생물학의 대칭 또는 생물학의 대칭형은 생물의 체내에서 볼 수 있는 대칭 배열 모양이다.
극축이 있으면 이것을 중심으로 한 대칭 관계가 나타나는데, 수학적·물리적인 뜻의 대칭만큼 엄밀한 것은 아니다. 방사대칭은 식물에서 매우 일반적으로 볼 수 있다. 관속 식물의 줄기나 뿌리의 구조, 특히 관다발의 배열은 그 좋은 예가 된다. 일반적으로 식물체에는 둥근 기둥 모양의 부분이 많아서, 그 내부 구조가 방사대칭인 경우가 많다. 또 꽃받침, 꽃잎 등에서와 같이 꽃의 각 요소가 방사대칭적으로 배열되어 있는 경우도 많다.
반면, 잎의 경우에는 축에 대하여 좌우대칭 형태를 취하고 있는 것이 많다. 그러나 정확한 대칭이 아니고, 다소 대칭성이 흐트러진 잎(뽕나무)도 있으며, 베고니아의 잎처럼 비대칭적인 것도 있다.
좌우대칭동물(Bilateria)
방사대칭동물과 달리 좌우대칭의 형태를 가진 동물의 분류군이다. 배아처럼 좌우 대칭을 이루는 동물이다. 즉, 왼쪽과 오른쪽이 서로 거울상을 가진다. 이것은 또한 머리와 꼬리(전후 축)뿐만 아니라 배와 등(배-등 축)을 가지고 있음을 의미한다.
특징
초기의 좌우대칭동물 중 일부는 벌레처럼 생겼었고 좌우대칭동물의 몸은 입과 항문, 그리고 두 구멍 사이를 잇는 내장을 가진 원통으로 표현될 수 있다. 내장 주위에는 내부 체강이나 체강또는 유사 체강이 있다. 좌우 대칭 신체 평면을 가진 동물들은 앞, 뒤, 그리고 등과 배를 가지고 있다. 좌대칭동물 또한 좌, 우가 구분되어 있다.
좌우대칭동물에게 앞 뒤가 구분되어 있다는 것은 머리가 입, 두부화(cephalisation), 감각 기관과 머리의 발달과 같은 자극을 만난다는 것을 의미한다. 몸은 머리에서 뒤로 뻗어 있고, 많은 좌우대칭동물들은 몸을 수축시키는 원형 근육들과 몸을 이완하는 근육들의 조합을 가지고 있는데, 이 유체정역학적인 골격을 가진 부드러운 몸을 가진 동물들이 연동 운동에 의해 움직일 수 있게 한다. 대부분의 좌우대칭동은 입에서 항문까지 몸을 통해 뻗어 있는 내장을 가지고 있는 반면, 진무체강형동물은 하나의 개구가 있는 주머니 내장을 가지고 있다. 많은 좌우대칭동물은 섬모와 함께 헤엄치고 감각 세포를 포함하는 정점 기관을 가진 원발성 유충을 가지고 있다. 그러나 이러한 각 특성에는 예외가 있다. 예를 들어 성충 극피동물은 유충과 달리 방사대칭이며 특정 기생충은 매우 다형성적인 신체 구조를 가지고 있다.
방사대칭동물(Radiata)
좌우대칭동물과 달리 방사대칭의 형태를 가진 동물의 분류이다. 자포동물문과 유즐동물문으로 나뉜다. 경우에 따라 해면동물문이나 극피동물문을 포함해서 부르기도 한다.
분류
방사대칭동물군 (Radiata)
자포동물문 (Cnidaria)
유즐동물문 (Ctenophora)
† 삼열동물문 (Trilobozoa)
뇌는 생각하기 위해 진화한 기관이 아니다_지능
물을 생김에 따라 크게 두 가지 종류가 있다. 좌우대칭동물과 방사대칭동물이다. 말그대로다. 앞뒤가 없이 중심축을 따라 약쪽으로 비슷한 신체가 바열되어 있는 동물이 방사대칭동물이다. 또한 입, 뇌, 눈과 귀와 같이 주요 감각기관이 앞부분에 몰려 있고 배설 기관이 뒷부분에 있는 것이 좌우대칭동물이다.
우리 인간과 같이 대부분의 동물은 좌우대칭동물이지만 산호나 말미잘, 해파리와 같은 동물은 방사대칭동물이 된다. 이 둘은 크게 6억 년 전까지만 하더라도 공통 조상을 가지고 있다가 5억 5천만년 전 살았던 단일 공통조상에 의해 분리되어 나왔다. 오늘날 방사대칭동물은 전체 동물의 1%, 좌우대칭동물은 천제 동물의 99%를 차지하고 있다.
진화가 이렇게 이루어진 이유는 무엇일까. 대체로 방사대칭동물에게는 구멍이 하나가 있다. 이들은 먹이를 입으로 먹고 다시 먹었던 입으로 배설을 한다. 반면 좌우대칭동물은 입으로 먹이를 밀어넣고 엉덩이로 배설을 밀어낸다. 즉 방사대칭에서좌우 대칭으로 변한 이유는 먹이를 탐색하며 이동하기 위해서는 먹이의 위치를 감지해낼 수 있는 감각기관이 앞쪽에 존재해야 한다. 즉 좌우 대칭은 운동방향을 단순화 하여 기동력을 확보할 수 있다.
현재 우리 인간이 개발하고 있는 대부분의 공학은 이런 생물학적인 장점을 따르고 있다. 자동차, 비행기, 배, 잠수함 등 인간이 만든 모든 탐색용 기계의 구조는 앞과 뒤가 존재하며 조종을 통해 탐색하고 이동하기 위해서 그렇다.
공학자들이 모두 이런 진화의 매커니즘을 모방하고 기계를 만들었다고 볼 수 없다. 다만 우리가 '로봇'을 만들어낼 때, 시작과 동시에 '휴머노이드 로봇'을 만들어내는 것은 논리에 적절치 않다.
수 억년의 생물 진화가 가졌던 다양한 실행착오가 어떤 의미에서 '공학'의 오답노트인 셈이다. 초기 좌우대칭동물은 '시각'을 이용하여 방향을 정하지 않았다. 이들은 앞을 보지 못했는데 고로 그냥 무작위로 돌아다니다가 부딪치며 길을 찾아다녔다. 이들은 먹이를 향해 직선으로 나가지 않고 원을 그리며 다가간다. 이들이 먹이를 찾는 방법은 '시각'이 아니라 '후각'이나 '촉각'인 경우가 많다.
이들이 후각을 통해 대상을 파악하는 방식은 다음과 같다.
1. 냄새가 짙어지면 앞으로 나아간다.
2. 냄새가 옅어지면 방향을 바꾼다.
이와 같은 매커니즘은 '조종'의 혁신이었다. 1990년 브록스는 아이로봇이라는 로봇회사를 공동창업했다. 2002년 이 회사는 진공청소기 '룸바'를 출시 했는데, '룸바'는 집안을 스스로 탐색하고 다니며 청소하는 로봇청소기였다. 이 최초의 로봇청소기는 '좌우대칭동물'을 닮았다. 이들은 무작위로 이동을 하다가 벽에 부딪친다거나 충전 스테이션에 가까워 진다는 정도의 감각만 존재했다.
로봇은 무작위로 주변을 돌아다니다가 부딪치면 피하고 충전이 부족하면 충전 스테이션으로 돌아갔다. 이들의 센서는 대체로 앞부분에 위치할 수 밖에 없었다. 그렇다. 이동을 위해 감각기관이 앞으로 향해가는 것은 어쩌면 당연한 과정이었을 것이다.
'후각'과 '촉각'을 이용하여 먹이를 발견하고 이동해 나가는 것이 초기 선충의 이동방식을 많이 닮았다. 냄새의 농도가 짙어지면 먹이가 가까워진다. 즉 선충은 먹이를 찾기 위해 다양한 신경 세포를 머리 방향에 배치할 수 밖에 없었다.
이런 감각기관은 여럿으로 구분되어야 했다. 첫째, 방향 전환을 위해 체계, 자극을 감지하여 좋은 것과 나쁜 것으로 분류하는 체계, 내적 상태를 바탕으로 운동 능력을 조절하는 체계, 입력 신호를 종합하여 단일 결정할 수 있는 체계.
이렇게 초기 좌우 대칭동물은 '뇌'라는 '세포집단'을 머리에 배치하게 됐고 이것을 통해 '좋은 것'과 '나쁜 것'을 구별하고 '방전'과 '충전'의 상태를 구별하는 '최초의 '감정'이라는 것을 만들어낸다.
인간의 감정은 여러 화학물질에 의해 만들어진다. 이것들은 '신경전달물질'이라고 부르기도 한다. 이런 신경전달물질은 최초의 선충이 '좋은 것'과 '나쁜 것'을 발견하여 '먹이'와 가까워지기 위해 필요했다. 대표적인 '신경전달물질'은 '도파민'이 있다. '도파민'은 흔히 '쾌락의 화학물질'이라 불려지지만 그렇지 않다. 도파민은 '좋아함'이 아니라 '원함'에 반응한다. 즉 쾌락 신호가 아니라 앞으로 느낄 쾌락이 예상될 때 나오는 신호다.
도파민은 먹이가 가까이 있지만 먹지 못할 때 분비한다. 즉 우리의 뇌가 도파민 중독 상태에 빠지는 이유도 '쾌락을 느끼기' 때문이 아니라 앞으로 느낄 쾌락에 대한 '원함' 정도가 높아지기 때문이다. 이처럼 도파민은 '먹이'에 대한 갈구를 높인다.
또한 '선충'은 세상을 돌아다니기 위해 막대한 에너지를 사용한다. 또한 일부 스트레스 반응이 생겼을 때, 자신의 신체를 회복해야 생존할 수 있다. 그렇게 생물은 일전 스트레스 반응에 대해 '완화'와 '회복'이라는 과정을 거쳐야 하는데 이때 만들어지는 화학물질이 '세로토닌'과 '도파민'이다. 이 둘은 부정적 감정에 대해 '회복력'을 높이기 위해 필요했다. 다시 말해서 어떤 외부적 스트레스 상황에 노출되면 인간도 역시 회복력을 위해 최대한의 식사량과 최소한의 운동량을 갖고자 한다. 이렇게 스트레스는 인간에게 폭식을 유도시킨다. 이렇게 세로토닌은 포만감과 안정감을 준다. 이런 세로토닌이 지나치게 분비되면 이후 '무감각'한 상태에 빠진다. 더이상 탈출할수 없는 스트레스 요인에서 에너지를 보존하기 위한 비결이다. 이후 동물은 더이상 스트레스 요인에 도 좋은 먹이, 짝짓기 대상에도 반응하지 않는다. 흔히 말하는 '우울증 상태'에 빠진다.
이런 생물이 진화과정에는 크게 두 가지가 필수적으로 필요했다. 첫째는 바로 '학습'이다. 로봇청소기는 스스로 진화하지 않는다. 다만 생물은 여럿의 시행착오를 통해 스스로 진화를 해왔다. 둘째는 패턴 인식이다. 생물은 냄새분자의 배열을 통해 '좋은 것'과 '나쁜 것'을 구별해 내야 한다. 분자배열에 대한 패턴을 인식함으로써 '포식자'와 '먹이'를 구분해야 하는 것이다.
실제 우리 인공지능은 대체로 '알고리즘'이나 '딥러닝'을 통해 이 초기 단계에 도달했다고 보여진다. 인간의 지능을 넘어 AI가 탄생할 수 있었던 이유는 무엇일까. 이는 바로 뇌가 생각을 위해 존재한 기관이 아니기 때문이다.