남형근 교수

(조선대학교 생명화학과)

【에코저널=서울】♠생물학의 현재

우리는 생물학의 황금기에 살고 있다. 현재 생물학은 의약품과 농업 부분에서 놀라운 변화를 가져왔고, 여러 사회 조직과도 밀접하게 연결돼 있다.

생물학자들은 지금까지 약 107만 종의 생물을 발견하고 연구했다. 아메바나 곰팡이, 나무 그리고 사람까지도 모두 유사한 세포로 구성돼 있으며, 모든 개체는 공통적인 화학언어로 구성된 유전물질인 DNA를 가지게 된다.

생물학의 범주는 두 가지 측면에서 볼 수 있다. 하나는 생물을 구성하는 크기의 수준에서, 그리고 다른 하나는 생물의 다양성이다.

유전적 요소인 DNA분자와 같은 미세수준으로부터 지구상의 모든 환경적 요소들을 포함하는 전체 생물권의 수준에 이르기까지 t생물학의 연구는 다양한 수준으로 진행되고 있다. 그 중 양극단의 수준인 생태계에서와 세포에서의 생물의 특성을 알아야 한다. 생물은 다른 생물체들과 무생물이 포함된 환경에서 계속적인 접촉을 하며 존재한다.

생태계는 수림이나 초원과 같은 특정 지역에서 생활에 영향을 주는 생물학적 또는 무생물학적 요소를 포함하는 생물학적 수준을 뜻하며, 에너지의 흐름, 물질의 순환과정을 통해 유지된다. 생물권은 다양하고 방대한 생태계로 구성되며 인간사회 또한 생태계의 한 부분이지만 생태계를 파괴하는 측면에서의 심각성은 매우 크다. 이를 연구하는 생태학은 생물체와 환경사이의 상호관계를 연구하는 생물학의 한 분야다.

♠세포와 DNA

세포는 생물에 필요한 모든 기능을 수행할 수 있는 가장 낮은 수준의 구조다. 모든 생물체는 세포로 구성돼 있으며, 구성하는 세포의 수에 따라서 단세포생물과 다세포 생물로 나눈다.

세포는 핵의 유무에 따라서 원핵세포와 진핵세포로 나뉜다. 원핵세포는 진핵세포보다 훨씬 단순하고 크기 또한 대체로 작은 편이다. 세균을 제외한 다른 모든 생물체들은 진핵세포로 이뤄져 있다. 진핵세포는 원핵세포와는 달리 내부의 막 구조에 의해 다양한 기능적 공간이나 세포 소기관들로 구획과되어 있는 특징을 가진다.

원핵세포와 진핵세포는 구조적인 면에서 많은 차이점이 있으나 분자수준에서는 상당한 공통점을 지닌다. 특히 모든 세포는 유전적 단위로 DNA를 사용한다. 생물개체는 에너지를 얻어 운동에 사용한다. 대부분의 생태계는 태양에너지로 유지되며, 태양에서 생태계로 유입된 에너지는 열로 방출된다.

DNA에 포함돼 있는 4종류의 화학적 언어로 나타나며. 단순한 모양과 문자로 표기할 수 있다. 하나의 유전자는 DNA에서 수백 또는 수천 개의 화학적 언어로 구성된 부분이다.

각 유전자의 정보는 모든 생물에 보편적인 4가지 화학적 언어의 특정 서열로 이뤄져 있다. 물론 세균과 인간은 다른 유전자를 가지고 있으나, 그 정보들은 모든 생물에 공통적인 화학적 언어로 되어있다. 이러한 생명의 언어는 A, G, C, T의 4개의 알파벳 문자로 나타낸다.

♠우리 생활의 생물의 다양성

다양성은 생물의 특징 중 하나다. 생물의 다양성에는 식물이 28만종, 척추동물이 약 5만종 그리고 곤충이 75만종 이상이 포함된다. 지구 전체의 생물은 약 5백만에서 3천만 종에 이를 것으로 추정하고 있다.

사람들은 생물다양성이 가지는 복잡성 때문에 비슷한 종들끼리 그룹화하려고 한다. 보통 다람쥐나 나비는 사실 종류가 굉장히 많지만 우리는 통틀어 '다람쥐'나 '나비'라고 부르며, 또한 이 그룹들은 '설치류'나 '곤충'과 같은 더 넓은 범주로 분류하기도 한다.

생물은 단순하게 동물계 또는 식물계로 나눌 수 있으나, 생물은 세 가지 영역으로 크게 나눠지며, 3개의 영역은 진성세균영역, 고세균영역. 그리고 진핵생물영역으로 구성된다. 현재까지 생물은 5개의 주요 그룹 또는 계로 나눠왔고, 새로운 분류방법들에 의해 생물을 6개의 영역으로도 구분할 수 있다.

모든 진핵생물은 진핵생물영역내에서 적어도 4개의 계(원생동물계, 식물계, 균계, 동물계)로 나눌 수 있다. 모든 생물은 다양성에도 불구하고 놀라운 통일성을 갖는 것이 특징이며 이러한 점은 특히 낮은 단계의 생물체계에서 뚜렷하다.

우리는 이미 DNA에서 공통적으로 사용되는 유전언어가 있다는 것을 알수 있듯이 원핵생물과 진핵생물은 기본적인 특징에 의해 서로 연결돼 있다. 또 진핵생물은 기본적인 특징에 의해 서로 연결되어 있다. 진핵생물 내에서도 세포구조상 많은 공통점이 있다. 그러나 세포이상의 수준에서는 진화라는 생물학적 과정을 통해 생물의 통일성과 다양성에 대해 설명할 수 있다.

♠생물학의 통일된 주제

생명의 역사는 수많은 생물체들이 변화하며, 살아온 수십억년의 지구에 화석 등의 증거로 남아있다. 현재의 생물들은 하나의 공통 조상으로부터 진화를 통해 갈라져 나온 것이다. 이러한 추측에 대한 증거는 모든 진핵생물의 섬모구조의 유사성에서 찾아볼 수 있다.

진화는 지구상의 생물에 가장 초기생물로부터 현재의 다양한 생물에 이르기까지 변화해 온 과정이며 모든 생물학을 통일 시킬 수 있는 주제라 할 수 있다.

생물을 진화의 관점에서 볼 것은 1459년 영국의 생물학자 찰스 다윈이 '종의 기원'을 발표하면서부터다. 여기에는 중요한 두 가지 내용을 포함하고 있다. 하나는 현재 생존하는 종들은 조상 종들로부터 유래했으며, 다른 하나는 진화는 자연선택에 의해 이뤄진다는 것이다.

다윈은 세계항해를 하는 동안 남미 해안에서 떨어진 갈라파고스 섬에서 사는 동물들의 다양성을 관찰하고, 그 결과 환경에 대한 적응과 새로운 종의 탄생은 서로 밀접히 연관된 과정이라고 생각하게 됐다.

만약 같은 종의 생물이라도 지리적 격리가 있다면 그 한 종은 두 개체군으로 나뉘게 되며, 각 개체군들은 각각의 환경조건에 적응하면서 모습과 모양이 점점 더 달라질 것이다. 그 후 많은 시대가 지나게 되면 두 개체군은 서로 다른 종으로 나눠지게 된다.