습니다. 과학자들과 SF 작가 존 스칼지는 "인간이 광합성 피부를 가질 때, 가설적으로 어떠한 이점을 얻을 수 있을까?"라는 질문을 두고 깊은 고민에 빠졌습니다.

 

식물과 유사한 동물

모든 동물이 생존을 위해 음식을 섭취하는 것과 대조적으로, 식물은 광합성을 통해 스스로 에너지를 생성합니다. 그러나 일부 동물은 다양한 기능을 위해 햇빛을 사용하고 있으며, 많은 동물들이 태양 에너지 분자로부터 이익을 얻습니다. 그중 완두콩 진딧물은 빛의 도움을 받아 세포와의 반응을 강화하는 화합물 아데노신삼인산(ATP)을 만드는 색소를 생성합니다. 또 동양 말벌의 외골격에 있는 노란색 줄무늬는 빛을 전기로 변환하는데, 이는 말벌이 한낮에 더욱 활동적인 이유를 설명합니다.

 

다른 동물들 역시 햇빛과 물, 이산화탄소를 사용해 설탕과 기타 필수 화합물을 생산하는 실제 광합성을 활용합니다. 식물과 조류는 세포 내 구조인 엽록체에 의존해서 광합성을 수행하지만, 엘리시아 바다 민달팽이는 자신이 풀을 뜯는 조류에서 엽록체를 훔쳐 몇 달 동안 광합성만으로 살아갈 수도 있습니다. 많은 동물들은 파트너십을 형성함으로써 광합성으로부터 이익을 얻습니다. 예를 들어 대부분의 산호는 황록공생조류로 알려진 광합성 공생 미생물과 협력하는 한편, 점박이 도롱뇽의 알은 조류로부터 귀중한 산소를 받습니다.

 

공학적 광합성

"다른 동물이 광합성을 통해 이익을 얻을 수 있다면, 인간도 그럴 수 있을까?"라는 질문에 과학자들은 "광합성이 인간에게 작용할 수 있다고 하더라도 우리가 실제로 그로부터 얼마나 많은 이점을 얻을 수 있는지는 불확실하다"라는 답변을 내놨습니다. 최대한 많은 빛을 얻기 위해 넓고 평평한 잎을 자라게 하는 식물은 광합성을 통해 살아갈 수 있으며, 동물보다 훨씬 덜 활동적이기 때문에 에너지가 많이 필요하지 않습니다.

 

영국 옥스퍼드 대학의 식물 생태학자인 린지 턴불은 "만일 일반적인 성인 여성의 피부가 나뭇잎처럼 광합성을 한다면, 이 사람이 갖는 표면적의 양은 생존에 필요한 일일 에너지 요구량의 1%만을 충족시킬 것"이라고 설명했습니다. 턴불은 "광합성을 하는 여성이 자신의 에너지 수요를 충족하기 위해서는 훨씬 더 많은 피부가 필요하다"라는 추정을 덧붙였습니다.

 

또한 광합성에는 이산화탄소가 필요한데, 식물에는 기공이라는 구멍이 있어 세포에 가스를 공급하는 데 사용됩니다. 만일 우리가 광합성을 하는 인간이 엽록체를 가지고 있다고 가정한다면, 그에게는 이산화탄소를 받아들이기 위한 다공성 피부가 필요할 수 있습니다. 턴불은 "그러한 구멍은 인체에 해로울 수 있는 방식으로 수분과 같은 다른 물질이 들어오거나 나갈 수 있도록 할 수 있다"라고 부연했습니다.

 

태양열로 움직이는 인간

일부 과학자들은 "인간이 광합성 피부를 가지고 있다면, 아주 작은 이점이라도 유용할 수 있다"라고 주장했습니다. 휴고상 후보에 오른 존 스칼지의 소설 '노인의 전쟁'에서 군인들은 사이버네틱 뇌 이식과 강화된 힘, 속도, 감각, 지구력, 민첩성뿐만 아니라 녹색 광합성 피부를 갖춘 유전자 조작 신체를 갖췄습니다. 이 군인들은 광합성 피부에서 생존에 필요한 모든 에너지를 얻을 수는 없지만, 소설에서는 "군인들의 피부가 신체에 추가 에너지원을 제공하고 신체의 에너지 사용을 최적화할 수 있다"라는 내용이 담겼습니다. 여기에는 산소와 이산화탄소가 모두 포함되며 스칼지는 "결과적으로 더욱 상쾌하고 업무를 더 오래, 잘 수행할 수 있게 된다"라고 이야기했습니다.

 

"인체가 반짝반짝하다면 어떨까?"라는 물음을 던진 스칼지는 "광합성 피부는 능동적 변형이 아닌 보조적 수동적 변형이 될 것"이라고 스스로 답했습니다. 스칼지는 "그냥 거기 앉아서 활력을 유지하는 측면에서 이점을 얻을 수 있다. 범위에 있어서는 3~5%의 이점이 될 수 있지만, 이전에는 없던 여유를 무료로 얻을 수 있는 것"이라고 강조했습니다. 광합성이 어떤 느낌일지에 대해 그는 "항상 카페인을 섭취하는 것처럼 느껴질 것이다"라며, "당신은 잠에서 깨어나 '커피가 필요해'라고 말하는 것처럼 불을 좀 켜고 싶을 것"이라 예상했습니다.

 

초록 피부를 원하냐는 물음의 대답

스칼지는 "인간이 성공적으로 광합성을 할 수 있다고 가정할 때, 누군가가 시간을 거슬러 올라가 크로마뇽인에게 CRISPR 기계에 대한 액세스 권한을 부여했다면 이것이 역사의 흐름을 어떻게 바꿀 수 있을까"라는 질문을 다시 한번 제기했습니다. 스칼지는 "사람들이 광합성을 할 수 있다면 그것이 제공하는 한계 이익을 고려할 때 인간 사회가 급격하게 변할 것이라고 생각하지 않는다"라고 단언했습니다.

 

이어 그는 "그럼에도 불구하고 신체에서 에너지에 가장 많이 의존하는 부분은 인간의 뇌"라며, "그래서 나는 광합성이 제공할 수 있는 잉여 에너지가 뇌에 의해 흡수될 것이라고 생각한다. 왜냐하면 뇌는 배고프고, 배고프고, 또 배고픈 기관이기 때문"이라고 덧붙였습니다. 스칼지는 "이는 잠재적으로 사회가 어느 정도 진보의 특정 지표에 도달할 수 있음을 의미하며 더 빨리, 어쩌면 서기 1,800년이 아니라 기원전 10,000년에 산업혁명에 도달했을 수도 있다"라고 주장했습니다.

 

또한 스칼지는 "광합성을 하는 사람들이 햇볕이 잘 드는 기후로 이동하는 것을 선호하는지 궁금할 수도 있다"라며 또 다른 화두를 꺼냈습니다. 스칼지는 "이러한 사람들이 사막 지역으로 이주하면 광합성을 통해 약간의 향상을 얻을 수 있지만 물 부족과 같은 다른 자원 문제를 해결해야 할 가능성이 있다. 항상 절충안은 있을 것"이라고 전했습니다.

 

"광합성을 하는 인간에게 옷이 필요할까?"라는 질문에 스칼지는 "일부 광합성 사회에서는 옷이 엘리트의 상징이 될 수 있다. 이는 광합성이 필요하지 않을 만큼 음식에서 충분한 에너지를 얻는다는 표시"라고 답변했습니다. 그러면서 스칼지는 "나는 그들이 '부자이기 때문에 옷으로 내 몸을 은폐할 수 있다’라고 말하는 것을 상상할 수 있다"라고 이야기했습니다.

 

실제로 광합성 피부를 원하냐는 물음을 받은 스칼지는 "내가 원하는 신체의 목록 가운데 그것은 중간 하단에 있다"라고 솔직하게 답했습니다. 스칼지는 "나쁘지는 않겠지만, 혜택을 누리는 방식을 완전히 바꿀 정도로 그 혜택이 너무 크다고는 생각하지 않는다"라면서도 "하지만 다른 사람이 '나는 광합성을 할 것'이라 하면 '당신이 행복해서 다행'이라고 답할 것"이라 덧붙였습니다.