나는 이 책을 모두를 위한 모든 것의 이야기로 썼다. 이 책은 발견과 과학, 자연 세계에 관한 이야기를 하고 때때로 철학적 질문도 던진다. 자연은 인간에게 어떤 존재일까? 지구의 생물다양성을 보전하는 게 얼마나 중요할까? 창조와 혁신이 복잡하게 얽힌 세상에서 우리의 역할은 무엇일까? 자연에는 여러 가지 면에서 인간이 보고 배울 거리가 상상 이상으로 많이 숨어 있다. 흔히 인간은 야생의 이치를 확장해 자연계에서 본 적 없는 새로운 무언가를 발명하려고 애쓴다. 그런 노력에는 생물학, 공학, 화학, 물리학, 재료과학, 수학 지식이 총동원되며 각계 전문가가 머리를 맞대 저 너머의 잠재력을 발굴한다. 탐험가가 지도에도 나오지 않는 곳을 직접 구석구석 돌아다니고 텅 빈 듯한 공간에 뭐가 있을지 궁금해하듯, 아무도 발 들인 적 없는 미지의 세상 깊숙이 들어가 새로운 통찰을 얻고 인류의 집합지식을 확장하는 게 과학이 하는 일이다. 

1978년, 마흔넷의 앤절은 크리스마스 연휴를 영국에서 보낸 뒤 비행기를 타고 돌아오는 길이었다. 시간을 때우려고 〈사이언티픽 아메리칸〉 12월 호를 뒤적이던 중에 그의 시선이 한 곳에서 멈췄다. ‘반사광학기술을 탑재한 동물의 눈’이라는 제목의 기사였다. 글을 읽어 보니 달 표면보다도 탐사가 덜 된 곳인 지구의 심해에 아주 특별한 눈동자를 가진 생명체가 살고 있다고 했다. 바로 바닷가재다. 바닷가재의 시꺼먼 안구는 수정체를 버리는 대신 전혀 다른 집광기술을 발달시켰다. 이날 앤절은 훗날 수백만 광년 떨어진 엑스선도 잡아내는 망원경의 개발로 이어질 아이디어를 이 사소한 해양생물에게서 얻을 수 있었다. 그렇게 바닷가재는 대서양 해저에서 기어나와 천문학의 중심에 등장하게 됐다. 그의 아이디어는 허블 우주망원경보다 10년이나 앞선 것이었다. 

어떻게 전체(개미집단)가 부분들(개미 개체들)의 합보다 큰 무언가가 되는 걸까? 이런 질문을 던지고 답을 찾는 게 고든이 하는 일이다. 사막에서 보내는 고든의 하루는 새벽 4시 반에 시작된다. 지금까지 찾은 개미집 수백 개를 둘러봐야 하기 때문이다. 이곳에는 개미집이 수 미터마다 하나씩 있는데, 개미 한 마리의 수명은 1년 남짓이지만 한 개미집단은 20~30년을 존속한다. 이 곤충 사회에서는 암컷이 건축, 식량조달, 영토방어, 양육까지 온갖 일을 도맡는다. 단, 상부 지시를 받는 게 아니고 동료들과 상의해 다음 할 일을 결정하는 식이다. 개미들은 몸을 비비는 촉각과 활처럼 휜 더듬이를 흔들어 냄새를 맡는 후각을 통해 서로 소통한다. 체취가 개체마다 미묘하게 다르기 때문에 상대방이 우리 식구가 맞는지, 내근직인지 아니면 외근직인지까지 알 수 있다. 그뿐만 아니라 얼마나 자주 맡은 냄새냐에 따라 상황에 대처하는 개미의 행동이 달라진다. 

지금 우리는 자연사박물관인 캘리포니아 아카데미 오브 사이언스 관계자들과 함께 이곳에 나와 있다. 오늘의 임무는 해변을 관찰하고 찾은 것을 기록하는 것이다. 바람에 벗겨질 듯 재킷이 나부끼지만 다들 공부에 열중한 학생처럼 고개를 푹 숙인 채 돌멩이만 뒤진다. 곳곳에 파인 물웅덩이는 조각 난 황금거울처럼 석양을 반사해 눈이 부시다. 노란색 우비를 입은 한 남자가 자신의 발끝을 잠시 쳐다보더니 한쪽 무릎을 굽힌다. 강풍으로 수면에 잔물결이 일든 말든 그의 시선은 얕은 물속의 생물체에 고정되어 있다. 조간대에서는 시시각각 풍광이 달라진다. 게들은 숨을 곳을 찾느라 옆걸음질로 허둥지둥하고, 불가사리는 촉수에 힘을 주어 통통한 다섯 팔을 들어올린다. 갈매기는 끼룩끼룩 울면서 요깃거리를 찾아 바위 근처를 선회한다. 심지어는 멍게조차 가만 있지 않고 조수의 리듬에 맞춰 미끌미끌한 몸뚱이를 흐느적거린다. 조간대는 지구 생태계의 분수령이 되는 역사의 현장이다. 태곳적, 바로 여기서 땅과 물과 공기가 만나 변화가 시작됐고 생명이 바다에서 육지로 올라와 인류의 먼 조상이 됐다. 조간대는 “조금씩 나아가면 멀리 갈 수 있다Poco a poco se va lejos”라는 스페인 속담을 떠오르게 한다. 나는 무릎을 꿇고 상체를 숙여 유일하게 미동 없는 생물체를 가까이 들여다본다. 바위에 덕지덕지 붙은 검푸른 홍합들이다. 틈새마다 자리 잡은 홍합은 입을 꾹 다문 채 저희끼리 다닥다닥 뭉쳐 있다. 

리튬이온전지의 발전사에 석류가 혜성같이 등장한 것이 바로 이 대목이다. 2013년, 추이이 팀이 최초로 완성한 도안은 고전도 탄소 외피 안에 흡사 ‘씨앗’ 같은 실리콘 나노입자들이 들어 있는 형태였다. 그러다 바로 이듬해, 나노입자들이 석류씨처럼 무리지어 탄소 껍질에 감싸인 모양새로 디자인이 수정됐다. 석류의 내부가 지금과 같은 모습으로 생긴 것은 영양분과 과즙 덩어리인 씨들을 최대한 단단히 고정해야 하기 때문이다. 과학자들이 실리콘 ‘씨앗’에 하려는 일도 똑같다. 즉, 실리콘 나노입자를 가능한 한 많이, 최대한 안전하게 묶어두는 것이다. 문제는 실리콘이 배터리로 사용하기에 좋은 원소가 아니라는 점이다. 잘 부러지는 데다 다른 화학물질들과 엉뚱한 반응을 일으켜 전류를 먹통으로 만들곤 한다. 그런데 탄소막을 두르면 과육 안에 폭 싸인 석류씨처럼 실리콘 나노입자들을 지킬 수 있다. 실리콘 ‘씨앗’이 아무리 부풀었다 쪼그라들었다 한들 생채기 하나 내지 않고 말이다.

거미 명주의 성질이 특별하다는 것은 오래전부터 알려져 있었다. 고대 그리스에서는 거미 명주로 상처를 싸매 지혈을 했고, 19세기 천문학자들은 가는 거미 명주 가닥으로 망원경에 십자선을 표시해 별의 이동을 추적했다. 그리고 현대로 와서, 자외선을 이용하는 거미줄의 간결한 기술에서 영감을 받은 아르놀트 글라스는 거미줄과 흡사한 코팅을 입혀 자외선을 반사하는 유리창을 개발했다. 코팅 패턴은 막대기 빼기 게임에서 누군가 더미를 무너뜨려 막대기들이 탁자 위에 얼기설기 널린 모습을 닮아 있다. 아르놀트 글라스에 10년가량 몸담고 있는 리사 웰치의 말에 따르면, 2010년 출시됐을 때 자외선을 이용해 새의 안전을 지키는 유리창은 전 세계에서 오직 이 제품뿐이었다고 한다. “당시 제 역할은 그저 물건을 파는 것만이 아니라 시장을 개발하는 것까지 포함하고 있었습니다. 새를 보호하는 유리창은 이전에는 존재하지 않던 새로운 시장이었거든요.” 현재는 이 유리창의 수요가 빠른 속도로 증가하는 추세다. 가령 농구경기장인 샌프란시스코 체이스 센터, 유타대학교 법학대학, 독일 함부르크에 있는 건축협회사무소 건물 등은 모든 창문을 일찌감치 자외선 유리로 갈아끼웠다. 

그럼에도 인간과 지구상의 모든 생명체가 생존과 유한한 에너지라는 억센 그물에 붙들린 신세라는 사실에는 변함이 없다. 인간이 떨리는 손으로 간신히 울타리를 둘렀건만 세상은 여전히 참으로 험한 곳이다. 인류의 수많은 발명에는 재생 단계를 고려한 생체모방 디자인이라는 핵심이 빠져 있다. 놀랄 일은 아니다. 인류가 지금과 같은 기술 수준을 갖춘 건 기껏해야 200년 정도밖에 안 되니 말이다. 이 행성의 성실한 일원이 되는 것은 굉장히 부담스러운 요구이자 책임이다. 우리는 과거의 자신을 비난할 시간에 앞으로 나아가야 한다. 한 생물종이 사라지는 일은 생각만 해도 안타깝지만, 그 생물종과 함께 우리에게 가져다줬을 깨달음까지 잃는 것은 차원이 완전히 다른 문제다. 현재 인류는 중요한 전환점을 향해 달려가고 있다. 만약 우리가 도구를 만드는 재능을 계속 부주의하게 남용한다면 오늘날의 쓰레기 산, 자원 고갈, 생물종 멸종, 환경 악화 문제가 앞으로도 끊이지 않을 것이며, 결국 지구는 점점 희망 없는 세상으로 변할 것이다.