지금까지는 술이 만들어지는 원리, 즉 술은 어떻게해서 왜 만들어지는지에 대한 글을 써보았습니다. 그런데 사실 우리는 더 근본적인 의문이 있을 수 있습니다(사실 평소에 이런 생각을 잘 하고 살지는 않지만요). 그것은 효모는 왜 알코올을 만들까? 입니다. 그리고 과일은 왜 알코올을 만드는 효모를 가만히 두고 있을까? 진화론적 관점으로는 이 모든 것이 이유가 있어야 합니다. 무언가 좋은 점이 있기 때문에 자연은 이러한 상황을 선택하고 유지하고 있는 것이기 때문입니다. 그리고 또다른 궁금증이 들 수도 있습니다. 사람은 왜 알코올을 마실까? 이 채널의 주제에 맞는 참 근본적인 질문이죠. 이 또한 이유가 있어야 하죠. 앞으로 몇 편의 글을 통해서 이러한 질문에 대한 의견을 나누어 보고자 합니다. 물론 이 모든 질문이 완전하게 과학적으로 해결되어 있지는 않습니다. 하지만 제가 생각하기에 가장 적절한 가설이라고 생각되는 내용을 소개해드리도록 하겠습니다. 앞으로 더욱 연구가 진행된다면 보다 많은 증거가 나오리라 기대하는 내용입니다. 참고로 이러한 내용은 로버트 더들리(Robert Dudley)의 '술 취한 원숭이(The Drunken Monkey)'를 참고하였습니다.

우리는 꽃과 과일로 대표되는 현화식물이 가득한 환경에서 살고 있습니다. 시베리아나 북유럽 등 추운 지역의 침엽수림을 제외한 거의 모든 곳에서 우리는 꽃을 맺는 식물을 찾아볼 수 있고, 또 이들은 많은 경우 열매를 맺습니다. 속씨식물의 씨 주위는 영양가가 가득한 과육이 둘러쌓고 있습니다. 이 탄수화물과 지방이 풍부한 과육의 주 목적은 조류와 포유동물을 유혹하는 것이죠. 과일을 먹은 보상으로 이 동물들은 씨를 여기저기 뿌리게 됩니다. 이는 멀리 떨어진 새로운 서식지로 자신의 자손을 이동시키고 보다 자신의 종의 생존율을 높일 수 있는 전략이 됩니다. 공룡들이 살던 세상이던 백악기 이후로 이러한 전략은 매우 효과적인 것으로 밝혀졌고, 현재까지도 대표적인 식물과 동물의 진화적인 공생관계로 꼽히고 있습니다.

과일이 자라면서 과실 속 씨도 자라게 됩니다. 이때 식물에게 가장 중요한 것은 자신의 자손, 씨가 완전히 성숙하는 것입니다. 씨가 완숙하기 전까지 과일은 다른 동물에게 먹히면 안됩니다. 따라서 그 전까지 열매는 녹색이고 단단하고 신맛도 강하여 동물들에게 전혀 매력적이지 않습니다. 하지만 발생 단계의 어느 순간에 과일은 익게 되고 물리적, 화학적인 방어 기제가 약화됩니다. 그리고 다당류들이 단당류로 변하여 달콤해집니다. 수분의 함량도 증가하여 좀 더 커지고 색상도 변하고 부드러워집니다. 이제 동물소비자들이 먹기 좋은 상태로 변합니다.

하지만 커다란 위험도 있습니다. 잘 익은 과일은 동물들뿐 아니라 세균 등 미생물들도 먹기 좋은 상태가 된다는 것이죠. 별로 도움이 안되는 벌레들도 하염없이 몰려들게 됩니다. 이들이 좋아하는 탄수화물이 가득하고, 방어 기제도 약해져 있습니다. 특히 열대 우림이라고 생각한다면 습하고 높은 온도에서 미생물은 엄청나게 빠르게 성장합니다. 실제로 수 분 만에 썩고 분해될 수 있습니다. 그러면 더 이상 동물의 관심을 끌 수가 없습니다. 식물의 입장에서는 결코 원하는 상황이 아니죠. 사실 커다란 위험에 처하는 것입니다.

백악기 중기 약 1억 2천만 년 전, 현화식물이 등장하고 탄수화물이 풍부한 과일을 맺기 시작한 거의 비슷한 시기에 등장한 또 하나의 생물이 있습니다. 바로 효모입니다. 이 효모도 함께 진화를 거듭하여 알코올을 만드는 효모도 등장했습니다.

약간만 과학적인 이야기를 하겠습니다. 효모가 포도당을 완전히 산화시키면 총 38개의 ATP를 만들어낼 수 있습니다. ATP는 간단하게 말하면 생명체를 가동시키는 에너지라고 보면 됩니다. 그런데 만약에 효모가 포도당을 알코올로 분해시킨다면 단지 2개의 ATP 밖에 만들어내지 못합니다. 즉 효모가 알코올을 만드는 과정은, 완전 산화시키는 과정에서 나오는 에너지의 고작 5% 밖에 만들어내지 못합니다. 일반적으로 생각하면 효모는 당연히 열심히 포도당을 분해하여 최대의 에너지를 만들어야 합니다. 하지만 장기적으로 보면 이렇게 비효율적인 알코올 생산 과정이 사실은 더 효과적인 생존 전략이었습니다. 왜냐하면 힘겹게 만들어낸 그 알코올이 다른 경쟁자들을 죽이기 때문이었죠.

자연에 있는 야생 그대로의 과일은 거의 성한대가 없습니다. 많은 벌레의 유충이 집을 짓고 크고 작은 상처가 있는 경우가 대부분입니다. 매끈하고 꺠끗한 과일은 사람의 보살핌을 충분히 받고 자라난, 슈퍼마켓에서만 볼 수 있는 과일입니다. 과육에 상처가 있기 때문에 효모는 과일의 생장때부터 작용을 할 수 있습니다. 처음에 효모의 숫자는 많지 않습니다. 이때는 탄수화물을 충분히 분해하여 생장과 대사에 필요한 에너지를 확보합니다. 그러다가 산소가 무척 적은 환경인 물기 많은 과육의 내부에서 비로소 알코올을 만들어내게 됩니다. 그에 따라 과육 안에 알코올이 쌓이기 시작합니다.

경쟁자 세균은 포도당에서 최대한의 에너지를 생성하기 때문에 사실 효모보다 더욱 신속하게 성장할 수가 있습니다. 하지만 효모가 만들어내는 알코올 때문에 세력을 널리 확장하지 못합니다. 많은 생명체들은 소량의 알코올에도 민감하게 반응합니다. 그렇기 때문에 우리는 알코올을 소독제로도 사용합니다. 알코올과 고농도의 탄수화물은 상당한 삼투압 스트레스를 만들어내기 때문에 세균은 필요한 물을 제대로 공급받지 못하고 성장이 억제됩니다. 그리고 단순한 세포막 때문에 금방 죽게 됩니다. 하지만 효모는 알코올의 독성에 충분한 내성을 지니고 있습니다. 전에 언급한 것처럼 10-15% 정도가 되야지 효모의 성장이 억제됩니다.

게다가 익지 않은 과일은 시큼합니다. 즉 산성이라는 것이죠. 익지 않은 과일에 다른 동물이나 세균이 침범하지 못하기 하기 위한 식물의 지혜입니다. 사실 이러한 사실도 효모에게 매우 유리합니다. 세균은 pH가 6.0보다 떨어지는 경우(산성이라는 뜻이죠) 제대로 활동을 못하는 반면 효모는 그보다 훨씬 낮은 pH(2~5)에서도 활동을 할 수 있습니다. 즉 효모는 과일 내부에서 세균보다 더욱 빨리 자리를 선점할 수 있습니다. 따라서 알코올을 만들어내는 효모는 다른 많은 경쟁자들을 물리치고 승리할 수가 있습니다.

물론 이 상태가 계속 지속되지는 않죠. 시간이 지남에 따라 알코올은 다른 박테리아들에 의해 산으로 변하고, 세균과 다른 곰팡이들의 세력은 점차 커져서 결국에는 과일을 차지하게 됩니다. 즉 과일이 부패하는 것이죠. 하지만 알코올로 인해 이러한 속도를 크게 낮출 수가 있습니다. 적어도 그 사이에 다른 동물들이 열매를 먹을 확률은 크게 늘어나는 것이죠. 식물 입장에서는 매우 바람직합니다. 자신의 과육의 일부분이 희생되어 알코올로 변하긴 했습니다. 하지만 이로 인해 다른 세균이나 곰팡이에 의해 부패되어 썪는 반감기를 확장할 수 있기 떄문에 자신의 씨앗을 퍼트릴 수 있는 가능성이 더 늘어나는 것이죠. 동물의 입장은 어떨까요? 과일이 바로 썪지 않기 때문에, 맛있는 탄수화물을 섭취할 수 있는 기회가 늘어납니다. 즉 식물-효모-동물 모두에게 이득이 되는 상황입니다. 이렇게 서로 공진화라고 부르는 타협으로 인해 서로에게 유익한 상황이 이루어게 됩니다. 자연은 이러한 관계를 선택했고, 지금껏 이어지고 있습니다. 그래서 효모는 알코올을 만들어내고 있던 것입니다.