궁금했어, 생명과학

궁금했어, 생명 과학 ㅣ 사이언스 틴스 7
윤상석 지음, 김민정 그림 / 나무생각 / 2021년 3월

생명이란 아주 신비롭고도 놀라운 존재이다.
아무리 파헤쳐도 알 수 없는 미지의 것이 남아 있는 영역이다.
어떻게 해서 살아 움직이는 생명체가 탄생했는지에 대해서부터 생물 진화의 미래까지 다루고 있는 생명 과학 관련 도서를 읽었다.
궁금했어, 생명 과학은 우리가 궁금해하는 생명에 대한 다양한 이야기를 담고 있다.
앞으로 밝혀져야 할 내용이 훨씬 더 많지만 이때까지 알아낸 생명의 놀랍고도 신비로운 세계에 대해서 일목요연하게 정리가 잘 되어 있어서 흥미롭게 읽었다.
우선 생명이 무엇인가에 대해서 알아보며 지구의 생물들, 생명의 기원과 발전, 그리고 진화, 유전의 비밀, 과학에서 생명을 이용하는 방법 등이 나와 있다.
자연에 존재하는 원소는 90가지인데 생명체를 구성하는 주 원소는 여섯 가지에 불과하며, 산소, 탄소, 수소, 질소, 칼륨, 인이 그것이다.
단 여섯 종류의 원소가 결합해서 생명이라는 기능을 가진다는 게 놀랍지 않은가!
지구상에는 수많은 생물들이 살고 있는데 이들의 공통점은 자극에 반응하고 외부에서 영양소를 얻으며 자신을 닮은 자손을 늘려가고 생명 활동이 일어나는 가장 작은 단위인 세포로 이루어졌다는 것이다.
많은 생물의 종류를 구분하고 이름 붙이는 분류학의 아버지로 칼 폰 린네를 꼽는데 그는 생물을 계, 문, 강, 목, 과, 속, 종으로 나누었다.
린네가 세운 생물 분류 체계 중 가장 큰 분류 개념인 계에는 식물계와 동물계만 있었는데 현재는 식물계, 동물계, 균계, 원핵생물계, 원생생물계로 나눈다.
요즘 아이가 과학 시간에 균류와 원생생물 등에 대해서 배우고 있어서 관심을 가지고 읽었다.
이러한 분류는 엄마가 오래전에 배웠던 과학 지식과는 달라서 역시 과학 분야는 새롭게 밝혀지는 내용에 따라 지속적으로 공부를 해야 한다는 걸 느꼈다.
원핵생물계는 지구에서 가장 오래된 생물 무리로, 단세포 생물이며, 세포 안에 핵막이 없는 원시적인 핵을 가지고 있는 대장균, 유산균, 결핵균 등의 각종 세균이 이에 해당한다.
원생생물계는 세포 안에 핵막이 있는 진핵생물 중 가장 단순한 종류로, 짚신벌레, 아메바, 유글레나, 녹조류, 홍조류, 갈조류, 규조류 등이 해당한다.
균계는 주로 식물이나 동물에 붙어살면서 영양분을 얻는 방식으로 기생 또는 공생을 하는 버섯, 곰팡이, 효모 등이 속한다.
식물계는 크게 꽃이 피는 속씨식물과 겉씨식물, 꽃이 피지 않는 양치식물(고사리류)과 선태식물(이끼류)로 나뉘며 속씨식물은 외떡잎식물과 쌍떡잎식물로 분류된다.
동물계는 크게 무척추동물과 척추동물로 나뉘며 무척추동물에는 극피동물(불가사리 등), 절지동물(거미, 게 등), 환형동물(지렁이, 거머리 등), 연체동물(오징어, 문어 등), 편형동물(기생충 등), 강장동물(해파리, 산호류)이 있으며 척추동물에는 변온동물인 어류, 양서류, 파충류와 정온동물인 조류와 포유류가 있다.
생명이 어떻게 시작되었는지는 외계에서 온 유기물에서 유래했다는 등 여러 가지 설이 분분한데 요즘 새롭게 떠오르는 가설은 열수 분출공 생명 기원설이다.
열수 분출공에서 뿜어 나오는 뜨거운 바닷물에 많이 들어 있는 황화수소 성분으로 태양빛 없이도 유기물을 합성해서 생태계가 만들어졌다는 것이다.
지구 최초의 생명체가 무엇인지는 정확하게 알 수 없지만 과학자들의 추측으로는 단세포 생물인 원핵생물이라고 한다.
당시 산소는 생물에게 해로운 물질이었는데 광합성을 통해 스스로 영양분을 만들 수 있는 생물로 진화하면서 산소 호흡에 적응하게 되었고 무산소 호흡보다 더 많은 에너지를 얻을 수 있어서 더욱 다양한 생명체가 출현하게 되었단다.
덩치가 커진 진핵생물은 단순한 세포분열 대신 유성 생식을 시작하면서 다양한 유전자 조합으로 진화 속도가 빨라졌으며 여러 개의 진핵생물이 뭉쳐서 다세포 생물로 발전했다.
오늘날 생명의 진화에 대해서는 여러 가지 학설을 종합해서 설명하고 있는데 예를 들면 같은 종류의 생물이 서로 다른 환경에서 돌연변이를 일으킨 다음 자연선택을 통해 환경에 맞는 모양이나 성질을 가진 것만 남게 되고 이러한 과정을 오랫동안 거치게 되면 서로 다른 유전자의 변화가 쌓여 서로 완전히 다른 종이 된다는 식이다.
처음으로 유전에 대해 과학적으로 접근한 사람은 오스트리아 수도사 그레고어 멘델로, 완두콩 재배를 통해 우열의 법칙, 분리의 법칙, 독립의 법칙을 발견했다.
독일의 과학자 바이스만은 세포 연구를 통해 체세포 속 염색체가 유전 정보를 운반한다는 사실을 알아냈고 토머스 모건이 초파리 돌연변이 연구를 통해 유전자를 발견했다.
미국의 세균학자 오즈월드 에이버리가 DNA가 유전물질이라는 걸 밝혀냈으며 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 이중나선으로 된 DNA의 구조를 알아냈다.
생명 현상을 다루는 기술인 생명 공학 중 오늘날 가장 주목받는 기술은 유전자를 다루는 유전 공학이다.
유전자 재조합 기술로 유전자 변형 농작물(GMO)가 만들어졌고 줄기세포를 이용한 다양한 의학 기술 개발이 진행 중이며 다양한 동물의 복제 연구가 활발하게 진행되었다.
2010년에는 크레이크 벤터가 인공적으로 합성된 DNA를 유전 정보로 갖는 인공 세균 개발에 성공했고 인공 생명을 만들기 위한 연구가 진행 중이다.
세포 안에서 일어나는 수많은 현상과 세포 관련 실험 결과를 컴퓨터 데이터로 만들고 이 데이터를 이용해 진짜 세포처럼 반응하는 프로그램인 가상 세포도 개발되었는데 가상 세포를 이용하면 새로 개발된 약의 실험을 쉽게 할 수 있다.
또한 컴퓨터 프로그래밍 작업으로 심장과 피부 등을 3D 영상으로 설계한 후 개구리 줄기세포를 증식시켜 생체 로봇을 만들었다고 한다.
앞으로 새롭게 펼쳐질 생명 과학의 세계가 어떠할지 사뭇 기대도 되면서 인류를 위한 좋은 기술이 되었으면 하는 바람이다.

- 이 후기는 해당 출판사로부터 책을 제공받아 적었습니다.-