제 6 강 신 경 세 포 내 골 격

제 6 강  신 경 세 포 내  골 격

1.세포내 골격(단백질 사슬): 뼈이면서 동시에 근육의 역할

a.액틴필라멘트(microfilaments): 세포내 근육 역할, 내장의 상피세포 점막, 세포 바깥 쪽에 많다. 미세소관의 30배, 세포분열시 딸세포를 구획짓는다, actin과 myosin

b.미세소관(microtubules): 세포내 물질 수송, 중심체에서 분출, 9+2 구조→신경세포내 물질이동

c.중간필라멘트(intermediate filaments): 세포내 보강 골조역할, 핵을 자기위치에 있도록 보조, 세포 간 연결

2.미세소관(microtubules)- 다양한 모습을 가진다

엄청난 역동성을 지님(cf DNA이중나선 자크가 풀리는데 7000rpm(7000회/min))

a.세포분열시(방추사) ; 중심체에서 끊임없이 미세소관이 분출, 속이 빈 원통형

b.섬모, 편모구조 : 9+2구조, 정자꼬리(편모-격자구조로 꼬여서 움직임) / 기관지, 나팔관(섬모)

c.신경세포의 축색 : 세포핵에서 유전자 정보 합성해서 소포체에서 신경전달물질이 만들어져 미세소관을 통해 시냅스로 이동한다, 속이 빈 원통형

신경축색내 물질 이동

3.미엘린 수초
a.축색이 절단되면 다발성 경화증 : 수초들이 ‘지방’이라서 절단되어 돌아다니는 ‘지방방울’이 하얗게 생긴다. → 글리아 세포가 죽음 → 대식세포macropharge가 먹는다. → 이후 축색이 다시 자란다.
b.글리아세포(슈반세포); 세포수가 신경세포보다 수십 배 많다. 신경세포에 영양도 공급해주고 신경전달에도 관여하는 등의 수많은 역할을 한다.
c.두뇌의 모세혈관 ; 글리아세포astrocyte가 빽빽히 모세혈관의 사이를 막아준다(타모세혈관은 혈관사이에 gap이 있다/ 포도당만 섭취하고 다당류는 섭취할 수 없도록 만드는 역할)

 

4.두뇌의 수초화 단계

a.0~1세 ; 척수, 뇌간, 소뇌의 수초화 진행

b.0세 ~ 20세 ; 대뇌의 수초화 진행

c.20세 이후부터 전전두역(종합적 판단, 예측능력)의 수초화 진행

두정연합, 측두연합도 매우 활발해짐.

d.1차감각영역, 1차운동영역 수초화된 이후 '연합영역'의 수초화가 이루어진다.→두정연합영역과 전전두연합영역이 계속 수초화된다.

5.생물도메인

a.진정세균 – 원핵세포 ; 딱 3가지 형태뿐이다(구형, 간균, 나선균)

b.고세균 – 원핵세포

c.진핵세포 – 원핵세포의 공생, 크기가 10~100배 이상

6.원핵세포(단세포)

-30억년동안 중요한 3가지 역할을 수행함

하나. 탄소동화작용(시아노박테리아, Spirochaetales): O₂, ATP 출력 ex) Pax-cyano

둘. 호흡작용(미토콘드리아)

셋. 화학작용(질소고정 등)

⇒진핵생물은 결국 원핵생물이 해 놓은 업적을 세포공생을 통해 그대로 이어온 존재.

우리가 보는 지구상의 푸르름은 다 시아노박테리아이다

7.세포공생설(린 마굴루스)

진정세균 ⇒ 6억년 ⇒ 진핵세포 ⇒ 20억년 ⇒ 다세포생물

세포공생설 모식도

-세포벽이 먼저 사라진 후 원형질막이 유동적으로 변함→DNA가 안으로 뭉치고 원형질막이 함입되어 핵막을 구성→핵막을 통해서만 DNA가 RNA로 변환되어 정보를 보내고 미세소관이 출현→원형질막이 미토콘드리아, 엽록체(시아노박테리아) 등을 싸고 안으로 유입시킴→소화되지 않고 공생관계 시작→미토콘드리아, 엽록체의 다중막 형성됨.

-진핵생물이 원핵생물과의 가장 큰 차이는 미세소관과 핵막이 생긴 것

-세포내소기관 특히 미토콘드리아, 엽록체는 원래 독립된 생명체였으나 큰 아메바성 세포에 잡아먹힌 체로 공생관계를 유지하다가 하나의 생명체가 되는데 6억년.

-진핵세포 : 핵막으로 쌓인 핵을 가진 세포로 한개 이상의 염색체를 가지고 있고 유사분열을 한다. 세균, 남조류 이외의 모든 동식물 세포가 속한다.(원핵생물은 핵막이 없이 세포질속에 그냥 방치되어있다)

-다세포생물

하나. 군체 -ex)해파리가 생존을 위해 환경에 적응하여 각각의 해파리가 붙어 군체가 되어

    한 생명체로 살아간다. 환경이 나아지면 다시 독립되어 살아간다. 지구상에서 가장 긴      생명체가 군체

둘. 다세포 동식물 - 다세포가 한 개체에 유전적으로 동일.

    세포간의 communication을 위해 신경세포의 발달 → 다세포동물의 특징

    단세포의 자율성 포기, 함께 죽는다.

    좌우대칭 생명체 출현

조상이야기(리처드 도킨스)

“그것은 진정한 랑데부, 실제로 역사의 순방향으로 일어난 말 그대로 역사적 랑데부였다. 진핵(세포핵을 가진)세포의 탄생이 바로 그것이다. ~염색체가 담긴 세포핵, 복잡한 미세구조를 지닌 막, 미토콘드리아와 엽록체 같은 자가번식하는 세포소기관들을 갖춘 진핵세포의 진화라는 현재에 중대한 결과로 인식되는 것을 빚어냈기 때문이다.”

“우리(테르무스 아쿠아티쿠스) 관점에서 생물들을 보면, 당신네 진핵생물들은 곧 그런 젠체하는 태도를 버릴 것이다. 당신네 두 발 유인원들, 꼬리 잘린 나무땃쥐, 물기가 빠진 육기어류, 척추를 가진 벌레들, 혹스유전자를 늘린 해면동물들, 한꺼번에 무더기로 등장한 것들, 진핵세포들, 단조롭고 비좁은 영역에 옹기종기 모인 거의 구별되지 않은 존재들은 세균들의 표면에 있는 변덕스러운 거품에 다름 아니다. 당신들을 이루는 세포들 자체가 우리 세균들이 10억년 전에 발견한 낡은 기술들을 똑같이 재현하는 세균 군체들이기 때문이다. 우리는 당신들이 오기 전부터 여기에 있었고, 당신들이 떠난 뒤에도 여기에 남을 것이다.”

제 5 강 신 경 세 포 망

제 5 강  신 경 세 포 망

1.의식(에델만의 “신경과학과 마음의 세계”중) 

자기:내부항상성계/비자기:세계신호
a.1차 의식primary consciousness
-세계의 사물들을 정신적으로 자각하는 상태, 즉 현재에 심상을 갖는 상태.
-포유동물이면 인간이 아니더라도 1차 의식을 가지고 있다.
-기억된 현재만이 존재, 단절된 장면의 생성.
-비언어적이며 비의미론적
-지각의 범주화 외부의 세계신호가 특수가치-범주기억에 의해, 욕망에 의해서 범주화 됨
-특수가치(배고픔, 갈증, 혈당조절 등) 범주기억 형성 : 항상성 유지를 위한 정보(언어와 상관이 없다) - 언어출현 이전에 개념이 먼저 생긴다.

b.고차의식higher-order consciousness
-자기 자신의 행동이나 감정에 대해 사고하는 주체에 의한 재인이 포함된다.
-개인적인 모델을, 그리고 현재는 물론 과거, 미래의 모델을 재현한다. 현재가 연속되어 과거를 바탕으로 미래를 예측한다→self(자아의식)가 생긴다.
-직접적인 자각, 즉 감각기관, 다시 말해 감각수용체가 관계되지 않는 정신적 사건들에 대해 직접적인, 즉 비추론적이고 즉각적인 자각을 나타낸다.
-언어와 기록할 만한 주관적 삶을 가지고 있는 인간에게 직접적인 자각이 일어난다는 사실에 기반을 두고 있다.(Broca area 언어의 운동영역/ wernicke area 언어의 감각영역)
-우리는 우리가 의식하고 있다는 사실을 의식한다.

c.제럴드 에델만의 의식이론에 있어 세가지 가설
1)physics assumption 2)evolutionary assumption 3)qualia assumption

d.의식의 진화를 이해하는데 중요한 두 종류의 신경계 조직
1)brain stem과 limbic system
식욕,성욕,완료행동과 진화된 방어적 행동유형과 관계된 시스템. 일종의 가치계로서 여러 가지 다양한 신체 기관, 호르몬계, 그리고 자율신경계 등에 광범위하게 연결된다. 수면이나 성과 관계된 신체 주기 뿐만 아니라 심박률과 호흡률, 발한, 소화기능 등을 통제. 변연-뇌간시스템의 회로들이 고리모양으로 배열되어 있고, 상대적으로 느리게 반응하면 상세한 지도로 이뤄지지 않았다. 진화의 과정동안 외부세계로부터의 수많은 예기치 않은 신호들에 맞추는 게 아니라 신체에 맞춰 선택된다. 신체 기능들을 돌보기 위해 일찍이 진화했다. 그것들은 내부의 시스템이다.

2)thalamocortic system
이 시스템은 감각수용판으로부터 신호를 받아드리고 수의근에 신호를 보내는 식으로 진화했다. 시냅스연결은 평생 동안 계속되는 변화를 겪음에도 불구하고 반응이 매우 빠르다. 대뇌피질은 한조의 지도 내에 배열되어 있으며, 시상을 통해 외부 세계로부터 입력을 받아들인다. 변연-뇌간시스템과 달리 대뇌피질은 대규모의 재입력 연결로 이어져 층을 이루고 있는 국소 구조들처럼 고리를 포함하지 않는다. 다양한 감각 양식들을 통해 세계로부터 밀도 있고 빠른 일련의 신호들을 동시에 받아들이기에 적합한 구조를 갖춤. 점점 복잡해지는 운동행위와 세계의 사건들에 대한 범주화를 허용하기 위해 이 대뇌피질이 변연-뇌간체계보다 훨씬 늦게 진화 됐다. 공간은 물론 시간을 다루기 위해, 소뇌와 기저핵, 해마 등의 피질 부속 기관들은 실제운동과 기억 양쪽의 연속을 다루는 피질과 더불어 진화했다.
⇒피질이 세계의 범주화와 관계가 있고 변연-뇌간시스템이 가치와 관련이 있다면(즉 진화론적으로 선택된 생리학적 유형들에 대해 조정을 가하는 것과 관련이 있다면) 학습은 가치라는 배경위에서 범주화가 가치를 만족시키는 행위에 적응적 변화를 낳게 하는 수단으로서 간주될 수도 있다.

e.피질부속기관

연속기관. 뇌는 시간 조정, 연속 운동, 기억 확립과 관련되는 소뇌와 기저핵과 해마와 같은 구조를 포함한다. 그것들은 대뇌피질과 밀접히 관련되는데, 대뇌피질은 전면적 지도화에 의해 수행되는 종류의 상호 연관과 범주화를 수행한다.

f.개념적 가치-범주 기억을 조정해 주는 피질계와 모든 감각에 걸쳐 한창 진행 중인 지각 범주화를 조정해 주는 시상피질계 사이의 재입력 연결의 기능으로부터 상호연관적 장면이 생겨난다.

g.전두엽-비교, 예측, 판단/두정엽-공간지각/측두엽-종합적 기억

편도-감정, 분노, 공포

h.해마에서의 상관관계 : 감각영역의 정보가 해마,편도체, Papez circuit를 거쳐 기억 형성, 그 기억과 내부의 본능적, 생존을 위한 욕구와의 상관관계를 말함.

전면적 지도화 

 

2.인지와 감정 프로세스
a.primary sensory area(V1일차시각영역, S1일차체감각영역, A1일차청각영역)에서 감각 정보들이 VA, SA, AA 연합영역으로 통합, 고등동물로 올수록 연합영역이 커진다. 측두엽 내측에 있는 다중감각영역(MA)에서 모두 통합 - 기억의 거대한 호수(모든 감각영역의 정보가 모인다. ex 한 사람을 전체로 인식하게된다.)

b.MA에서 모인 정보는 Papez circuit 또는 편도체(감정, 분노, 공포를 프로세스)로 전달-감정에 물든 기억

c.감정에 물든 기억이 전전두엽(PF; 비교, 예측, 판단)전달

d.전전두엽(PF)에서 보완운동영역(SMA), 전운동영역(PM)으로 전달 → M1일차운동영역에서 신경펄스가 척수를 타고 운동정보 전달 

e.또는 Papez circuit에서 감정이 묻어난 기억이 다시 SA, AA, VA(MA)로 순환-현재 정보와 기억된 정보가 loop를 이룬다. 현재정보와 기억된 정보를 전전두엽에서 비교, 판단, 예측
→M1까지 가기전에 SMA와 PM에서 운동 출력에 대한 이중 보호, why? brain은 운동을 위해 존재, 생존을 위해 잘 운동하려고, 인간의 모든 행위는 운동출력이다. 타인과의 소통이 운동출력 없이는 이루어 질 수 없다.

f.범주화 - 내부신호로 인해 욕구에 맞추어 세계신호를 받아들인다.
감각의 범주화=지각의 범주화 / 다시 재범주화=개념의 범주화(언어와 무관)

동물 내부에서 생존을 위한 가치정보에 의해 외부정보가 mapping 된다.(해마에서의 상관관계) mapping된 정보만이 생물학적 의미를 가진다. mapping된 정보가 전두엽, 두정엽, 측두엽을 통해 가치에 물든 범주기억을 형성

g.먼저 사과를 망막에서 감지 → 시상의 외측슬상체(cf 청각은 내측슬상체) → V1,V2,V3,V4에 와서야 사과라는 것이 의식에 떠오른다 → PIT, AIT(측두엽, 다중감각연합영역MA) → PF, PMA, M1→ brain한가운데를 거쳐 척수를 타고 손을 움직이게 한다.

3.대뇌신피질 6개층으로 되어있다(뉴런의 분류) 

4.인식과 감정 Process

a.인식작용(cognitive 연합연역까지 가야) : 五蘊의 想-보는 것, 감정이 묻어있지 않다.
편도체, 해마를 거쳐야 감정이 묻는다 : 五蘊의 識 감정에 물든 정보가 기억이 된다.
전운동영역 PM : 五蘊의 行(의지적 충동력)
감정에 물들었다는 것이 판단한다는 것, 감정이 판단의 근거, 감정은 움직이게 한다.
e motion → 밖으로 표출된 감정. 
감정은 공포등을 매개로 편도체에서 만들어져 전전두엽을 통해 표출.

b.상호 연관된 생각들이 맥락 하에서 응집력있게 하나의 장면을 만들어낸다. 만약 장면이 맥락이 없고 그러한 생각으로 상황에 관련 없이 행동하면 - 이상하다.

c.VA, SA, AA에서 전전두엽으로 신호를 보낸다.
⇒작업기억(Walking memory)를 형성, Walking memory=의식

  

5.감정과 편도

 

 

 

 

 

긴박한 상황의 경우(비교, 판단하지 않는다.-전전두엽을 거치지 않는다.)
MA에서 편도체, 변연계 거쳐 a.전전두엽으로 안가고 바로 운동출력 
                             b.기억(평생 지워지지 않는 기억) 
                             c.내장반응
긴박한 상황의 경우(비교, 판단하지 않는다.-전전두엽을 거치지 않는다.)
MA에서 편도체, 변연계 거쳐 a.전전두엽으로 안가고 바로 운동출력 
                             b.기억(평생 지워지지 않는 기억) 
                             c.내장반응

제 4 강 신 경 세 포

제 4 강  신 경 세 포

생명은 하나의 주제에 대한 다양한 변주곡이다.

1.식물→빛→화학에너지(탄수화물)

  동물→빛→전압펄스(시각), 볼 수 있다.(특히 먹잇감을 보고 이동한다.)

  뉴런은 본질적으로 하나의 배터리이다.(이나스)

-세포의 운동은 세포내 단백질사슬에 의해 이루어진다 → 미오닉운동

-단세포가 갖고 있는 박동성 율동성 운동이, 여러 세포들이 모여 동일한 주파수로 거시적인 움직임이 이루어질 때(예컨대 근육의 운동) 신경계의 중앙집중식 제어가 생겨나면서 척추동물이 생겨난다.

결국 단세포의 운동성이 중앙집중화되는 과정이 운동의 진화론적 내면화이다.

⇒ 운동이 진화적으로 내면화된 것이 우리의 사고이다.(이나스)

2.신경세포는 진핵세포

-세포막이 연장될 수 있다.

-생명현상은 세포막에서 일어난다.

-신경세포의 경우 세포막연접부위인 시냅스를 통해 신경전달(전압펄스)에 의해 수상돌기 끝으로 전기가 전달되면 Ca(칼슘)이 유입된다. 축색말단에서 Ca⁺⁺-농도차가 안팎으로 10⁴배-안으로 들어오면서 신경전달물질을 싸고 있는 소포체가 막으로 이동하여 exocitosis통해 세포막 밖으로 신경전달물질 분출, 시냅스후이온채널에 신경전달물질이 접합되면  Na⁺이온채널이 활성화되면서 Na⁺이온 유입, 전압의 변위가 발생한다(세포내가 외보다 전압이 낮다-70mV =>임계치-55mV)

시냅스간격 20nm(200Å)

한개의 신경세포에서 수천개~2만개의 시냅스 존재

대뇌 피질에 신경세포 160억개(대략 100억×10,000개의 시냅스)

3.학습의 정의

-뇌에서 이루어지는 시냅스 활성의 변화에 따른 뉴런간 네트워킹이다. 즉 신경망의 구성

-기준 ; Control --> 습관화(한쪽으로만 생각) --> 민감화(동일한 자극에 대해 쉽게 흥분)

-학습할수록 시냅스 형태의 변화가 온다. 즉 시냅스 형태의 변화는 기억, 감정, 생각의 변화에 따라 달라진다.

-학습의 결과 spine이 성장

4.세포간 신호전달체계

a.호르몬-확산 시스템, 속도가 매우 느리다
b.세포 간 전용선 = 무수신경(피복이 없다)
-밖으로 전류가 빠져나가므로 속도가 느림.
-감정이나 느린 통증을 전달한다.
c.유수신경 : 첫부분은 hill로 수초화되어 있지 않다.
-지방질로 된 수초화로 인해 신호의 점핑이 발생하여 속도가 매우 빠르다.
-척추동물의 운동, 지각신경과 부교감신경 등

5.두뇌의 수초화 단계

a.0~1세 ; 척수, 뇌간, 소뇌의 수초화 진행

b.0세 ~ 20세 ; 대뇌의 수초화 진행

c.20세 이후부터 전전두역(종합적 판단, 예측능력)의 수초화 진행

두정연합, 측두연합도 매우 활발해짐.

d.감각영역, 운동영역 수초화된 이후 '연합영역'의 수초화가 이루어진다.

6. 인간은 움직이는 능력을 마음껏 즐긴다.

a.동물은 운동 한다 - 환경이 허락하는 범위 안에서만, 생존을 위해서만 운동

b.사람은 잘 운동 한다 - 능숙하게, 창조적으로 운동.

c.연합영역에서 수초화가 천천히 이루어지면서 perceptual memory와 executive memory    가 서로 만나면서 궁극적으로 운동을 잘 할 수 있게 만든다.

7. 단세포의 본질적인 harmonic한 율동, 운동성 → 세포간의 gap junction을 통해 동시적으로 표출 → 척추의 시스템을 통해 전기적 운동으로 내면화 → 인간 brain으로 올라간다.

a.후각:등쪽 감각신경이 올라간다 ; 인식작용 → 두뇌고랑의 후부위

b.전각:복부쪽 운동신경이 내려간다 ; 실행작용 → 두뇌고랑의 전부위

c.연합영역에 의해 두뇌의 감각과 운동이 통합되고, 감각과 운동의 유동성이 극대화된다

제 3 강 진 핵 생 물

제 3 강  진 핵 생 물

1.생물학적 뇌 이해

-신경세포 / 이온채널 / 신경계의 진화 / 신경의 발생 / 감각입력과 운동출력 / 유아기의 뇌 / 청소년기의 뇌 / 신경전달물질 / 감각기관의 진화 / 운동시스템 / 감정 / 작업기억 / 주의집중 / 일차의식 / 고차의식 / 언어 / 자폐증 / 감각질 / 자아의식 / 신념기억과 학습기억 / 꿈의 생성 / 자각몽 / 신경경제학 / 신경신학 / 세계상의 출현

-생각의 출현을 알기 위해 신경시스템을 이해해야하고 결국 신경세포부터 시작(시냅스, 이온채널, 신경전달물질, 유전자 등 )

2.생명은 하나의 주제에 다양한 변주곡이다. - Richard Dawkins

-하나의 주제 central dogma : DNA→RNA→단백질(의 3차원입체구조)
-생명현상은 대부분 효소를 매개로 하고 효소는 거의 단백질로 되어있다.

진정세균류 ⇒ 6억년 ⇒ 진핵세포 ⇒ 20억년 ⇒ 다세포생물
캄브리아기의 대폭발(5억4천만년 전)이후 다양한 생물 출현 - homeo box

3.homeo box
a.Homeotic genes-호메오 유전자
대개는 몸의 축을 형성하는 유전자와 신체분절을 형성하는 유전자의 단백질산물들은 다음에 발현될 유전자를 결정을 하며, 이러한 유전인자들을 호메오 유전자라고 한다. 이것들은 차례로 각 분절이 몸의 어떤 부분이 될 것이지를 결정하게 된다. 호메오 유전자라는 것들은 몸의 형태의 발달을 조절하는 다른 유전자를 조절하는 총사령탑

b.Homeobox-호메오박스
위에서 설명드린 호메오유전자에 존재하는 공통적인 염기서열로 이것들과 거의 유사 형태의 염기서열이 효모, 식물, 지렁이, 닭, 쥐, 사람등을 포함하여 거의 모든 진핵생물에서 발견되었는데 이 염기서열을 호메오박스라고 한다. 줄여서 Hox.

초파리의 염색체 상에 있는 유전자와 생쥐의 4개의 염색체 상에 있는 유전자의 순서가 같으면서, 나중에는 몸의 형성 부위도 같아진다. 이런 유사발생은 지시하고는 유전자 대부분의 염기서열이 생명이 나타나기 시작하면서 매우 일찍 나타났으며, 진핵생물이 외부 환경을 극복 하고선 진화하는 동안 변하지 않고 잘 보존된 것을 나타낸다.

4.생물영역 3 Domain

진정세균Bacteria(단세포생물/세포내 소기관이 없다/DNA가 세포질 속에 노출되어 있다/세포벽이 단단하다-세포변형이 힘들다)

고세균Archaea(고온지역, 화산분출구 등에 존재, 진핵생물에 가깝다.)

진핵생물Eukarya(진정세균에 비해 10배~100배이상 크다/세포내 소기관 존재/DNA가 핵내에 보호/세포벽의 다양한 변형이 가능-세포내 골격이 존재(운동성, 유사분열, 세포이동-세포의 운동성이 척수신경을 통해 내면화된 것이 이나스가 말한 생각이다))

  -동물, 식물, 균류

  -척색동물문의 척추동물아문에 어류, 양서류, 파충류, 조류, 포유류 속해 있다.

(예전에는 5Kingdom - animal, plant, moneria, protesta(원생생물), fungi kingdom으로 분류)

-진정세균과 고세균을 함께 원핵생물이라고 한다.

-원핵생물에서 진핵생물로의 진화과정을 밝힌 것 → 세포공생설(린마굴구스)

Diplomonads 
Parabasalids
Euglenozoans-Euglenoids 
                     Kinetoplastids 
Alveolates-Ciliates 
                  Dinoflagellates 
                  Apicomplexans 
Stramenopiles-Oomycetes
                        Diatoms 
                     Brown algae 
Red algae 
                                                                                      Green algae and Plants 
                                                                                                           -Chlorophyta 
                                                                                                   other green algae 
                                                                                                            PLANTS 

                                                                                      Opisthokonts-FUNGI 
                                                                                                           ANIMALS 
                                                                                                     Choanoflagellates

원핵세포가 진핵세포로 진화해오면서 가장 큰변화가 세포내 골격이 생기고 그로인해 세포막의 다양한 변형이 가능해짐

4.세포막

-인지질구조, 대부분의 생화학적반응은 막에서 일어난다.(친수성 머리와 소수성 꼬리로 이루어져 있다.-이중막)

-단백질채널(이온채널)에서 생화학적작용가 일어난다.

ex) 당뇨병, 독사에 물려 마비된다든지, 신경전달과정 등등

 

5.The Evolution of the Three Domains

(peptidoglycan - 세균의 세포벽을 이루는 구성성분의 하나. 아미노당과 몇가지 아미노산으로 가로세로로 엮여서 세포벽의 골격을 형성한다. 그람 양성균에서 더 두껍게 존재하고, 그람 음성균의 경우에는 바깥세포막의 안쪽에 존재한다. ) 
 

(domain 간의 유전자 전이 - 생명종의 다양성이 폭발적으로 늘어난다.)

6.생명전체역사에 있어 가장 중요한 것 3가지

a.생명출현
b.지구대기에 산소의 농축 
  solar system 내에 오직 지구에만 대기 중에 산소가 존재 
  : 생명체의 탄소동화작용의 결과
태양계 외곽의 운석충돌에 의해 지구형성, 초기에는 용융상태의 고온에서 서서히 식으면    서 대양형성→35억년 전에 남조류(시아노박테리아/stromatolite)에 의한 탄소동화작용 시작, 산소분출 → 지구표면의 철과 결합 → 산화철이 대양에 층상으로 누적(철강산지, 대륙형성) → 더 많은 산소가 대기 중에 농축 → 혐기성 박테리아들이 산소가 없는 곳으로 피해 동물내장으로

25억년 전부터 산소농축

c.진핵생물의 출현

7.스트로마톨라이트 [stromatolite]

시아노박테리아를 비롯한 생물의 광합성을 발견할 수 있는 층 모양의 줄무늬가 있는 암석이다. 시아노박테리아는 오늘날 남조류로 추정된다. 스트로마톨라이트는 성장속도가 매우 느리기 때문에 지구 생명의 근원과 탄생의 역사를 밝힐 수 있는 열쇠로 알려져 있다. 오스트레일리아의 샤크만에 있는 하메린풀에서 스트로마톨라이트가 활동하는 모습을 볼 수 있다.

원시의 대기는 생물이 살기 어려운 상태이었다. 그러나 생물의 광합성 작용이 일어나면서 산소가 생겨났다. 이렇게 광합성을 한 원핵 미생물이 시아노박테리아이다. 이는 오늘날 남조류(남조식물)로 추정된다. 시아노박테리아를 비롯한 생물의 광합성 활동으로 스트로마톨라이트가 생기는데, 여기에는 2가지 방법이 있다.

첫번째 방법은 시아노박테리아의 표면에 형성되는 점질층에 물 속의 부유물이 달라붙는 것이다. 어떤 종의 시아노박테리아의 표면은 를 비롯한 점성물질로 된 층으로 둘러싸여 있다. 스트로마톨라이트를 형성하는 시아노박테리아는 대체로 이 점성물질로 둘러싸여 있다. 물 속에 떠다니는 모래나 진흙의 등과 같은 여러 부유물이 시아노박테리아의 점성물질에 달라붙어 고정된다. 그 결과 표면이 암석 모양의 물질로 덮이는 것이다. 다당류미립자

두번째 방법은 광합성에 의한 탄산칼슘(석회)화 현상이다. 여러 가지 이유로 물 속에는 탄산칼슘이 침전된다. 시아노박테리아의 표면에서 광합성에 의하여 이산화탄소가 흡수되면 부분적으로 알칼리쪽으로 기운다. 거기에 거의 포화상태가 된 탄산칼슘이 결정이 되어 표면에 달라붙고 퇴적해 나간다. 또 점성물질의 표면에 작은 탄산칼슘 미립자가 달라붙고, 그것이 핵이 되어 주변에 있는 탄산칼슘이 결정이 되어 분리되는 것을 촉진한다. 이로써 시아노박테리아의 콜로니 전체가 탄산칼슘으로 덮인다. 시아노박테리아는 빛을 향하여 자라는 성질이 있어서, 이렇게 형성되는 퇴적층보다 언제나 위쪽에 존재한다. 이러한 과정이 광합성 활동이 활발한 낮과 활발하지 않는 밤에 되풀이됨으로써 층 모양의 무늬가 생기게 되는 것이다. 더욱이 이 줄무늬는 계절에 의한 태양의 기울기 차이나 낮과 밤의 길이 차이를 반영하여 마치 나무의 나이테와 같은 주기를 그리고 있다.

스트로마톨라이트의 성장속도는 느리다. 약 100여 년에 걸쳐서 수㎝, 즉 연간 1㎜ 이하 밖에 성장하지 않는다고 한다. 따라서 흔히 볼 수 있는 지름 50∼100㎝의 스트로마톨라이트는 1000여 년 이상이 지나면서 형성된 것이다. 주로 20∼10억 년 이상된 지층에서 발견되며, 스트로마톨라이트는 지구 생명의 근원과 탄생의 역사를 밝힐 수 있는 열쇠로 알려져 있다. 오늘날 오스트레일리아의 샤크만(灣)에 있는 하메린풀에서 스트로마톨라이트가 활동하는 모습을 볼 수 있다.

8.생명의 역사(생명최초의 30억년, 앤드류 놀)

: 5억4천만년전 캄브리아기 대폭발-생명의 다양화

현생이언	신생대	제4기 제3기		5억4천만년  10억년  25억년  40억년  45억년	현생이언		· ←코루이칸 ←더우산퉈 ←그레이트 월 ←컨플린트 ←와리우나(원핵생물) ←퇴적암 ←대륙지각
	중생대	백악기 쥐라기			원생이언	신원생대 중원생대 고원생대
		트라이아이스기 페틀기			시생이언 (이언:긴시간)
		석탄기 데본기
	고생대	실루아기
		오르도비스기
		캄브리아기

-시생이언기엔 원핵생물(진정세균과 고세균)

9.원핵생물 인터뷰 : 우리 관점에서 생물들을 보면, 당신네 진핵생물들은 곧 그런 젠체하는 태도를 버릴 것이다. 당신네 두발 유인원들, 꼬리 잘린 나무땃쥐, 물기가 빠진 육기어류, 척추를 가진 벌레들, 혹스유전자를 늘린 해면동물들, 한꺼번에 무더기로 등장한 것들, 진핵생물들, 단조롭고 비좁은 영역에 옹기종기 모인 거의 구별되지 않은 존재들은 세균들의 표면에 있는 변덕스러운 거품에 다름 아니다. 당신들을 이루는 세포들 자체가 우리 세균들이 10억년 전에 발견한 낡은 기술들을 똑같이 재현하는 세균 군체들이기 때문이다. 우리는 당신들이 오기 전부터 여기에 있었고, 당신들이 떠난 뒤에도 여기에 남을 것이다.

제 2 강 세 포 의 출 현

제 2 강  세 포 의  출 현

1. 생명의 역사 35억년, 지구의 역사 45억년

2. 세포공생설
진정세균류 ⇒ 6억년 ⇒ 진핵세포 ⇒ 20억년 ⇒ 다세포생물

 

 

 

 

 

 

세포공생설 모식도

-세포내소기관 특히 미토콘드리아, 엽록체는 원래 독립된 생명체였으나 큰 아메바성 세포에 잡아먹힌 체로 공생관계를 유지하다가 하나의 생명체가 되는데 6억년.

-진핵세포 : 핵막으로 쌓인 핵을 가진 세포로 한개 이상의 염색체를 가지고 있고 유사분열을 한다. 세균, 남조류 이외의 모든 동식물 세포가 속한다.(원핵생물은 핵막이 없이 세포질속에 그냥 방치되어있다)

-다세포생물
하나. 군체 -ex)해파리가 생존을 위해 환경에 적응하여 각각의 해파리가 붙어 군체가 되어 한 생명체로 살아간다. 환경이 나아지면 다시 독립되어 살아간다. 지구상에서 가장 긴  생명체가 군체
둘. 다세포 동식물 - 다세포가 한 개체에 유전적으로 동일.

세포간의 communication을 위해 신경세포의 발달 → 다세포동물의 특징

   단세포의 자율성 포기, 함께 죽는다. 
   좌우대칭 생명체 출현

3. 동물의 대칭
하나. 방사대칭 - 해파리, 불가사리(방향성이 없다)
둘. 좌우대칭 - 방향성이 생긴다. 
  앞 rostral(감각기관)과 뒤 caudal(배설기관)이 생김

4. 사람도 발생과정에서 척색이 먼저 생기고 나중에 사라진다.
-척색동물문의 척추동물아문

5. 신경시스템의 출현

-초기원시유기체(해면동물) : 하나의 세포가 감각입력과 운동출력을 하나의 세포가 담당
-좀더 진화된 원시유기체(히드라같은 강장동물) : 감각입력과 운동춣력을 담당하는 세포가 따로 분화됨
-더 진화된 유기체 : 감각세포(수용기)와 효과기를 연결시켜주는 신경세포가 출현. 그러한 신경세포가 모아지는 형태로 진화되어 척추동물이 출현함.
-세포하나하나는 운동성을 갖고 있다. 미오신과 액틴이란 단백질에 의해 여러 세포들이 하모니를 이루게 되고 이 하모니를 척수에 연계하게 되고 미오닉운동이 통합되어 척수를 통한 전기적자극으로 뇌와 연계되면서 밖의 움직임이 의식의 출현과 연관됨.(시상과 대뇌피질간 40Hz의 Harmony가 곧 의식이다)
생각은 진화적으로 내면화된 움직임이다.(e-motion(e=out))-이나스

-멍게는 척색동물
유충일때 nerve cord가 있다. 운동을 해야 하기에 척색이 있다.
성충이 되면 자발적 움직임을 포기하여 척수를 소화시킨다.(움직일 필요가 없기에)

-동물=움직이는 존재 / 뇌=움직임을 가져다 주는 기관
-산만신경계 히드라
-감각,운동,신경세포의 분화발생

6. 그것이 바로 그것이다.
心生滅門   생각 ⇔ 운동
心眞如門   전기현상 ⇔ 자기현상(맥스웰방정식) 
           물질     ⇔ 에너지(특수상대성이론 / E=mc²) 
           에너지   ⇔ 시공간곡률(1916년 일반상대성이론 /     
                          아인슈타인 중력장 방정식 R^μν - 1/2g^μνR = 8πG/c^4․․T^μν)

7. 신경세포
신경세포체 / 축삭돌기(출력) / 수상돌기dendrite(입력)
-한개 신경세포에 있어 수상돌기의 연접 부위, 수천개~일만개(hippocampus의 경우, 신생아의 경우 더 많을 수 있다. 학습을 할수록 늘어난다.)
-시냅스 간격 - 수십nm 
-연접부위에서 신경전달물질이 분출, 흡수하는 과정이 통합되어 우리의 의식, 기억. 사고작용이 된다.

8. 신경시스템의 가장 큰 역할
-다양한 입력을 받아들여 외부환경에 적당한 출력을 내보내는 것
자율신경계의 움직임 / 리듬이 가장 중요(율동, 원초적 출력) / 주의,집중 / Gross motor 주의집중의 기본 / fine motor movement(손가락움직임)

추체로(pyramidal tract) - fine motor movement 관장한다.
somatic nerve system의 중추전도로 중 하나로 수의운동을 관장, 포유류의 중추신경