생명과학, 그 첫 번째 이야기 | 생명의 의미

개론

생명과학의 개론으로서, 생명과학이 무엇인지를 정의할 필요가 있다.

단순하게 설명하면 다음과 같다.

생명과학은 자연에 존재하는 다양한 현상을 비교적 단순하고 보편적인 원리로 설명하고자 하는 자연과학의 일종으로, 특히 그중에서도 생명 현상과 연관된 분야를 다루는 자연과학을 의미한다.

(이와 반대로 생명 현상과 관계가 없는 과학을 물성과학이라고 부르기도 했다...)

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생명이란 무엇인가?

그렇다면 위에서 말하는 생명 현상은 무엇일까?

엄밀히 정의하는 것은 어렵다. 특히 여러 단계의 정의가 가능하기 때문이다(예 : 바이러스는 생명인가?).

그나마 합의가 된, 교과서적인 정의를 가져오면 다음과 같이 나온다.

1. 생식과 유전이 일어남
2. 세포로 이루어짐
3. 물질대사를 함
4. 자극에 대해 반응함 + 항상성 유지
5. 적응과 진화를 함
6. 발생과 성장을 함
(정의의 단계에 따라, 이들 중 일부만 만족해도 생명으로 정의하기도 함)

사실상, 엄격한 경계를 짓지 않고 생명을 정의하자면 위에서의 1번 정의가,

즉 스스로 자신과 비슷한 (그리고 자신과 비슷한 개체를 스스로 만들 수 있는) 개체를 만들어 내는 개체의 특성이 생명의 가장 범적인 정의라고 할 수 있다.

단순하게 '스스로 복제하는' 특성이라 부르겠다.

(위의 특성을 생식이라 하고, 이 중에서도 자신의 개체의 정보를 자손에게 전달하는 것을 유전이라 한다.)

나머지 특성은 위 특성에 의해 나타나는, 종속적인 특성이지만 스스로 복제하는 특성이 없으면 생명으로 정의될 수 없다.

나머지 특성의 종속 관계를 대략적으로 알아보면 다음과 같다.

2. 세포로 이루어짐 : 생명의 특성을 가지는 개체, 생물들이 거의 대부분 공유하는 특성이다. 또한 기본적으로 세포라는 '틀'에서 크게 벗어나는 생명은 아직 발견되지 않았다.

3. 물질대사 : 스스로 복제하는 행위를 위해 에너지와 스스로를 이룰 물질이 필요하며, 기본적으로는 이 행위를 위해 물질대사가 필요했다. 스스로 복제하는 특성에 의해 나타난 특성이다.

4. 자극에 대해 반응함, 항상성 : 진화에 의해 얻어진 특성이다.

5. 적응과 진화 : 진화는 생명의 스스로 복제하는 특성에 의해, 적응은 진화에 의해 얻어진 특성이다.

6. 발생과 성장 : 생명의 스스로 복제하는 특성에 의해, 추가적으로는 진화에 의해 얻어진 특성이다.

진화에 의해 얻어진 특성이란, 단순히 말하자면 그 특성이 없는 것보다 있는 게 더 좋기 때문에, 그 특성을 가진 개체가 그 특성이 없는 개체보다 훨씬 많아져서, 그 특성이 없는 개체가 경쟁에서 밀려 사라지고 그 특성을 가진 개체만 남게 된 경우를 의미한다.
(이를 자세히, 그리고 엄밀하게 설명하면 글이 수십 편은 나올 수 있다)

굳이 내가 하나의 특성을 더 넣자면, 생명과학의 이해를 위해 반드시 알아야 할 점으로, 굉장히 섬세하다는 점이다.

  생명은 섬세하고 복잡하며 정교하지만 마구잡이이고, 무엇보다도 환경에 민감하다(잘 깨진다). 특히 그 민감성은 생명이 세포로 이루어졌다는 특성에서 파생된 특성이다.  

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생명과학의 중요성

스스로 복제하는 특성은 생명을 정의할 수 있는 특성이지만,

동시에 생명의 가장 강력한 특성이고, 생명과학이 정말 중요한 가장 큰 이유로 볼 수 있다.

스스로 복제가 된다는 특징은, 그 효과가 지수적으로 나타날 수 있다는 뜻이 된다.
(하나밖에 없던 개체가 둘이 되고, 넷이 되고, 10번에 1000이 되고, 30번에 10억이 되는...)

그리고 그 지수적 효과는 우리가 사는 세상을 만들었고, 지금도 이 세상을 깊게 지탱하고 있다.

예시를 몇 천 개는 쉽게 들 수 있다. 몇 개만 예시로 들어보면 다음과 같다.

  원시 지구에서, 우리가 숨쉬는 산소는 원래 공기 중에 거의 존재하지 않았다. 산소 농도는 정말 갑자기 급증했는데, 이는 광합성을 하는 생명체가 나타났고, 이 생명체가 지수적으로 늘어났기 때문이며, 그렇게 많아진 광합성 생명체는 그 거대한 지구 대기의 20% 이상을 산소로 채웠다. 물질대사 측면에서, 효과적인 공장이라 생각할 수 있다!  

  나무와 잔디 등의 수풀이 없다면 우리의 강산의 모습은 크게 바뀔 것이다. 녹빛이 없어지는 것도 있지만, 똑바로 서있는 산은 다 암석으로만 되어있을 것이고, 흙으로 된 산은 비에 쓸려 쉽게 내려가버릴 것이다. 산사태가 자주 일어나다 못해, 산사태가 일어날 산이 없을 수도 있다. 현재의 환경이 유지되는 데에는 생명의 영향이 정말 크다!  

  반대로 아주 쉽게 잡초를 생각해보자. 잡초는 끊으면 사라지지 않고, 뽑아도 계속 나타난다. 제초제를 쓰는 것도, 다른 영향을 생각하면 쉬운 일이 아니다. 길가에 있는 잡초들도 같은 이유로 제거하기 힘들다. 잡초 같은 생명력, 이것 역시 생명의(비교적 강화된) 특성이다. 생명은 특히 그 영향이 지수적으로 강력하여 다루기 까다롭다!  

(우리 사회에서의 생명의 영향에 대한 더 자세한 내용은 생물권에서 다루고자 한다.)


추가로, 생명과학이 중요한 커다란 이유를 하나 더 꼽자면, 우리가 바로 그 생명이라는 점이 있다.

우선 우리의 삶에 깊이 연관된 의학은 그 자체가 생명과학을 기반으로 한다.

또한 우리가 먹는 것도 잘 보면 모두 생명이고, 주변을 이루는 다양한 물질들이 생명에서 유래했다.

물론 생명의 엄청난 생산력에 의한 것도 있지만, 우리가 생명에서 유래한 물질 이외에는 잘 받아들이지 못하기 때문이기도 하다.

(당연하지만, 많은 화학약품은 우리에게 있어 독성을 가진다. 특히 생명에서 유래하지 않는 경우는 더더욱.)

따라서 우리와 우리의 삶을 위해, 생명을 이해하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.

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생명과학의 로드맵

생명과학은 그 세부적인 과목들이 아주 많다.
세포생물학, 동물생리학, 식물생리학, 분류학, 면역학, 생화학, 분자생물학, 진화발생생물학 등등...

이 중에서 보통은 기초적인 세포생물학을 먼저 배우게 될 것이다.
세포생물학을 아는 것은 그 다음의 모든 것을 이해할 수 있게 하기 때문이다.
(그리고 사실상 세포의 화학적 구조와 동작을 이해하기 위해서, 기초적인 생화학도 거의 동시에 다루게 될 것이다.)

하지만, 이 블로그에서는 그것보다도 기초적인 진화생물학을 먼저 이야기하고자 한다.

생명과학을 이해하는 데에, 화학적인 관점과 함께 가져야 하는 것이 진화론적 관점이며,
많은 경우 이에 대해 오해를 품고 생명과학을 배우게 되기 때문이다.

(빠른 시일 내에 진화생물학 다음에 세포생물학을 조금씩 다루고, 그 다음 내용을 다뤄보고자 한다.)