일본 이화학연구소(RIKEN)×편집공학연구소가 추천하는
‘과학책 100권’ 선정!

왜 우리 눈은 머리에 ‘2개’가 붙어 있을까?
눈이 약 200개인 가리비에게는 세상이 어떻게 보일까?
네눈박이송사리가 물 위와 물속을 동시에 볼 수 있는 이유는?
인간과 다른 빛을 보는 동물의 세계를 들여다본다!

시각심리학자가 보여주는 인간과 동물의 또 다른 세계
-하늘, 바닷속, 땅 위의 생물은 세계를 어떻게 볼까
지구에 생명이 출현한 이래 오랜 동안 진화를 거쳐온 생물들은 먹고 먹히는 생존경쟁 속에서 다양한 방식으로 눈을 발달시켰다. 특히 태양에너지를 근원으로 하는 지구 생물들에게 있어 태양빛을 잘 받아들이고 제대로 이용하는 것은 생존과 직결된 문제였다. 지금 우리가 이 글을 읽는 동안에도 눈은 외부의 형태와 색깔을 인식하고 우리의 심리와 행동에 영향을 미친다. 다양하고 알찬 이야기로 가득한 《태양빛을 먹고 사는 지구에서 살아남으려고 눈을 진화시켰습니다》는 어쩌면 자연에서 가장 복잡하고 중요한 주제 중 하나인 인간과 동물의 눈을 종횡무진으로 살펴본다. 이 책은 우리에게 언제나 중요했고 앞으로도 그럴 수밖에 없는 눈과 시각을 흥미롭게 이야기한다.
광학, 심리학, 공학을 아우르는 시각심리학 연구자인 지은이는 인간을 비롯해서 생물에 눈이 생겨나고 진화한 과정, 다양한 눈 구조와 특징, 빛과 색의 특성을 재미있게 설명한다. 이를 통해, 하늘 위를 나는 독수리부터 캄캄한 심해에 사는 물고기, 남미 아마존강의 전기뱀장어에 이르는 여러 생물의 시각과 빛의 성격, 햇빛이 인간과 동물에게 미치는 영향 등을 알 수 있다.

눈이 진화해온 역사는 기적의 연속이다!
‘눈’이 있는 생물은 언제 처음 지구에 등장했을까? 단세포생물이 다세포생물로 진화하는 과정에서 빛의 강도를 느끼는 안점을 지닌 생명체가 나타났다. 안점은 빛의 어두움과 밝음만 느낄 수 있는 원시적인 시각기관이다. 다세포생물로 진화한 생물 중 일부는 안점보다 정교하게 빛을 느끼는 시각세포를 갖추기 시작했다. 시각세포가 있으면 빛의 강약에 대한 정보를 보다 정확하게 얻고 유리하게 살아갈 수 있었다. 이후 다양한 동물의 눈이 형태와 색깔을 구분할 정도로 정교한 겹눈과 카메라눈으로 진화했다.
인간은 오감으로 파악하는 전체 정보 가운데 80% 이상을 시각 정보에 의존한다. 눈은 외부 세계를 인지하고 판단하도록 해주고 나 자신과 세상을 연결하는 통로다. 우리는 노랗게 익은 바나나가 보이면 맛있겠다고 생각하며 군침을 흘린다. 녹색이면 아직 덜 익었다고 생각하고, 짙은 갈색이면 상해서 못 먹겠다고 생각한다. 바나나의 색과 모양을 알 수 있는 시각은 당연한 기능 같지만, 사실 그렇지 않다. 색깔과 자세한 모양은 눈이 고도로 발달해야 볼 수 있기 때문이다.
그럼 인간의 눈이 지구에 사는 동물의 눈 중 가장 탁월할까? 천만의 말씀! 예를 들어 인간은 태양빛의 몇몇 파장만 볼 수 있다. 반면 어떤 동물은 인간이 볼 수 없는 빛과 색을 볼 수 있다. 꽃의 꿀을 빠는 배추흰나비는 자외선을 감지하고, 어느 꽃잎이 자외선을 반사하는지 알아낸다. 새나 곤충은 자외선, 뱀은 적외선, 꿀벌은 편광을 볼 수 있다. 이렇듯 많은 동물이 인간과 다른 세상을 보며 산다.

보이는 세상 너머의 세계를 보여주는 경이로운 시각 모험
-한눈으로 보는 시각과 색깔의 원리
신비하고 놀라운 여러 가지 눈과 태양빛의 세계를 이야기하는 《태양빛을 먹고 사는 지구에서 살아남으려고 눈을 진화시켰습니다》의 1장 ‘생존을 위해 눈을 진화시키다’는 단순히 빛만 느낄 수 있었던 기관이 어떻게 복잡한 눈으로 진화했는지를 이야기한다. 2장 ‘잡아먹으려고 하든, 잡아먹히지 않으려고 하든’에서는 동물이 포식자인지 피식자인지, 그리고 얼마나 빨리 움직이는지 등에 따라 눈의 구조와 기능이 어떻게 달라졌는지를 설명한다. 3장 ‘태양빛 넘치는 지구에서 살아남기’에서는 햇빛을 잘 이용하며 살아가는 동물들을 소개한다. 4장 ‘인간은 어디까지 볼 수 있을까’에서는 아기가 성장하면서 눈의 기능이 어떻게 발달하는지, 동물이 어느 정도까지 색을 식별할 수 있는지 등을 알아본다. 5장 ‘느끼는 빛’에서는 인간을 포함한 생물이 색을 보고 감지하는 방식, 빛이 시각 이외의 기관에 미치는 영향을 살펴본다.
《태양빛을 먹고 사는 지구에서 살아남으려고 눈을 진화시켰습니다》는 다양한 눈의 세계를 짚어보며 생물학과 광학을 아우르는 이야기를 친절하게 들려준다. 책을 읽다 보면 시각에 관한 정보보다 중요한 사실을 배우게 된다. 하늘과 땅, 물속에서 살아가는 많은 생물이 우리와 무관하지 않다는 점이다. 모든 생물, 심지어 곤충도 나름의 방식으로 외부 세계를 인식하며 살아간다. 한편 시각을 탄생시킨 원천인 태양빛은 생명을 환한 빛으로 채워주기도 하고 사라지게 하기도 한다.
《태양빛을 먹고 사는 지구에서 살아남으려고 눈을 진화시켰습니다》를 통해 시각을 비롯한 생명의 기능이 인간을 포함한 모든 생물의 일부임을 마음에 새기면 그동안 몰랐던 경이를 발견하고, 평소 무심하게 지나치던 세상을 새로운 ‘시각’으로 바라볼 수 있을 것이다.

책 속에서

안점과 시각세포는 빛이 ‘어느 정도 있는지’, 즉 어느 정도 어둡거나 밝은지만 감지할 수 있었다. 그러나 이윽고 시각세포가 여러 개로 나뉘고, 시각세포가 있는 피부 표면이 오목해지면서 ‘빛이 어디서 들어오는지’도 지각할 수 있었다. 시각세포 사이에 경계가 생기거나 피부 표면이 오목하게 파이면, 직진하는 성질이 있는 빛이 어느 방향에서 오는지 포착하고 감지할 수 있기 때문이다.
--- p.17

포식자도 피식자도 생존을 위해 경쟁하듯 눈을 진화시켰다. 빛의 강약을 느끼는 수준의 안점에서 사물의 형태를 구분하는 정교한 눈으로 진화하기까지 50만여 년밖에 걸리지 않았다. 40여억 년에 이르는 생명의 역사를 생각하면 무척 짧은 시기에 진화한 셈이다. 이러한 급격한 발달이 다양한 동물이 갑자기 출현하고 진화한 ‘캄브리아기 대폭발’의 기폭제가 되었다고 할 수 있다.
--- p.19

입구가 투명한 2개의 막으로 덮여 있는 ‘카메라눈’은 바늘구멍눈의 단점을 극복할 수 있었다. 카메라눈의 바깥쪽 막을 ‘각막’, 안쪽 막을 ‘수정체’라고 한다. 각막은 외부에서 들어온 빛을 굴절하고, 수정체는 두께를 바꾸며 빛의 굴절을 미세하게 조절하면서 초점 맺힌 상을 망막에 형성한다. 카메라눈은 빛이 들어오는 입구를 넓혀도 수정체로 초점을 맞추기 때문에 깨끗한 상을 맺는다. 또한 입구를 넓히면 많은 빛이 들어오기 때문에 어두운 곳에서도 사물을 또렷이 볼 수 있다.
--- p.28

눈이 정면에 달린 육식동물과 달리 얼룩말 같은 초식동물은 눈이 머리 측면에 붙어 있어 대략 340도에 이르는 넓은 범위를 내다볼 수 있다. 이 말인즉, 바로 뒤에 있는 것을 제외하면 대부분 본다는 뜻이다. 도망치기를 잘하는 초식동물은 적과의 거리를 재는 것보다 시야를 넓혀 적을 발견하자마자 잽싸게 달아나는 것이 생존에 유리하기 때문이다.
--- p.52

우리는 일상생활에서 시야 전체를 또렷이 보고 있다고 생각하지만, 실제로는 제한된 범위만 자세히 본다. 시야란 눈을 움직이지 않고 볼 수 있는 범위다. 카메라로 아웃포커싱 기능을 사용하지 않고 촬영하면 중심 이미지뿐 아니라 주변도 선명히 찍히지만, 우리가 또렷이 보는 부분은 시선이 향한 곳뿐이다.
--- p.58

잘 알려지지 않은 사실인데, 개구리는 움직이지 않는 물체를 인식할 수 없다. 예를 들어 좋아하는 먹잇감이 코앞에 있어도 움직이지 않으면 거기에 있다는 사실을 깨닫지 못한다. 개구리의 눈은 모든 것이 멈춰 있는 배경 안에서 움직이는 것을 먹이로 인식한다. 그래서 움직이는 곤충을 컴퓨터 모니터로 보여주면 먹이로 착각해 잡아먹으려고 한다.
--- p.84~85

자외선을 활용하는 생물은 곤충뿐만이 아니다. 들판의 꽃들도 자외선을 쉽게 감지하는 곤충의 눈을 이용한다. 자연계에 있는 꽃의 약 3분의 1은 색깔이 흰색이다. 많은 흰색 꽃이 자외선을 잘 반사하는 플라본과 플라보놀이라는 색소를 함유하고 있다. 이 현상에 의지하여 곤충들은 꽃의 꿀을 찾는다. 곤충들이 꽃가루를 운반해주면 꽃은 많은 자손을 남길 수 있다.
--- p.92

도시에 사는 까마귀의 주요 먹이는 사람이 내놓은 음식 찌꺼기인데, 이들은 후각이 둔해서 대부분 시각에 의지하여 먹이를 찾는다. 이른 아침에 까마귀가 쓰레기봉투를 뒤지는 경우가 많은데, 이들은 자외선 반사 덕분에 반투명한 쓰레기봉투 안을 볼 수 있다. 반투명해서 사람의 눈은 내용물을 잘 보지 못하지만 까마귀는 속속들이 꿰뚫어 보는 것이다.
--- p.93

심해의 빛 환경을 살펴보자. 잠수정을 타고 깊이 잠수하면 물속 빛이 청록색에서 파란색으로 바뀐다. 파장이 긴 빨간빛, 노란빛, 초록빛은 물에 쉽게 흡수되고, 수심 수백 m 깊이까지 도달할 수 있는 빛은 옅은 파란색뿐이기 때문이다. 실제로 하얀 태양빛에서 붉은색을 제거하면 청록색이 되고, 노랑이나 초록색을 제거하면 파란색이 된다.
--- p.112

아기의 시력을 잴 때는 시력검사표 대신 줄무늬가 있는 판을 사용한다. 흑백 줄무늬가 그려진 판과 아무것도 그려지지 않은 회색 판을 동시에 보여주며 반응을 확인한다. 아기의 눈에는 줄무늬 판이 더욱 눈에 띄기 때문에 보통 그쪽을 쳐다본다. 그리고 줄무늬의 폭을 조금씩 줄이면 회색 판과 거의 구별되지 않으므로 둘 다 같은 빈도로 바라본다.
--- p.126

우리는 흔히 외부의 물체를 있는 그대로 본다고 생각한다. 그러나 사람이 망막을 통해 보는 과정은 상상을 초월할 정도로 복잡하다. 돋보기 같은 볼록렌즈로 굴절한 빛을 스크린에 비추면 상이 뒤집혀 나타난다. 눈도 비슷하다. 눈에 닿은 빛은 각막과 수정체에서 굴절하고, 망막에는 상하좌우가 뒤바뀐 상이 형성된다. --- p.130쪽

우리를 둘러싼 세계는 다채롭다. 파란 그릇, 초록 잎, 노란 표지, 빨간 토마토……. 그 물체들은 파란색이나 빨간색으로 보이지만 실제로는 표면에 색이 묻어 있는 것이 아니다. 물체에 하얀빛이 닿으면, 표면의 원자와 분자가 빛의 일부를 반사하고 나머지 빛을 흡수하거나 투과하여 표면이 색을 띠는 것처럼 보인다.
--- p.161

빨강이나 노랑을 ‘더운색’, 파랑을 ‘찬색’이라고 부르듯 사람은 색에서도 따스함과 차가움을 느낀다. 실제로 여름에 방의 커튼 색을 노랑에서 하늘색으로 바꾸기만 해도 시원하다고 느낀다고 한다. 또한 조명 색깔에 따라서도 온랭 감각이 달라져 체감온도를 다르게 느낀다.
--- p.184

블루 라이트가 눈에 나쁘다는 이야기는 과학적으로 증명되지 않았다. 블루 라이트는 햇빛에도 포함되어 있다. 화창한 날 야외의 블루 라이트는 컴퓨터 모니터나 스마트폰의 약 100배나 강하다. 빛이 강한 야외에서는 동공 지름이 작아진다는 사실을 고려해도, 망막에 닿는 블루 라이트는 컴퓨터 모니터나 스마트폰의 수십 배에 이른다.
--- p.200

시작하며

1장 생존을 위해 눈을 진화시키다
1 ‘눈’의 탄생과 진화
2 겹눈과 홑눈으로 보는 세계
3 복잡한 카메라눈
4 육상의 눈, 물속의 눈
5 기능이 다양한 동물의 눈

2장 잡아먹으려고 하든, 잡아먹히지 않으려고 하든
1 눈은 왜 머리에 있을까
2 눈은 왜 2개일까
3 커뮤니케이션에 능한 인간의 눈
4 시야를 넓혀보자
5 날쌘 동물은 시력이 좋을까
6 느린 동물은 눈이 퇴화할까
7 미세한 색깔을 구별하는 눈
8 움직이는 물체는 두드러져 보인다

3장 태양빛 넘치는 지구에서 살아남기
1 자외선을 감지하는 동물들
2 사람의 눈과 자외선
3 보이지 않는 것을 적외선으로 본다
4 편광으로 태양의 위치를 안다
5 빛을 좇는 자와 피하는 자
6 빛으로 유인한다
7 깊은 바닷속 동물의 눈
8 전기로 사냥한다

4장 인간은 어디까지 볼 수 있을까
1 인간 시력의 한계는 어느 정도일까
2 바라보는 세계는 익숙해진다
3 얼마나 멀리 감지할 수 있을까
4 감각의 속도
5 빛의 양을 조절하는 동공
6 색을 구별하는 능력의 비밀
7 보이지 않는 색, 느낄 수 없는 색

5장 느끼는 빛
1 빛을 색으로 느끼는 이유
2 구조가 만드는 복잡한 색깔
3 환경에 순응하는 눈
4 햇빛이 생활 리듬을 만든다
5 빛의 색과 세기가 체감온도를 바꾼다
6 빛의 방향이 눈부심을 좌우한다
7 나이가 들면 빛을 다르게 느낀다
8 빛은 눈에 나쁘다?
9 색에 따라 달라지는 미각
10 눈을 감으면 낯설어지는 세계

마치며
참고문헌