타르코프스키 [1332076] · MS 2024 (수정됨) · 쪽지

2024-10-11 17:34:13
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[10분 독서] '정보'의 생물학적 의미 재해석

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<얻어갈 개념어들>

비대칭성(asymmetry), 확률적 차이-제작자(probabilistic difference-maker), 신호 게임(signaling game)

텔레오논적 정보(Teleological Information), 늪사람 문제(Swampman Problem), 제거주의(Eliminativism)

유전 정보(genetic information), 중심 원리(Central Dogma), 바이즈만설(Weismannism), 축퇴적 유전 코드(degenerate genetic code)

인과적 특이성(causal specificity), 임의성(arbitrariness), 코돈(codon), 궁극적 정보와 근접 정보(Ultimate vs. Proximate Information)

신호(signal), 다른 유기체의 행동을 변화시키는 행위나 구조, 단서(cue), 기능적 지시(functional reference)

조작주의적 패러다임(paradigm of manipulation), 장애물 원리(handicap principle), 푸시미-풀류(Pushmi-pullyu) 표상, 기술적(descisive), 지시적(directive)




안녕하세요 독서칼럼에 진심인 타르코프스키입니다.

오늘은 생물학의 관점에서 재해석한 정보에 대해 지문을 제작해 보았습니다.

이제 서론 읽을 시간도 없습니다.


핸드폰 켠 김에, 유전자, 코돈, 신호 게임 등의 개념을 분석한 아래 생물학 지문을 읽고 연습해보세요.



(좋아요 누르고 시험운 받아가세요!)


출처: https://plato.stanford.edu/entries/information-biological/


참조 및 재구성.



(연습문제 1)

생물학에서 정보의 개념은 다양한 방식으로 사용되는데, 때로는 정보가 우리의 인식적 사용을 나타내는 외재적 의미로 사용되어 대상의 속성을 드러내기보다는 우리가 그로부터 무엇을 추론할 수 있는지를 보여준다. 예를 들어, 대립유전자의 빈도 차이가 진화의 과거에 대한 정보를 전달한다고 할 때, 이는 세포나 유기체가 그 정보를 사용한다는 것을 의미하지 않고, 우리가 그 빈도를 통해 어떤 사실을 발견할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 다른 경우에는 정보라는 용어가 생물학적 실체에 특정한 속성을 부여하는데, 이는 주로 우리의 인식적 속성을 나타내는 것이 아니다. 신경 스파이크가 정보를 전달한다고 할 때, 이는 그들에게 어떤 방향성이나 내용성을 부여하는 것으로, 분자생물학자들이 코돈이 특정 아미노산을 암호화한다고 주장할 때도 마찬가지이다. 이때 정보는 비대칭적(asymmetric), 규범적(normative), 그리고 보편적이지 않다(non-ubiquitous)고 특징지어질 수 있다. 동물의 의사소통은 이를 명확히 보여주는데, 버빗원숭이의 경고음이 접근하는 뱀에 대한 정보를 전달하지만, 뱀은 그 경고음에 대한 정보를 전달하지 않는다. 또한 정보는 규범성을 지니며, 정확하거나 부정확할 수 있는데, 실제로 뱀이 접근하지 않는데 경고음을 내면 그 신호는 부정확한 것이다. 정보는 보편적이지 않은데, 어떤 동물의 특성은 정보를 전달하지만 모두가 그런 것은 아니며, 정보를 전달하는 특성도 제한된 사실에 대해서만 정보를 전달한다. 이러한 특징을 수용하는 정보 개념을 개발하기 위해 상당한 노력이 기울여졌으며, 그 중 하나는 섀넌(Shannon)의 수학적 정보 이론을 사용하는 것이다. 섀넌의 상호 정보(mutual information)는 사건들 사이의 통계적 연관성을 측정하여 정보의 양을 정의하지만, 이는 대칭적이고 비규범적이며 보편적이어서 생물학적 정보의 개념을 충분히 포착하지 못한다는 비판이 있다. 그럼에도 불구하고 일부 연구자들은 섀넌의 이론을 확장하거나 수정하여 생물학적 정보에 적용하려고 노력하고 있는데, 예를 들어 스카란티노(Scarantino)는 확률적 차이메이커(probabilistic difference-maker) 접근법을 제안하였고, 포슈빌(Pocheville)은 섀넌의 상호 정보와 콜모고로프 복잡도(Kolmogorov complexity)를 결합하였다. 또 다른 대안으로 진화 게임 이론(evolutionary game theory)을 사용한 신호 게임(signaling game) 모델이 있는데, 이는 송신자와 수신자가 신호를 통해 의사소통하는 과정을 모형화한 것이다. 이러한 모델은 지능을 전제하지 않고도 의사소통이 어떻게 진화하는지를 보여주며, 정보에 대한 새로운 관점을 제공한다. 스카이름스(Skyrms)는 신호의 정보 내용을 그 신호가 세계의 상태에 대한 확률을 얼마나 변화시키는지로 측정하였고, 이는 여러 후속 연구에 영향을 주었다. 이러한 다양한 통계적 정보 개념에 대해 학자들은 각각 다른 입장을 취하고 있는데, 어떤 이들은 그것들이 생물학적 정보의 본질을 포착한다고 주장하고, 다른 이들은 다원주의적 태도를 취하기도 하며, 또 다른 이들은 그 어느 것도 생물학적 정보를 완전히 설명하지 못한다고 본다. 그러나 두 가지 주장은 반박하기 어려운데, 첫째, 상관적 정보 개념과 이 모델들에 대한 연구는 매우 유용하였고, 둘째, 확률적 관계는 인간과 동물에게 중요하므로 우리가 그것을 어떻게 활용하는지를 이해하는 것은 중요한 연구 과제이다.

<틀린 선택지>
생물학에서 정보의 개념은 주로 우리의 인식적 속성을 나타내는데 사용되며, 항상 대상의 속성을 드러내는 데 집중한다.
버빗원숭이의 경고음은 뱀이 그 신호에 대한 정보를 전달함으로써 발생하는 대칭적인 의사소통의 예이다.
섀넌의 수학적 정보 이론은 정보의 비대칭성과 규범성을 완전히 포착하여 생물학적 정보의 본질을 설명한다.
섀넌의 상호 정보는 세계의 상태에 대한 확률을 변화시킴으로써 신호의 정보 내용을 측정하는 데에 사용된다.
진화 게임 이론의 신호 게임 모델은 지능을 전제하여 의사소통이 어떻게 진화하는지를 모형화한 것이다.
<힌트>
생물학에서 정보의 개념은 대상의 속성을 드러내기보다는 우리의 인식적 사용을 나타내는 경우도 있고, 그렇지 않은 경우도 있다.
버빗원숭이의 경고음은 뱀이 아닌 원숭이가 정보를 전달하며, 의사소통은 비대칭적이다.
섀넌의 정보 이론은 정보의 대칭성, 비규범성, 보편성으로 인해 생물학적 정보를 충분히 포착하지 못한다는 비판이 있다.
세계의 상태에 대한 확률을 변화시켜 신호의 정보 내용을 측정하는 것은 섀넌이 아니라 스카이름스의 접근법이다.
신호 게임 모델은 지능을 전제하지 않고도 의사소통의 진화를 모형화하며, 정보에 대한 새로운 관점을 제공한다.

<틀린 선택지>
- 생물학에서 정보 개념은 인간의 인식적 속성과는 무관하게 정의되므로, 동물의 의사소통을 정보 전달의 예시로 사용하는 것은 적절하지 않다.
- 섀넌의 상호 정보는 정보의 양을 정의하는 데 유용하지만, 비대칭적이고 규범적인 특징을 지닌 생물학적 정보를 제대로 설명하지 못한다는 한계가 있다.
- 스카란티노와 포슈빌은 섀넌의 정보 이론을 비판하며, 진화 게임 이론을 통해서만 생물학적 정보를 설명할 수 있다고 주장한다.
- 스카이름스는 신호 게임 모델을 통해 정보 전달 과정에서 송신자와 수신자 사이의 의도와 인식적 능력의 중요성을 강조한다.
- 생물학적 정보에 대한 다양한 이론적 접근 방식에도 불구하고, 상관관계 분석만으로는 정보의 인과적 메커니즘을 밝혀낼 수 없다는 점에서 한계가 존재한다.

<힌트>
- 동물의 의사소통은 생물학적 정보 개념을 설명하는 대표적인 예시로 사용된다.
- 섀넌의 상호 정보는 대칭적이고 비규범적이며 보편적인 정보의 양을 정의한다. 비대칭성과 규범성은 생물학적 정보의 특징일 뿐, 상호 정보가 생물학적 정보를 제대로 설명하지 못하는 이유가 아니다.
- 스카란티노와 포슈빌은 섀넌의 이론을 확장하거나 수정하여 생물학적 정보에 적용하려고 노력하는 학자들로, 진화 게임 이론을 유일한 설명 모델로 제시하지 않는다.
- 스카이름스는 신호 게임 모델을 통해 지능을 전제하지 않고도 의사소통이 어떻게 진화하는지를 보여주려고 했다.
- 상관관계 분석은 정보의 인과적 메커니즘을 밝혀내는 데 유용한 도구 중 하나이며, 본문에서 상관관계 분석만으로는 정보의 인과적 메커니즘을 밝혀낼 수 없다는 한계가 존재한다는 내용은 언급되지 않았다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

-"비대칭성(asymmetry)"은 생물학적 정보가 송신자와 수신자 사이에서 같은 방식으로 교환되지 않음을 의미하며, 버빗원숭이의 경고음이 뱀에게는 정보가 되지 않는다는 예시로 설명된다.

-"확률적 차이-제작자(probabilistic difference-maker)" 접근법은 확률적 사건이 결과에 차이를 만들어내는 방식으로 정보를 이해하려는 방법이며, 이는 생물학적 정보의 본질을 포착하기 위한 스카란티노(Scarantino)의 제안이다.

-"신호 게임(signaling game)" 모델은 진화 게임 이론을 기반으로 하여, 송신자와 수신자 간의 신호 교환 과정을 모형화함으로써 의사소통의 진화와 정보 전달의 메커니즘을 설명하는 방법론이다.



(연습문제 2)

생물학적 정보의 개념을 분석하는 대안적 틀로서 텔레오논적 정보(teleological information)가 제시되었다. 이 접근법은 생물학적 기능(function)의 개념에 기반을 두며, 이는 규범적(normative)이고 비대칭적(asymmetric)이며 보편적이지 않다는 특징을 지닌다. 기능은 어떤 형질이 수행해야 하는 효과를 의미하며, 그 기능을 수행하지 못하면 오작동 또는 부적절한 기능으로 간주된다. 따라서 진리 또는 정확성과 거짓 또는 부정확성의 구분은 어떤 형태의 기능 부전으로 설명될 수 있다는 것이다. 하지만 단순히 기능에 호소하는 것은 충분하지 않은데, 심장이 혈액을 펌프질하는 것이 기능이지만 정보적 역할을 하지 않는 것처럼, 많은 기능적 형질이 관련된 의미에서 정보적이지 않기 때문이다. 이를 해결하기 위한 한 전략은 발신자(sender)와 수신자(receiver)의 개념을 도입하는 것이다. 이 틀은 통신 이론과 섀넌(Shannon)의 접근법에서 유래하며, 발신자가 세계의 어떤 측면을 인지하고 신호를 보내며, 수신자는 이를 받아들여 세계에 작용한다는 핵심 아이디어를 갖는다. 발신자와 수신자의 역할은 전체 생물체뿐만 아니라 생물체의 일부나 다른 메커니즘도 수행할 수 있다. 그러나 발신자와 수신자 개념에는 여러 문제가 제기되는데, 어떤 존재가 발신자나 수신자의 역할을 할 수 있는지, 양쪽 모두가 항상 필요한지, 정보적 내용은 무엇에 의해 결정되는지 등이 그것이다. 또한 텔레오논적 이론은 생물학에서 목적론적 접근법이 가진 어려움을 그대로 이어받는데, 이는 기능의 불확정성(indeterminacy) 문제나 '늪사람(Swampman)' 문제 등이다. 늪사람 문제는 우연히 도널드 데이비드슨과 동일한 분자 구조를 가진 존재가 생겨났을 때, 그 상태들은 진화적 기능을 결여하므로 정보도 가질 수 없다는 것이다. 많은 이는 이러한 결과를 받아들이기 어렵다고 본다. 이러한 이유로 기능 요소와 상관적 정보(correlational information), 기타 자원을 결합한 혼합적 설명이 제안되고 있다. 이러한 혼합적 접근법은 생물학적 정보에 대한 미래 연구의 풍부한 가능성을 제공한다. 한편, 생물학적 정보에 대한 반실재론이나 제거주의(eliminativism)도 등장하여 '정보'라는 개념이 실제적 속성을 가리키는지 아니면 유용한 허구인지에 대한 논의를 촉발한다. 이러한 논쟁은 유전 정보(genetic information)와 동물 통신(animal communication)의 맥락에서 특히 두드러진다. 결국, 이러한 쟁점들을 더 깊이 이해하기 위해서는 구체적인 분야에서의 논의에 집중할 필요가 있다.

<틀린 선택지>
-텔레오논적 정보 이론은 생물학적 정보 분석에서 발신자와 수신자의 개념을 최초로 도입하여 통신 이론을 발전시킨 접근법이다.
-늪사람 문제는 발신자와 수신자의 역할에 대한 개념적 모호성 때문에 발생하며, 이는 텔레오논적 정보 이론의 근본적 한계를 보여준다.
-생물학적 정보에 대한 반실재론은 유전 정보나 동물 통신의 맥락에서만 논의되며, 다른 분야에서는 중요하게 다루어지지 않는다.
-발신자와 수신자의 개념은 전체 생물체에만 적용되며, 생물체의 일부나 다른 메커니즘에는 적용될 수 없다.
-텔레오논적 정보 이론은 기능의 불확정성 문제를 성공적으로 해결하여 목적론적 접근법의 어려움을 극복하였다.
<힌트>
-지문에서는 발신자와 수신자의 개념이 통신 이론과 섀넌의 접근법에서 유래했다고 언급되지, 텔레오논적 정보 이론이 이를 최초로 도입했다고 하지 않는다.
-늪사람 문제는 발신자와 수신자의 개념적 모호성 때문이 아니라, 기능의 불확정성 문제와 관련된 텔레오논적 이론의 어려움에서 비롯된다.
-지문에서는 반실재론 논쟁이 유전 정보와 동물 통신에서 특히 두드러진다고 하지만, 다른 분야에서 중요하게 다루어지지 않는다고 하지는 않는다.
-지문에 따르면 발신자와 수신자의 역할은 전체 생물체뿐만 아니라 생물체의 일부나 다른 메커니즘도 수행할 수 있다고 명시되어 있다.
-텔레오논적 정보 이론은 기능의 불확정성 문제를 여전히 가지고 있으며, 이를 성공적으로 해결했다고 지문에서는 언급되지 않는다.

<틀린 선택지>
- 텔레오논적 정보는 생물학적 기능을 기반으로 하므로, 심장의 혈액 펌프질과 같이 정보적이지 않은 기능적 형질에도 적용될 수 있다.
- 발신자와 수신자 개념은 텔레오논적 정보 이론에서 핵심적인데, 이는 발신자가 정보를 생성하고 수신자가 이를 해석하는 과정을 통해 정보의 전달이 이루어진다고 보기 때문이다.
- 텔레오논적 정보 이론에 따르면, 늪사람은 비록 우연히 도널드 데이비드슨과 동일한 분자 구조를 가졌더라도, 그 상태들이 진화적 기능을 통해 생성된 것이 아니므로 정보를 가질 수 없다.
- 생물학적 정보에 대한 혼합적 설명은 기능 요소와 상관적 정보, 기타 자원을 결합하여 정보의 생성과 전달 과정을 설명하고자 한다.
- 생물학적 정보에 대한 제거주의는 '정보'라는 개념 자체를 부정하며, 유전 정보나 동물 통신과 같은 현상들을 다른 방식으로 설명해야 한다고 주장한다.

<힌트>
- 텔레오논적 정보 이론은 정보적이지 않은 기능적 형질에는 적용될 수 없다. 심장의 혈액 펌프질은 기능적 형질이지만 정보적 역할을 하지 않는다는 예시가 지문에 명시되어 있다.
- 발신자와 수신자 개념은 정보의 전달 과정을 설명하기 위해 도입된 것이지만, 이들이 정보를 생성하고 해석한다는 내용은 지문에서 찾아볼 수 없다.
- 늪사람 문제는 늪사람이 정보를 가질 수 있는지 없는지에 대한 문제이지, 정보를 가질 수 없는 이유가 진화적 기능을 통해 생성되지 않았기 때문이라고 단정할 수 없다.
- 혼합적 설명은 정보의 생성과 전달 과정을 설명하는 것이 아니라, 기능 요소와 상관적 정보 등을 결합하여 생물학적 정보를 설명하는 것을 의미한다.
- 생물학적 정보에 대한 제거주의는 '정보'라는 개념 자체를 부정하는 것이 아니라, 그것이 실제적 속성을 가리키는지 아니면 유용한 허구인지에 대한 논의를 제기하는 것이다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

-"텔레오논적 정보(Teleological Information)"는 생물학적 기능에 기반하여 정보의 개념을 이해하려는 접근법으로, 기능을 수행하지 못하는 형질을 오작동으로 간주하여 진리와 오류를 설명하려 하지만 그 자체로는 충분하지 않을 수 있다.

-"늪사람 문제(Swampman Problem)"는 진화적 역사를 결여한 존재가 과연 정보적 상태를 가질 수 있는지에 관한 철학적 사고 실험으로, 정보의 진화적 측면을 강조하는 데 사용된다.

-"제거주의(Eliminativism)"는 생물학적 정보 개념이 실제적 속성인지 단순히 유용한 허구인지에 대한 회의적 시각을 드러내며, 이는 유전 정보와 동물 통신의 논쟁에서 중심적인 위치를 차지한다.



(연습문제 3)

분자생물학에서는 번역(translation), 전사(transc/2ion), 유전 코드(genetic code), 유전자 프로그램(genetic program)과 같은 정보 개념이 핵심적인 역할을 한다. 이러한 정보 개념은 분자생물학의 "중심 원리(Central Dogma)" 발전에 중요한 기여를 했으며, 발생 시스템 이론(developmental systems theory), 후성유전학(epigenetics), 선천성(innateness) 등과 같은 논쟁적인 이슈와도 연결된다. 그러나 유전 정보(genetic information)에 대한 논의를 시작할 때, 유전자(gene) 개념 자체가 복잡하다는 점을 유의해야 한다. 고전 유전학에서 유전자는 일반적으로 표현형 차이를 만드는 요인으로 정의되지만, 분자 유전학에서는 DNA 가닥(strand of DNA)으로 이해된다. 또한 DNA 전체의 기능과 특정 DNA 구간의 기능을 구별해야 하며, 유전자는 단백질이나 아미노산을 코딩(coding)하기도 하고, 조절 역할을 수행하기도 한다. 일부 유전자는 정보를 전달하는 매개체라기보다는 독자(reader)로서의 역할을 하며, 유전자는 때로는 메시지로, 때로는 정보의 원천(source of information)으로 간주된다. 이러한 유전자의 본질에 대한 형이상학적 문제가 정보적 표현을 해석하는 데 중요한 영향을 미칠 수 있다. 유전자가 생물학적 정보를 지닌다고 하는 이유는 유전자가 유기체의 발달과 개체 간 특성의 유전에 중요한 역할을 하기 때문이다. 유전자 발현(gene __EXPRESSION__) 과정은 전사와 번역이라는 주요 단계를 포함하며, 이는 정보 개념의 중심적 역할을 보여준다. 전사 과정에서 DNA 서열(sequence)은 메신저 RNA(mRNA)로 복사되며(이때 티민[T]은 우라실[U]로 대체된다), mRNA는 RNA 스플라이싱(RNA splicing) 등의 변형을 거쳐 세포질로 이동한다. 번역 단계에서 mRNA가 리보솜(ribosome)에 도달하면, 리보솜은 mRNA의 서열을 따라 아미노산을 연결하여 단백질을 생성한다. 이 과정에서 유전 코드는 RNA 삼염기 서열(코돈, codon)과 아미노산을 매핑(mapping)하며, 이는 상징적(symbolic) 현상과 유사하다고 여겨진다. 유전 코드는 조합적(combinatorial)이고 고도로 특이적(specific)이지만, 64개의 코돈 조합에 20개의 아미노산만 존재하기 때문에 일부 코돈은 동일한 아미노산을 지정하여 유전 코드는 축퇴적(degenerate)이라고 말한다. 유전 코드를 해독하는 것은 유전학과 분자생물학의 발전에 중요한 단계였다. 크릭(Crick)이 제시한 분자생물학의 중심 원리에 따르면, 유전 정보는 DNA에서 RNA를 거쳐 단백질로만 일방향으로 흐르며, 단백질에서 다시 핵산(nucleic acid)으로 정보가 전달될 수 없다. 이는 획득 형질이 유전되지 않는다는(바이즈만설, Weismannism) 현대 생물학의 주요 아이디어를 지지하고 설명하는 데 활용된다. 따라서 유전자가 정보를 지니는지 여부에 대한 논의는 유전자가 진화나 발달 과정에서 특권적인 설명적 역할을 수행하는지에 대한 문제와 밀접하게 연결되어 있다. 그러나 유전자가 정보를 지닌다는 주장과 유전자가 특별한 설명적 역할을 한다는 두 주장은 독립적이며, 하나를 받아들이면서 다른 하나는 받아들이지 않을 수도 있다.

<틀린 선택지>
- 유전 정보는 단백질에서 RNA로 거꾸로 흐를 수 있으며, 이는 크릭의 "중심 원리"에 의해 처음으로 제안되었다.
- 유전자는 항상 단백질이나 아미노산을 코딩하는 역할만 하며, 조절 기능은 수행하지 않는다.
- 유전 코드는 20개의 코돈 조합과 64개의 아미노산으로 구성되어 있어, 한 아미노산이 여러 코돈을 지정한다.
- 전사 과정에서 우라실은 티민으로 대체되며, 이는 메신저 RNA의 특징이다.
- 후성유전학은 유전 정보의 일방향 흐름을 설명하는 "중심 원리"에 반대되는 이론으로 제시된다.
<힌트>
- 첫 번째 선택지는 크릭의 "중심 원리"에 따르면 유전 정보는 DNA에서 RNA를 거쳐 단백질로만 흐르며, 단백질에서 RNA나 DNA로 역행할 수 없다. 따라서 유전 정보가 단백질에서 RNA로 흐른다는 것은 부당한 추론이다.
- 두 번째 선택지는 유전자가 단백질이나 아미노산을 코딩하는 역할뿐만 아니라 조절 역할도 수행한다고 지문에서 언급하고 있다. 따라서 유전자가 조절 기능을 수행하지 않는다는 것은 부당한 추론이다.
- 세 번째 선택지는 유전 코드가 64개의 코돈 조합과 20개의 아미노산으로 구성되어 있다고 지문에서 설명하고 있다. 즉, 64개의 코돈이 20개의 아미노산을 지정하므로, 여러 코돈이 한 아미노산을 지정한다. 그러나 선택지는 반대로 한 아미노산이 여러 코돈을 지정한다고 잘못 서술하고 있다.
- 네 번째 선택지는 전사 과정에서 티민이 우라실로 대체되는 것이 아니라, DNA 서열이 RNA로 복사되면서 RNA에서 티민 대신 우라실을 사용한다는 것이다. 따라서 우라실이 티민으로 대체된다는 것은 부당한 추론이다.
- 다섯 번째 선택지는 후성유전학이 "중심 원리"에 반대되는 이론으로 제시된다고 하지만, 지문에서는 후성유전학이 정보 개념과 연결되어 논쟁적인 이슈와 관련된다고만 언급하고 있다. 따라서 후성유전학이 "중심 원리"에 반대된다는 것은 근거 없는 추론이다.

<틀린 선택지>
- 유전자는 항상 단백질이나 아미노산을 코딩하는 역할만 수행하며, 때로는 정보를 전달하는 매개체로서의 역할을 하기도 한다.
- 분자생물학의 중심 원리에 따르면, 유전 정보는 DNA에서 RNA를 거쳐 단백질로만 일방향으로 흐르며, 이 과정에서 정보의 손실이나 변형이 발생할 수 없다.
- 유전자 발현 과정에서 mRNA는 RNA 스플라이싱과 같은 변형 없이 그대로 세포질로 이동하여 리보솜과 결합한다.
- 유전 코드는 64개의 코돈 조합에 20개의 아미노산이 일대일로 대응되는 방식으로, 모든 코돈은 오직 하나의 아미노산만을 지정한다.
- 유전자가 진화나 발달 과정에서 특별한 설명적 역할을 수행한다는 주장은 유전자가 생물학적 정보를 지닌다는 주장과 동일한 의미를 지닌다.

<힌트>
- 지문에서는 유전자가 단백질이나 아미노산을 코딩하는 역할뿐만 아니라 조절 역할을 수행하기도 하며, 때로는 정보를 전달하는 매개체가 아닌 독자로서의 역할을 한다고 언급하고 있다.
- 분자생물학의 중심 원리에서 유전 정보의 흐름이 일방향이라는 점은 명시되어 있지만, 정보의 손실이나 변형 가능성까지 부정하지는 않는다.
- 유전자 발현 과정에서 mRNA는 RNA 스플라이싱 등의 변형을 거쳐 세포질로 이동한다고 명시되어 있다.
- 유전 코드는 축퇴적이기 때문에 일부 코돈은 동일한 아미노산을 지정한다고 명시되어 있다.
- 지문에서는 유전자가 정보를 지닌다는 주장과 유전자가 특별한 설명적 역할을 한다는 두 주장이 독립적이며, 하나를 받아들이면서 다른 하나는 받아들이지 않을 수도 있다고 명시되어 있다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

-"유전 정보(genetic information)"는 유전자가 생물의 발달과 개체 간 특성 전이에 중요한 역할을 하며, 이는 단백질 생성 과정에서의 정보 전달 매개체로서 기능하기 때문이다.

-"중심 원리(Central Dogma)"는 유전 정보가 DNA에서 RNA를 거쳐 단백질로 흐르는 일방향 과정으로, 획득 형질이 유전되지 않는다는 바이즈만설(Weismannism)과 결부되어 현대 생물학에서 중요한 원칙으로 작용한다.

-"축퇴적 유전 코드(degenerate genetic code)"는 64개의 코돈 조합이 20개의 아미노산만을 지정하며 발생하는 중복성을 말하며, 이는 유전 코드가 중복되더라도 정보의 정확한 전달을 보장하는 생물학적 메커니즘임을 시사한다.




(연습문제 4)



유전학에서 정보 개념은 유전자에게 독특한 설명적 역할을 부여할 수 있는지에 대한 논쟁의 중심에 있다. 유전자는 섀넌(Shannon)의 의미에서 상관적 정보(correlational information)를 담고 있지만, 이러한 정보는 어디에나 존재하므로 특수한 설명적 지위를 정당화하기에는 부족하다는 비판이 제기된다. 예를 들어, 도토리의 게놈은 성장보다는 부패와 더 높은 상관성을 보이기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일부 학자들은 유전 물질의 인과적 특이성(causal specificity)에 주목하여 정보 개념을 재구성하려 한다. 그리피스(Griffiths)와 스토츠(Stotz)는 우드워드(Woodward)의 개입주의적 인과론(interventionist approach to causation)을 기반으로 인과적 특이성이 정보의 한 형태와 연결된다고 주장한다. 스테그만(Stegmann)은 DNA가 높은 인과적 특이성을 지닐 뿐만 아니라 과정의 모든 단계를 제어하는 외부적 주문 과정(externally ordering process)이라고 강조한다. 반면에, 텔레올로지적 접근(teleological approach)은 기능(function)에 초점을 맞추며, 기능은 상관관계처럼 어디에나 존재하지 않고 가장 일반적인 효과일 필요도 없다는 점에서 유용하다. 그러나 기능적 요소 중에도 관련된 의미에서 정보를 담지 않는 경우가 많아 기능만으로는 충분하지 않다. 야블론카(Jablonka)는 수신자(receiver)나 해석자(interpreter)의 기능에 근거하여, 수신자가 진화된 반응을 보일 때 어떤 신호나 과정 S가 정보를 전달한다고 제안한다. 이에 반해 셰이(Shea)는 자신의 정보-전달-의미 이론(infotel-semantic theory)을 통해 발신자-수신자(sender-receiver) 시스템과 상관적 정보를 활용하여 유전 정보를 설명한다. 그는 DNA와 그에 연관된 발달 기제가 유전 가능한 표현형(phenotype)을 생산하는 기능을 가진 유전체 시스템(inheritance system)이라고 주장한다. 그러나 분자생물학의 메커니즘을 발신자와 수신자로 묘사하는 것에 대한 논쟁이 있으며, 일부 학자들은 유전자가 정보를 운반하기보다는 정보를 생성하고 해석하는 역할을 한다고 본다. 유전 정보를 특징짓기 위한 추가적인 속성으로 임의성(arbitrariness)이 거론되는데, 이는 유전 암호(genetic code)의 구조가 화학적 필연성 없이도 다양한 방식으로 존재할 수 있음을 의미한다. 그러나 임의성의 개념은 정확히 정의하기 어렵고 논란의 여지가 있으며, 일부는 표준적인 임의성 개념이 생화학적 관계의 많은 부분에도 적용될 수 있다고 비판한다. 이러한 맥락에서 분자적 '어댑터'(adapters)의 개념이나 임의성의 다양한 유형에 대한 논의가 제기되고 있다. 또한 유전 정보가 진화적 역사에 의존하는 궁극적 정보(ultimate information)인지, 발달 과정에서의 근접한 원인에 해당하는 근접 정보(proximate information)인지에 대한 구분도 중요하다. 더 나아가 유전자가 즉각적인 산물인 mRNA나 단백질에 대한 정보를 담는지, 아니면 전체 유기체의 특성인 표현형에 대한 정보를 담는지에 대한 논의도 존재한다. 마지막으로, 유전 정보의 내용이 기술적(desc/2ive)인지 지시적(directive)인지에 대한 문제가 있으며, 일부는 유전자가 설계도(blueprint)가 아니라 조리법(recipe)과 같아 지시적 성격을 가진다고 주장한다. 결론적으로, 핵산이 상관적 정보를 담고 있다는 것은 분명하지만, 이것이 유전자에 특별한 설명적 역할을 부여하는지를 뒷받침할 수 있는 대안적인 정보 개념의 정립 여부는 여전히 논쟁 중이다.

<틀린 선택지>
- 그리피스와 스토츠는 유전 정보의 기능적 측면보다는 상관적 정보에 초점을 맞추어 정보 개념을 재구성하려 한다.
- 일부 학자들은 유전자의 임의성이 화학적 필연성에 의해 제한되므로 다양한 방식으로 존재할 수 없다고 주장한다.
- 텔레올로지적 접근은 기능이 어디에나 존재하는 상관관계와 마찬가지로 일반적이라고 본다.
- 셰이는 수신자가 진화한 반응을 보일 때만 유전 정보가 전달된다고 주장하며, 발신자-수신자 시스템을 부정한다.
- 야블론카는 DNA가 높은 인과적 특이성을 지니며 모든 발달 과정을 제어하는 외부적 주문 과정이라고 강조한다.
<힌트>
- 그리피스와 스토츠는 상관적 정보가 아닌 유전 물질의 인과적 특이성에 주목하여 정보 개념을 재구성하려 한다.
- 임의성은 유전 암호의 구조가 화학적 필연성 없이도 다양한 방식으로 존재할 수 있음을 의미하며, 화학적 필연성에 의해 제한되지 않는다.
- 텔레올로지적 접근은 기능이 상관관계처럼 어디에나 존재하지 않고 가장 일반적인 효과일 필요도 없다고 강조한다.
- 셰이는 발신자-수신자 시스템과 상관적 정보를 활용하여 유전 정보를 설명하며, 수신자의 진화된 반응에 의한 정보 전달은 야블론카의 주장이다.
- 야블론카는 수신자나 해석자의 기능에 근거하여 정보를 전달한다고 제안하며, DNA의 인과적 특이성을 강조한 것은 스테그만이다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>
- "인과적 특이성(causal specificity)"은 특정 원인이 특정 결과를 유발하는 정도를 측정하는 개념으로, 특히 유전자 같은 생물학적 요소가 여러 가능한 결과 중 특정 결과를 선택적으로 유발할 수 있음을 설명하는 데 유용하다.
- "임의성(arbitrariness)"은 유전 암호가 화학적 필연성 없이 다양한 방식으로 존재할 수 있음을 의미하는 개념으로, 예를 들면 동일한 아미노산이 여러 다른 코돈(codon)에 의해 지정될 수 있음에도 불구하고 특정 코돈과 연결되는 방식으로 나타난다.
- "궁극적 정보와 근접 정보(Ultimate vs. Proximate Information)"의 구분은 유전적 정보가 진화적 역사에 따라 결정되는지, 아니면 발달 과정에서의 즉각적인 원인에 의해 결정되는지를 구별하여 각각 진화 생물학과 발달 생물학의 설명 틀에서 정보를 이해하는 데 도움을 준다.



(연습문제 5)


동물 의사소통(Animal communication)은 개구리, 개미, 붉은사슴, 혹등고래, 코끼리물범, 명금류 등 다양한 종에서 발견되며, 소리나 냄새, 행동 패턴 등 여러 형태로 나타난다. 이러한 의사소통은 신호(signal)와 단서(cue)의 개념을 중심으로 논의되는데, 신호는 수신자의 행동을 변화시키도록 진화한 행위나 구조이며, 수신자의 반응 역시 그 효과 때문에 진화하였다. 메이나드-스미스와 하퍼는 신호를 "그 효과 때문에 진화한, 다른 유기체의 행동을 변화시키는 행위나 구조"로 정의하였다. 이에 비해 단서는 발자국처럼 정보를 전달하기 위해 진화하지는 않았지만, 세상에 대한 정보를 얻는 데 사용되는 행위나 구조이다. 신호는 정보, 예를 들어 신호 발신자의 상태나 미래 행동, 혹은 외부 세계에 대한 정보를 수신자에게 전달하는 기능을 갖는다. 이러한 동물 신호와 생물학적 정보의 밀접한 연관성은 정보의 이해 방식, 정보의 내용, 정보 개념 없이 의사소통을 이해하는 대안적 틀, 의사소통과 인지의 관계 등의 중요한 문제를 제기한다. 특히 동물 신호가 외부 세계의 객체나 사건을 지시할 수 있는지, 아니면 단지 내부 상태나 행동 경향만을 나타내는지에 대한 논쟁이 있었다. 기능적 지시(functional reference)라는 개념은 신호가 신호 발신자의 특징보다 수신자에게 세계 상태에 대한 정보를 제공하는 기능을 갖는다는 것을 강조한다. 예를 들어, 경보 음이나 짝짓기 표시와 같은 신호는 수신자에게 포식자의 존재와 같은 외부 정보를 전달하도록 진화하였다. 마케도니아와 에반스는 기능적 지시 신호를 모든 유발 자극이 공통 범주에 속해야 하는 '생산 기준'과 신호의 존재만으로도 유발 자극 없이 행동을 유도할 수 있어야 하는 '지각 기준'으로 정의하였다. 이러한 논의는 동물 신호와 정보의 본질에 대한 성찰을 이끌었고, 결국 신호가 기능적 지시를 수행한다는 견해가 주류로 자리 잡았다. 그러나 신호는 또한 정서 상태, 개체 식별, 이후 행동 등에 대한 정보를 제공한다는 점도 받아들여졌다. 따라서 동물 의사소통에서 신호와 정보의 개념은 복잡하게 얽혀 있으며, 이는 의사소통의 진화, 신호의 신뢰성, 정보와 인지의 관계 등에 대한 심도 있는 연구를 필요로 한다.

<틀린 선택지>
1. 메이나드-스미스와 하퍼는 단서를 "그 효과 때문에 진화한, 다른 유기체의 행동을 변화시키는 행위나 구조"로 정의하였다.
2. 동물 신호는 외부 세계의 객체나 사건을 지시할 수 없으며, 오직 신호 발신자의 내부 상태나 행동 경향만을 나타낸다.
3. 기능적 지시 신호는 수신자에게 외부 세계에 대한 정보를 제공하지 않으며, 단지 발신자의 정서 상태를 전달하는 역할만 한다.
4. 동물 의사소통에서 신호와 단서는 동일한 개념으로 사용되며, 둘 다 정보를 전달하기 위해 진화하였다.
5. 마케도니아와 에반스는 기능적 지시 신호의 지각 기준을 "모든 유발 자극이 공통 범주에 속해야 한다"로 정의하였다.
<힌트>
1. 지문에서 메이나드-스미스와 하퍼는 "그 효과 때문에 진화한, 다른 유기체의 행동을 변화시키는 행위나 구조"로 '신호'를 정의하였다. 그러나 선택지에서는 '단서'로 잘못 정의하였다.
2. 지문에서는 동물 신호가 외부 세계의 객체나 사건을 지시할 수 있는지에 대한 논쟁이 있었지만, 기능적 지시를 수행한다는 견해가 주류로 자리 잡았다고 언급하였다. 따라서 신호가 외부 정보를 전달할 수 없다는 선택지는 부당하다.
3. 기능적 지시 신호는 수신자에게 발신자의 정서 상태보다 외부 세계에 대한 정보를 제공하는 기능을 강조한다. 선택지는 기능적 지시 신호의 역할을 잘못 서술하고 있다.
4. 지문에서는 신호와 단서를 구별하여 설명하고 있으며, 신호는 정보를 전달하기 위해 진화하였지만, 단서는 그렇지 않다고 언급하였다. 선택지는 이 둘을 동일한 개념으로 잘못 묶었다.
5. 마케도니아와 에반스의 지각 기준은 "신호의 존재만으로도 유발 자극 없이 행동을 유도할 수 있어야 한다"는 것이다. 선택지에서는 지각 기준과 생산 기준의 정의를 혼동하였다.

<틀린 선택지>
- 동물 의사소통에서 사용되는 신호는 오직 외부 세계에 대한 정보만을 전달하며, 신호 발신자의 내부 상태나 행동 경향은 전달하지 않는다.
- 메이나드-스미스와 하퍼는 신호를 수신자에게 유익한 정보를 제공하기 위해 진화한 행위나 구조로 정의하여 단서와 명확히 구분하였다.
- 기능적 지시 신호는 모든 유발 자극이 공통 범주에 속해야 하며, 신호의 존재만으로도 유발 자극 없이 행동을 유도할 수 있어야 한다는 '생산 기준'만 충족하면 된다.
- 동물 의사소통 연구 초기에 학계는 동물 신호가 외부 세계의 객체나 사건을 지시할 수 있다는 가능성을 부정했지만, 기능적 지시 개념의 등장으로 이러한 관점은 완전히 뒤 overturned다.
- 동물 의사소통에서 정보의 내용은 주로 신호 발신자의 정서 상태나 개체 식별에 국한되며, 외부 세계의 정보는 거의 전달되지 않는다.

<힌트>
- 동물 신호는 외부 세계 정보뿐만 아니라 신호 발신자의 내부 상태나 행동 경향도 전달할 수 있다.
- 메이나드-스미스와 하퍼는 신호의 효과 때문에 진화했다는 점을 강조했을 뿐, 수신자에게 이롭다는 점을 명시적으로 언급하지 않았다. 또한, 단서도 정보를 전달하는 데 사용될 수 있다는 점에서 신호와 명확히 구분되지 않는다.
- 기능적 지시 신호는 '생산 기준'과 '지각 기준' 모두를 충족해야 한다.
- 기능적 지시 개념의 등장 이후에도 동물 신호가 내부 상태나 행동 경향을 나타낼 수 있다는 점은 여전히 인정되고 있다.
- 동물 의사소통은 외부 세계의 정보도 전달하며, 이는 기능적 지시 개념을 통해 설명된다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

-"신호(signal)"는 수신자의 행동을 변화시키기 위해 진화된 행위나 구조로, 메이나드-스미스와 하퍼에 의해 "그 효과 때문에 진화한, 다른 유기체의 행동을 변화시키는 행위나 구조"로 정의되며, 예를 들어 동물의 경보음이 포식자의 존재를 알리는 기능을 한다.

-"단서(cue)"는 발자국과 같이 정보를 전달하기 위해 진화하지 않았지만, 수신자가 환경에 대한 정보를 얻는 데 사용되는 행위나 구조로, 신호와는 달리 의사소통의 부차적 요소로 작용한다.

-"기능적 지시(functional reference)"는 신호가 단순히 발신자의 상태를 전달하는 것이 아니라 수신자에게 외부 세계의 특정 상태에 대한 정보를 제공하는 기능으로, 경보음이 포식자의 존재라는 외부 정보를 전달할 수 있는 예를 포괄한다.



(연습문제 6)


리처드 도킨스와 존 크렙스(1978)는 기존의 정보 전달 중심의 의사소통 이론에 도전하여, 신호를 개체가 다른 개체의 행동을 자신의 이익에 맞게 조작하는 수단으로 보았다; 즉, 신호의 기능은 수신자가 발신자에게 유리한 방식으로 행동하도록 이끄는 것이다. 그들은 의사소통을 협력적인 과정이 아닌, 발신자가 수신자를 조작하려 하고 수신자는 이에 저항하는 투쟁으로 이해했다. 따라서 그들은 정보의 개념을 배제하고 조작주의적 패러다임(paradigm of manipulation)을 제시하여, 협력적인 틀에서만 정보 전달로서의 의사소통이 의미가 있다고 주장했다. 이러한 관점은 의사소통의 신뢰성을 설명하고 그 기반이 되는 메커니즘을 해명하려는 많은 연구를 촉발시켰으며, 친족 선택(kin selection), 호혜성(reciprocity), 장애물 원리(handicap principle) 등이 제안되었다. 이후 크렙스와 도킨스(1984)는 협력이 이전에 생각한 것보다 일반적일 수 있음을 인정하면서도, 정보가 완전히 불필요한 것은 아니지만 조작이나 설득의 영향에 비해 중요성이 떨어진다고 주장했다. 이는 신호를 수신자에게 영향을 미치는 상태로 이해하며, 정보의 개념이 부적절하거나 덜 중요하다고 보는 전통을 형성했다. 최근에도 렌달(Rendall) 등은 정보 중심의 접근법이 모호하다고 비판하며, 지각적 편향(perceptual biases) 등 신호 설계에 영향을 미치는 다른 측면을 간과했다고 주장했다. 이러한 영향 기반의 접근법 지지자들은 발신자와 수신자가 인간의 언어 교환과 유사한 정신적 표현(mental representations)을 필요로 한다는 정보 중심의 견해에 반대했지만, 일부 연구자들은 동물 의사소통 연구에서 이러한 가정을 하지 않는다고 반박했다. 정보 중심의 관점을 지지하는 이들은 신호가 정보를 담고 있다는 가정이 오랫동안 유용했으며, 이는 동물의 인지 과정이 학습이나 범주화와 같은 정보에 기초한다는 현대 연구와 일치한다고 주장했다. 비록 이 논쟁이 종종 대립적으로 묘사되지만, 일부는 두 관점이 상호 보완적일 수 있다고 보며, 신호의 형태와 수신자 편향은 영향 접근법이, 신호의 내용과 행동 유발 및 신뢰성 유지 등은 정보 접근법이 조명할 수 있다고 본다. 그럼에도 이러한 타협이 모든 주장과 조화로운지는 불확실하며, 지속 가능한지에 대한 의문이 제기된다. 현재 대부분의 동물 의사소통 연구는 정보 중심의 접근을 취하지만, 정보의 개념은 드물게 명확히 정의되며, 일부는 상호 정보 개념을 사용하거나 쉐넌의 정보 이론(Shannon's theory)을 적용하기도 한다. 표준적인 목적론적 접근은 신호를 기능적으로 정의하면서도, 사용되는 일부 도구와 방법은 상호 정보 개념과 더 잘 부합한다. 동물 신호의 내용에 대해서도 논쟁이 계속되며, 밀리칸(Millikan)은 많은 신호가 기술적(desc/2ive) 및 지시적(directive) 내용을 동시에 가진 '푸시미-풀류(Pushmi-pullyu)' 표상이라고 주장하여, 신호의 본질과 정보의 역할에 대한 지속적인 연구 주제를 형성하고 있다.

<틀린 선택지>
- 리처드 도킨스와 존 크렙스는 의사소통에서 정보 전달의 개념이 완전히 불필요하며, 신호는 협력적 상황에서만 의미가 있다고 주장하였다.
- 최근의 연구자들은 동물 의사소통에서 발신자와 수신자가 인간의 언어와 유사한 정신적 표현을 필요로 한다는 데 동의하고 있다.
- 크렙스와 도킨스는 협력이 동물 의사소통에서 일반적이며, 정보 전달이 신호의 핵심 기능이라고 결론지었다.
- 렌달 등은 정보 중심의 접근법이 신호 설계에 영향을 미치는 지각적 편향을 충분히 고려했다고 주장하였다.
- 밀리칸은 신호가 기술적 내용과 지시적 내용을 동시에 가질 수 없다고 주장하여 '푸시미-풀류' 표상을 부정하였다.
<힌트>
- 도킨스와 크렙스는 정보 전달의 개념을 배제하고 조작주의적 패러다임을 제시했지만, 협력적 상황에서만 신호가 의미 있다고 주장한 것은 아니다.
- 일부 연구자들은 동물 의사소통에서 인간의 언어와 유사한 정신적 표현이 필요하다는 견해에 반대하고 있다.
- 크렙스와 도킨스는 협력이 일반적일 수 있음을 인정했으나, 정보의 중요성이 조작에 비해 떨어진다고 주장하였다.
- 렌달 등은 정보 중심의 접근법이 지각적 편향을 간과했다고 비판하였지, 이를 충분히 고려했다고 주장하지 않았다.
- 밀리칸은 신호가 기술적 및 지시적 내용을 동시에 가진다고 주장하여 '푸시미-풀류' 표상을 제안하였다.

<틀린 선택지>
- 리처드 도킨스와 존 크렙스는 동물의 의사소통을 협력적인 정보 전달 과정보다는 발신자가 수신자를 조작하기 위한 수단으로 파악하고, 이러한 조작주의적 관점을 '정보 전달 모형'으로 명명했다.
- 렌달은 정보 중심의 접근법을 지지하며, 동물의 신호가 인간 언어와 유사한 복잡한 정신적 표현을 반영한다는 견해를 제시했다.
- 크렙스와 도킨스는 초기 주장을 수정하여 협력이 예상보다 드물다는 것을 인정하고, 정보 전달의 중요성을 강조하며 정보가 조작보다 우선한다는 것을 인정했다.
- 동물의 의사소통 연구에서 정보 중심적 접근은 신호의 기능적 측면을 경시하는 반면, 영향 기반 접근은 신호의 내용과 신뢰성을 분석하는 데 유용한 도구를 제공한다.
- 밀리칸은 동물 신호의 내용이 대부분 단일한 의미를 지니고 있으며, '푸시미-풀류' 개념을 통해 신호의 기술적 측면을 강조하며 정보의 다양성을 부정했다.

<힌트>
- 도킨스와 크렙스는 정보 전달 모델 대신 조작주의적 패러다임을 제시했다.
- 렌달은 정보 중심 접근법의 모호성을 비판하며 지각적 편향 등 다른 요인을 강조했다.
- 크렙스와 도킨스는 협력이 예상보다 일반적일 수 있다고 인정했지만, 정보의 중요성이 낮다고 주장했다.
- 정보 중심적 접근은 신호의 내용과 신뢰성에 초점을 맞추는 반면, 영향 기반 접근은 신호의 형태와 수신자 편향에 중점을 둔다.
- 밀리칸은 동물 신호가 기술적 및 지시적 내용을 동시에 가진 '푸시미-풀류' 표상이라고 주장하며 정보의 다양성을 시사했다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

-"조작주의적 패러다임(paradigm of manipulation)"은 의사소통을 협력적인 정보 교환이 아니라 발신자가 수신자를 조작하여 자신의 이익을 극대화하려는 경쟁적인 과정으로 설명하는 이론으로, 이는 전통적인 정보 중심의 관점과 대비된다.

-"장애물 원리(handicap principle)"는 신호의 신뢰성을 설명하기 위한 진화론적 이론으로, 신호가 비용이 많이 들거나 위험하기 때문에 오히려 수신자에게 더 진실되게 전달된다는 개념이다; 예를 들어 사슴의 큰 뿔은 생존에 불리할 수 있지만 건강과 유전적 품질을 신호한다.

-"푸시미-풀류(Pushmi-pullyu) 표상"은 동물 신호가 기술적(desc/2ive) 정보와 지시적(directive) 정보를 동시에 포함하고 있다는 개념으로, 이는 신호가 단순히 정보를 제공하는 것이 아니라 수신자의 행동에 직접적인 영향을 미치는 복잡한 기능을 가진다는 점을 강조한다.






오늘은 여기까지입니다. 읽어주셔서 감사합니다.


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