비디오

대본

이번 비디오는 쥐, 개, 코끼리를 높은 마천루 꼭대기에서

바닥의 푹신한 메트리스 더미로 던지는걸로 시작해 봅시다.

쥐는 떨어져서 잠시 기절했다가,

부들부들 떨면서 이런 부당한 처사에 조금 화난 상태로 뛰어갈겁니다.

개는 몸의 모든 뼈가 부러진 다음, 아주 대단하고 다양한 이유로 죽을것이고,

그리고 코끼리는 빨간 뼈와 내용물들의 조각으로 폭발할겁니다

물론 짜증낼 기회조차 없겠죠

왜 쥐는 살고, 코끼리와 개는 무지개 다리를 건넜을까요?

그 이유는 ‘크기’입니다

대단한 성질처럼 보이지 않지만, ‘크기’는 생명체에서 가장 과소평가된 성질이라고 할수 있습니다

‘크기는 우리의 생물학적인 모든 특징들을 제한합니다.

어덯게 만들어지는지, 어떻게 환경을 경험하는지, 어떻게 살고 죽는지를 말이죠

물리법칙 자체가 각각의 크기의 동물들에 대하여 각각 다르게 적용되기 때문입니다.

생물들은 크게 일곱단계의 크기영역에 걸쳐져 있습니다

보이지 않는 박테리아부터, 진드기, 개미,

쥐, 개, 인간, 코끼리,

그리고 대왕고래까지요

모든 크기의 생명들은 그 크기에 맞는 세계 안에서 삽니다.

각각의 규칙과 장단점을 보유한 크기세계 안에서죠.

우린 이 여러 세계들을 여러 시리즈의 비디오에서 탐험하게 될겁니다.

처음의 질문으로 돌아가 보죠,

왜 우리의 쥐는 낙하에서 살아남았을까요?

크기가 바뀌면 모든것이 바뀝니다.

우리가 여러번에 걸쳐서 만나게 될 규칙이죠.

예를 들어, 아주 작은것들은 놓은 곳에서 낙하하는 위험에서 거의 면역입니다.

왜냐하면, 당신이 작을수록, 중력의 영향이 작아지기 때문이죠

우리가 구슬 크기, 공 모양인 이론적인 생물체라 상상해 봅시다.

키, 피부로 덮인 표면적,

그리고 우리의 꿈과 희망, 근육, 장기가 들어있는 부피까지 세가지의 특성을 생각해볼 수 있죠

당신의 키가 10배 늘어날 경우,

그러면 아마 농구공만해지겠군요

표면적이나 부피는 10배만 늘어나지 않습니다.

표면적은 10의 제곱인 100배,

그리고 내부의 부피는 10의 세제곱인 1000배 늘어날 것입니다.

(장기가 중금속이나 플라스틱이 아닌 이상)부피는 당신의 무게,

좀더 정확히는 질량을 결정하게 됩니다.

당신의 질량이 더 클수록, 땅에 덜어지기 전에 가지게 될 운동에너지

혹은 땅에 부딛힐때의 충격을 더 많이 가지게 된다는 거죠.

만약 당신의 부피(혹은 질량) 에 비해 표면적을 더 가지게 된다면,

그만큼 많은 충격이 분산되거나 약해질 것이며,

또한 더 많은 공기저항이 당신을 느리게 만들것입니다.

코끼리는 너무 커서, 크기에 비해 많은 표면적을 가지지 못했기 때문에,

많은 운동에너지가 분산될 면적이 적고,

공기저항 또한 속도를 충분히 줄여주지 못했습니다

이것이 코끼리가 땅에 떨어질 때 끈적하고 대단한 폭발로 파괴된 이유입니다.

반대로, 작은 질량에 대해 많은 표면적을 가진 곤충들을

말그대로 ‘비행기에서 던져’버려도 그리 큰 해를 끼치지 못하는 이유이기도 합니다.

하지만 낙뎀이 작은 세계에서 무의미한 만큼이나,

우리에게 무해한 다른 힘이

작은 생명체에는 매우 위험하게 작용합니다.

예를들면 ‘표면장력’처럼요

물을 곤충들에게 잠재적인 위험물질로 바꿔버릴 힘이죠

왜일까요?

물은 스스로 붙으려는 성질을 가지고 있습니다

물 분자는 응집력(cohesion)이라는 전기적 힘에 의해 서로간에 강한 인력을 가지고 있고,

이 힘이 물 표면을 매우 팽팽하게 만들며,

그것은 보이지 않는 끈적한 벽을 물 표면에 형성하는 것과 같은 작용을 합니다.

우리에게 이 벽의 끈적임은 너무 약해서 평소에는 거의 느끼지도 못할 힘입니다.

우리가 물에 젖게 되면, 800그램 정도의 물,

대략 우리 체중의 1퍼센트를 차지하는 수준의 물이 우리몸에 붙습니다.

쥐의 경우, 3그렘 정도의 물이 붙어있는데,

이는 쥐 체중의 10퍼센트를 넘습니다.

샤워를 마칠 때마다 물로 가득 찬 패트병 8개가 몸 전체에 걸려있다고 생각해 보세요!

특히 곤충에게는, 물의 표면장력은 너무나도 강력하여,

물에 젖는것이 생사를 결정할 정도의 문제가 됩니다.

만일 당신이 개미 크기로 줄어서, 물방울을 건드린다면,

끈적한 풀물에 닿은 것과 같은 일이 일어납니다.

물방울은 빠르게 당신을 삼켜버릴 것이며,

표면장력의 벽은 당신이 부수기에 너무 힘들것이고, 당신은 익사할것입니다.

그래서 곤충은 물에 저항하도록 진화했습니다.

그중 한 방법은 그들의 외골격(껍데기)을

왁스칠한 자동차와 같이 왁스(기름성분)로 덮히게 하는 것입니다.

이 방법은 곤충의 표면을 부분적으로나마 방수처리되게 만들어 줍니다.

물이 잘 들러붙지 못하게 만드는거죠.

또한 많은 곤충들은 방어막으로써, 표면에 작은 털들을 만듭니다.

그 털들은 표면적을 극적으로 늘려버림으로서 (털들이 표면장력의 벽을 뚫지 못하는것을 역이용한다고 생각하시면 됩니다)

물방울들이 외골격에 닫지 못하게 하고, (털들이 표면장력의 벽을 뚫지 못하는것을 역이용한다고 생각하시면 됩니다)

물방울을 제거하기 쉽게 만듭니다 (털들이 표면장력의 벽을 뚫지 못하는것을 역이용한다고 생각하시면 됩니다)

표면장력을 이용하기 위하여, 진화는 우리보다

수십억년 먼저 나노기술을 이용하기 시작했습니다

몇몇 곤충들은 표면에 짧고 극도로 조밀한 방수성 털을 가지도록 진화했습니다

1제곱 밀리미터당 100만개 이상의 털을 가진 종류도 있죠

곤충이 물속으로 뛰어들 때, 공기가 털 사이사이에 머물며,

공기코팅층을 형성합니다.

털들이 물이 가진 표면장력 벽을 뚫기에는 너무 작기 때문이죠.

하지만 이건 더 대단합니다

(곤충의 호흡에 의해)공기코팅층의 산소가 떨어져가면

공기층 근처 물 속의 산소가 농도를 같게 하기 위해 공기층으로 들어 오고,

이산화탄소 또한 같은원리로 물속으로 빠져 나갑니다.

곤충은 피부에 또다른 허파를 가지게 되어,

표면장력 덕분에 수중에서도 지상에서와 같이 호흡할 수 있게 된 셈이죠

이웃인 소금쟁이도 같은 원리를 사용하여 물 위를 걷고 있군요

작은 방수성 털이죠!

당신이 작아질수록 기묘한 환경이 기다리고 있습니다.

심지어 공기마저도 점점 단단해지는것처럼 느껴지죠

이제 가장 작은 곤충을 향해 다가가 봅시다

소금 알갱이의 반 정도밖에 안되는 곤충입니다.

0.15밀리미터 크기를 자랑하죠.

Fairyfly 입니다. (동물계 절지동물문 곤충강 벌목 장수말벌상과 총채벌과)(총채벌 중에서도 특히 작은 종류)

그들은 곤충 중에서도 가장 이상한 세상에서 삽니다.

그들에게는, 공기조차 옅은 젤처럼 느껴집니다

항상 주변이 설탕시럽으로 가득차 있는 것 처럼 말이죠.

그 사이를 움직이는 것은 쉽지 않습니다.

이런 수준에서 날아가는 것은, 고상하게 활강하는 것과는 달리

공기를 잡고 매달려 있는것과 같죠.

그래서 그 곤충들의 날개는 다른 곤충의 날개처럼 보이기보단

털이 많은 팔처럼 보입니다.

그들은 말그대로 공기속을 ‘해엄쳐’ 나갑니다.

마치 체액 속을 헤엄치는 에일리언 유충처럼요.

다른 크기의 세상을 탐험할 때 마다

점점 더 이상해져만 가는것 처럼 보입니다.

크기만 달라졌는데도 불구하고 물리법칙이 다르게 적용되며

지난 수십억년동안 성장한 생명체에 대해

진화는 생명체를 계속해서 조절해 왔습니다.

그러면, 왜 말 크기의 개미는 없는것일가요?

왜 아메바 크기의 코끼리는 없는걸까요?

왜일까요? 우린 다음 비디오에서 질문에 대한 답을 찾아볼 예정입니다.

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