심장이 셋, 신경의 대부분은 팔에: 문어라는 '또 하나의 지성'

영상은 먼저 문어의 순환계에서 시작한다. 문어에게는 두 개의 아가미 심장이 있으며, 각각이 아가미로 혈액을 보낸다. 아가미에서 산소를 받은 혈액은 중앙에 있는 커다란 심장이 온몸으로 내보낸다.

피가 파란 것은 산소를 운반하는 물질이 다르기 때문이다. 인간은 철을 이용하는 헤모글로빈으로 산소를 운반하지만, 문어를 비롯한 많은 두족류에서는 구리를 함유한 헤모시아닌이 그 역할을 맡는다. 화자는 이렇게 기이한 몸 위에 성립한 지능의 수수께끼 자체가 오늘날 과학의 연구 대상이 되어 있다고 말한다.

전제로서, 문어는 연체동물이며 바지락이나 달팽이 같은 패류, 그리고 오징어나 앵무조개와 같은 무리에 속한다. 두족류의 기원은 매우 오래되었으며, 문어는 그 계통 안에서 비교적 나중 시대에 나타난 그룹이라고 한다.

영상이 진화상의 큰 전환점으로 꼽는 것은 껍데기를 버린 일이다. 현대의 오징어나 문어 무리는 껍데기를 잃었거나, 남아 있더라도 아주 작게 줄였다. 그 덕분에 좁은 틈새로 파고들거나 더 자유롭게 움직일 수 있게 되었고, 이것이 이후 행동과 감각의 진화의 토대가 되었다고 화자는 설명한다.

실제로 문어는 부리를 제외한 거의 온몸이 부드럽고, 뼈도 관절도 없다. 그런데도 먹이를 잡고, 틈새로 파고들고, 복잡한 행동을 해낸다. 인간은 골격이 몸의 형태를 먼저 결정하지만, 문어는 신경에 의한 제어가 그때그때 부드러운 몸을 하나로 통합하고 있다는 것이 영상의 대비다.

처음으로 소개되는 놀라운 능력은 빨판이다. 문어의 빨판은 단순한 흡착 장치가 아니다. 수많은 감각 수용 세포를 갖추고 있어, 물에 잘 녹지 않는 화학 물질을 만져서 맛보듯이 감지할 수 있다. 문어는 팔로 세상을 만지면서 그 접촉을 통해 주변의 것들을 구별하고 있는 셈이다. 그래서 팔은 뇌의 명령을 받기만 하는 도구가 아니라, 바깥 세계와 직접 주고받는 반쯤 자립한 정보 처리 기관이 되어 있다고 화자는 말한다.

또 하나, 인간으로서는 상상하기 어려운 감각으로 피부로 빛을 느끼는 능력이 꼽힌다. 풍경을 본다는 의미는 아니지만, 피부가 명암이나 국소적인 빛 자극을 감지해 위장의 제어에 관여하고 있을 가능성이 있다고 한다. 영상은 이 점을 단정하지 않고 '가능성'으로 소개하고 있다.

문어는 색뿐만 아니라 명암과 무늬, 피부의 요철까지 바꿀 수 있다. 그 몸은 시각, 피부의 감수성, 근육의 제어, 국소적인 반응이 하나가 되어 이루어져 있으며, 화자는 여기에도 문어의 지능이 몸과 떼려야 뗄 수 없다는 점이 잘 드러나 있다고 본다.

많은 문어는 일생에 단 한 번만 본격적으로 번식한다. 암컷은 산란 후 알을 지키며 거의 먹이를 먹지 않고, 새끼가 부화하고 얼마 지나지 않아 죽고 만다. 수컷도 일반적으로 수명이 짧다. 문어는 번식을 위해 목숨을 다 쓰는 동물이라고 영상은 정리한다.

이 짧은 수명은 나중에 다룰 '왜 사회성이 높지 않은데도 이토록 고도의 지능이 진화했는가'라는 수수께끼와도 이어져 있다고 화자는 예고한다.

그렇다면 문어의 지능은 어느 정도일까. 두족류의 진화는 포유류나 조류의 뇌 진화와는 독립적으로 진행되었다고 여겨진다. 그럼에도 학습, 기억, 문제 해결, 행동의 유연성 같은 면에서 비슷한 도달점이 보인다고 영상은 설명한다.

화자에 따르면, 문어의 지능이란 부드러운 몸과 여덟 개의 팔을 가지고, 수명이 짧고 단독 생활 성향이 강한 동물로서 진화한 지능이다. 두족류는 큰 뇌를 가지고 있으면서도 장수하지도, 강한 사회성을 지니지도 않는다. 이 점에서 기존의 지능 진화 이미지에서 벗어난 사례로 종종 논의된다고 한다.

문어의 신경계는 크게 중추 뇌, 시엽, 팔의 신경계 세 가지로 나누어 생각할 수 있다.

중추 뇌는 식도를 둘러싸듯 배치되어 있으며, 역할이 다른 많은 영역이 모인, 전체적으로 매우 복잡한 구조로 되어 있다. 시엽은 시각을 담당하는 부분으로, 문어에서는 특히 잘 발달해 있다. 문어는 눈으로 들어오는 정보에 크게 의존하며, 시각은 먹이를 찾는 데뿐만 아니라 주변을 탐색하고, 적에게서 달아나고, 공간을 파악하고, 나아가 의태에도 도움이 된다고 한다.

그리고 문어의 지능을 인간과 같은 지능과 가장 크게 갈라놓는 것이 팔의 신경계라고 화자는 말한다. 문어의 뉴런은 전체적으로 약 5억 개로 알려져 있으며, 그중 60~70%가 팔에 있다고 여겨진다. 문어는 뇌뿐만 아니라 팔에도 커다란 신경 네트워크를 가진 동물인 것이다.

문어의 지능을 이해하는 데 특히 중요한 영역으로 영상은 수직엽을 다룬다. 수직엽은 예전부터 학습과 장기 기억에 깊이 관여하는 곳으로 여겨져 왔다. 배운 것을 기억해 두려면 신경 회로가 변화하는 것이 중요한데, 수직엽은 그 변화에 크게 관여하는 것으로 보인다. 단기 학습에도 관여하지만, 특히 장기 기억과의 관련이 깊다.

이 때문에 수직엽을 '문어판 해마'라고 부르고 싶어지지만, 화자는 완전히 같은 것은 아니라고 단서를 단다. 역할은 비슷해도 뇌의 구조 자체가 같은 것은 아니기 때문이다. 그래서 해마와 같은 기능을 지닌, 학습과 장기 기억의 중요한 중추로 생각하는 것이 좋다고 한다.

나아가 최근에는 그 신경 회로의 배선도까지 보이기 시작했다. 2023년에는 지중해 참문어의 수직엽 일부를 전자현미경 수준에서 추적해, 어떤 세포가 어떤 세포와 연결되어 있는지를 자세히 조사하는 연구가 이루어졌다. 그 결과 드러난 것은, 문어의 학습과 기억의 메커니즘에는 다른 동물과 공통되는 부분이 있는 한편, 신경 회로의 구조 자체는 상당히 독자적이라는 점이라고 영상은 소개한다.

문어는 뇌가 몸의 모든 것을 세세하게 지시해 움직이는 것이 아니다. 각각의 팔에는 굵은 신경이 지나고 있어, 팔 자체가 어느 정도 스스로 정보를 처리할 수 있다. 그래서 뇌가 일일이 명령하는 것이 아니라, 대략적인 지시는 뇌가 내리고 세밀한 움직임은 팔이 어느 정도 스스로 판단하는 구조에 가깝다고 여겨진다. 영상은 이를 두고, 문어는 뇌뿐만 아니라 팔도 상당히 중요한 역할을 하는 생물이라고 정리한다.

문어는 예전부터 학습과 문제 해결 능력으로 주목받아 왔다. 영상이 예로 드는 것은 좋아하는 먹이인 살아 있는 게를 투명한 병에 넣고 뚜껑을 닫은 뒤, 문어가 어떻게 내용물을 꺼내는지 관찰하는 실험이다. 문어는 시행착오의 결과를 다음 시도에 활용하며 푸는 방법을 개선해 나간다. 경험을 다음 행동에 반영할 수 있다는 의미에서 이는 중요한 결과라고 화자는 평가한다.

다만 문어가 무엇이든 할 수 있는 것은 아니라는 주의도 덧붙인다. 문제 해결과 학습은 상당히 뛰어난 반면, 거울에 비친 자신을 인식하는 것이나 고차원적인 메타인지에 대해서는 아직 신중해야 한다고 한다. 그럼에도 문어가 보여 주는 행동의 유연성은 단연 두드러진다. 문어의 영리함은 머릿속에서만 완결되는 것이 아니라, 몸을 써서 환경에 작용하면서 그 자리에서 답을 찾아내는 형태로 나타난다는 것이 영상의 시각이다.

이토록 유연하게 행동하는 동물에게 감정 같은 것이 있을까. 영상은 이것이 문어가 영리한지 아닌지와는 조금 다른 질문이라고 구분한다. 언뜻 감정처럼 보이는 상태나 행동이 단순한 반사인지, 아니면 인간만큼은 아니더라도 주관적인 감각 경험을 동반하는지에 대한 질문이다.

연구 분야에서는 이 질문과 관련해 센티언스라는 말이 쓰이기도 한다. 영상에서는 일단 '느끼는 존재인지 아닌지' 정도의 의미로 받아들이도록 설명하고 있다. 최근의 평가에서는 문어와 오징어에게 그러한 감각 경험이 있음을 보여 주는 강력한 증거가 있다고 한다.

그렇다면 어떤 감정이라면 문어에게도 있다고 말할 수 있을까. 비교적 말하기 쉬운 것은 고통, 불쾌, 두려움 같은 부정적 감정을 동반하는 상태라고 화자는 말한다. 근거로 소개되는 것이 2021년의 연구다. 아세트산 주사를 맞은 문어는 통증을 경험한 장소를 피하고, 통증이 완화된 장소를 선호했다. 또한 주사를 맞은 부위를 문지르며 신경 쓰는 듯한 동작이 관찰되었는데, 국소 마취를 하자 그 동작이 사라지는 것이 확인되었다. 이는 단순한 반사가 아니라 감정적 요소를 동반한 통증을 시사하는 강력한 증거로 널리 인용되고 있다고 영상은 설명한다.

마지막으로 영상은 문어가 정말로 단독으로 살아가는 동물인지를 묻는다. 문어는 일반적으로 단독 생활 성향이 강하다고 여겨지지만, 최근의 연구는 그 단독성이 절대적이지 않음을 보여 주고 있다고 한다.

예로 드는 것이 시드니문어의 고밀도 서식지, 이른바 '옥토폴리스'다. 이곳에서는 가까이 붙어 있는 굴들에 여러 개체가 살며, 자주 마주치고, 충돌하고, 경우에 따라서는 상대에게 물건을 던지는 듯한 행동까지 보인다. 화자에 따르면 옥토폴리스는 인간의 도시 같은 협력 사회라기보다, 자원이나 서식 조건이 좋은 장소에 모여든 결과로서 문어끼리의 상호작용이 일어나는 집단이라고 한다.

오히려 협력과는 반대되는 행동이 더 잘 알려져 있다. 시드니문어가 조개껍데기나 진흙, 조류를 제트 분사로 날려 보내고, 그것이 다른 문어에게 명중하는 경우도 많다고 보고되어 있다. 영상은 이를 사이좋게 집단생활을 한다기보다 '이웃 간의 마찰'에 가깝다고 표현한다.

한편, 적대적인 관계만 있는 것도 아니다. 소데후리다코에서는 실험 환경에서 여러 개체가 같은 수조나 굴을 공유하며 사회적 관용을 보인다는 보고가 있었다. 다만 이 보고에서는 공유는 하지만, 혼자 있을 수 있는 선택지가 있으면 혼자 있기를 택하는 경우도 많다고 서술되어 있다고 한다. 강한 사회성이 있는 것은 아니지만, 절대로 혼자서만 살 수 있는 것도 아니라는 것이 영상의 정리다.

화자는 사회성이 강하지 않음에도 상황에 따라 이토록 복잡한 상호작용을 보여 준다는 점에 문어 지능의 독자성이 있다고 말한다. 그리고 문어를 단순히 '머리가 좋은 동물'이라고만 말하는 것으로는 부족하며, 인류와는 전혀 다른 설계에서 탄생한 또 하나의 지성이라고 끝맺는다.

서두에서 예고된 '왜 사회성이 높지 않고 수명도 짧은데 고도의 지능이 진화했는가'라는 질문에 대해, 영상은 명확한 답을 제시하지 않는다. 제시된 것은 장수나 강한 사회성이라는 기존 설명의 틀에 들어맞지 않는 사례로서 문어가 있다는 위치 설정까지다.