생명과학 생명에 대한 과학적 탐구

1. 생명이란 무엇일까요?

생명과학을 생명에 대한 과학적 탐구로 정의하면 그 다음은 생명이란 무엇인가? 라는 당연한 질문을 하게됩니다. 아무리 어린 아이들도 개미나 꽃은 살아 있고 바위나 자동차는 살아 있지 않다는 것을 알고 있다. 그러나 생명이라는 현상을 한 문장으로 정의 하는것은 불가능하며 우리는 살아 있는 조재들의 행동으로 생명에 대한 인식을 할 수 있다. 생명과 연관된 특성과 과정들에 대해 탐색하고 있다. 모든 생물은 식물 사람에 이르기까지 생명의 구조와 기능의 단위로 세포로 구성된다. 생명현상은 세포수준에서 출연한다. 즉 하나의 세포는 내부 환경을 조절할 수 있으며 에너지를 받아 들이고 사용하며 환경에 반응한다. 새로운 세포를 만들 수 있는 세포의 능력은 모든 생식이 기본이 되며 다 세포 생물의 성장과 보수를 위한 기본이 된다. 하나의 세포는 복잡한 식물이나 동물의 일부분이 되기도 하며 그 자체만으로 하나의 생물이 될 수도 있다. 실제 지구에는 다제표 생물보다 박테리아와 같은 단세포 생물이 훨씬 더 많이 있다. 살아 잇느 ㄴ생물의 세계는 생물학자들이 생명의 다양성을 어떻게 체계화 하는지에 대해서 탐색해 보고자 한다. 

2. 생물학자는 다양한 생물을 세 영역으로 나눈다.

다양성은 생명의 특징이다. 생물학자들은 지구의 오랜 역사 동안 등장한 다양한 생물들과 현존한는 생물을 이해하기 위해서 다양한 생물들을 여러 집단으로 나누고 체계적으로 조직화 한다. 생물의 독특한 각각의 형태를 생물 종이라 부르고 생물 종의 과학적 이름을 두 부분으로 구성하여 이탤릭체로 표시한다.생물 종을 표시하는 이름의 첫번째 부분은 속의 이름이고 두번째 부분은 그 속에 포함된 특정한 생물 종의 이름이다. 예를 들어, 우리의 종의 이름은 현명한 사람이하는 의미인 호모사피엔스이다. 생물학자들은 지금까지 약 180만 종의 생물의 이름을 붙였으며 전체 생물 종의 수는 약 천만종에서 일억조이 사이일 것으로 추정된다. 우리는 같은 무리로 나눈 집단 안에 매우 다른 생물 종들도 포함되어 있다는 것을 알고 있다. 그러나 그럼에도 불구하고 사람들은 뱀이나 나비처럼 다양한 사물들을 비슷한 사물을 공유하고 있는 정도에 따라서 같은 무리로 분류 하는 경향이 있다. 그리고 우리는 종종 뱀을 포함하는 파충류나 나비를 포함하는 곤충과 같은 비슷한 특성을 가진 무리를 조금 더 넓은 범위의 분류단위로 나누기도 한다. 생물 종의 이름을 붙이고 분류해서 전점 더 큰 생물 분류 체계인 속, 과, 목, 강, 문, 계,로 정렬해 나가는 생물학적 가지를 분류학 이라고 한다. 분류학의 목표는 분류체계의 생물들의 진화적 역사와 연관성을 반영하는 것이다. 역사적으로 생물학자들은 모든 생물을 5계로 나누었다,  그러나 디엔에이 서열을 비교하는 것과 같은 진화적 연관성에 근거하여 접근하는 새로운 분류 방법에 의해서 생물계의 수과 구분하는 경계가 재평가 되고 있다. 이에 대한 논의는 여전히 계속되고 있지만 대부분의 생물하가들은 여러계로 구성된 계의 상위단계를 영역이라는 중요한 세영역인 박테리아영역, 고세균영역, 진핵생물영역을 대표한다.박테리아 영역과 고세균 영역은 상대적으로 단순한 세포로 구성되어 있으며 현미경으로 볼 수 있다. 여러분은 아마 매우 다양하고 널리 분포해 있는 박테리아 집단과 가장 친숙할 것이다, 고세균에 속하는 많은 구성원들은 사해나 끓는 온천과 같은 지구의 극한 환경에서 서식하고 있다. 박테리아와 고세균을 보면 막대모양과 둥근 모양은 하나의 세포이다 . 전자현미경으로 확대하여 찍은 사진이고 가장자리에 표시되어 있는 숫자는 이미지를 확대한 배율을 나타내기도 한다. 조금더 복잡한 세포로 구성된 모든 진핵생물들이 진핵생물영역에 포함된다. 연못물 한 방울에서 발견할 수 있는 다양한 원생생물을 볼 수 있다. 생물학자들은 원생생물의 진화적 연관성을 반영하여 분류하기 위한 시도를 계속하고 있다. 진핵생물영역에 속하는 나머지 세 집단은 영양방식에 의해서 부분적으로 구분할 수 있다. 식물이 속해 있는 식물계는 광합성을 하여 식량을 생산한다. 미국의 토착종인 파인애플과의 열대 식물인 브로멜리아드는 버섯으로 대표되는 곰팡이계의 구성원들은 대부분 유기화합물을 분해해서 영양분을 흡수한다. 동물은 다른 생물들을 섭취해서 식량을 얻는다. 생물학자들이 생물의 다양성과 복잡성에 대해서 이해하는 또 다른 방법은 현미경 수준인 세포에서부터 지구 전체 규모에 이르기까지 생명의 구성체계화하는 것이다. 다음 절에서는 이러한 구성체계들을 관통하는 시각적 여행을 뻐나 보기로 하자.

3. 생명의 구성체계에서는 각 단계마다 새로운 특서이 나타난다.

생물하갖들은 세포에 들어 있는 분자에서부터 생물권전체에 이르기 까지 매우 광범위한 영역에서 생명에 대해 연구한다. 생물학자들은 광범위한 생며의 영역들을 체계적인 일련의 구조들로 나눈다. 생명의 구성체계들을 따라서 시각적인 여행을 떠나기 위해서 플로리다의 맹그로브 습지를 예를 들어서 찾아 봅시다. 생물학자들은 생명의 구성 성분들과 성분들 사이에 상호작용 그리고 생명을 구성하고 있는 구성체계들 사이의 상화 연관서에 대해 탐험하기 위하여 종종 생명의 구성체계들 주에 특정한 하나의 단계나 몇개의 단계에 초점을 맞추어서 자연세계에 대해 연구한다. 생물권까지 상위단계를 향하여 반대 방향으로 움직인다면 하위단계에서는 나타나지 않았던 새로운 특성이 각 단계의 상위단계에서 나타나는 것을 발견하게 될 것이다. 이러한 창발적 특성은 각 단계를 구성하고 있는 구성성분들의 특별한 배역과 상호작용에 의해 나타난다. 신경세포의 배열과 연결에 의해 물고기의 뇌에서 꼬리까지 신경신호가 전달된다. 그리고 물고기의 움직임은 물고기의 신경계, 근육계, 뼈대계의 상호작용과 상호연관에 의해서 나타나는 창발적 특성이다.