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5월 29일 이일하 교수님의 서울 백북스 강연을 제대로 듣기 위하여 미처 책을 읽지 못하고 오시는 분들을

위해? <이일하 교수의 생물학 산책> 발췌 요약을 먼저 올립니다.? 읽어보시고 강연을 들으면 내용이 쏙쏙

들어오겠지요?? 21세기에 다시 생각해 보는 생명이란 무엇인가? 이일하 교수님의 강연이 기대되는 5월29일입니다. 깊이 있으면서도 쉽게 씌여진 책입니다. "생명은 흐름이다". 여러분은 어떻게 생각하세요?

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<이일하의 생물학 산책>

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1부 생명은 흐름이다.

사고가 났을 때 전기 충격기로 심장을 되살려내기 전의 나는 생명체일까, 무생물일까?

생명이라 불를 수 있는 어떤 이데아 즉 생명의 특성

물질대사, 자극 반응, 환경 적응, 생식과 진화(복제와 진화)

기능적 측면에서 생명의 특성

생명은 흐름이다.

어떻게 생명이 흐름 속에서도 자신의 정체성을 유지할 수 있을까?

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생명은 탄소골격의 유기복합체

생물은 결국 유기물 덩어리이다. 그렇다면 물질이 생명이 되나? 그렇다이다. 물질이 생명이 되는 이 경이로운 현상에는 창발성이라는 물질세계의 흥미로운 특성이 있다. 단순한 것에서 복잡한 것으로 조직화되어 가는 과정에 이전에 존재하지 않았던 새로운 특성이 나타나는 것이 창발성인데 이 때문에 조직화가 어떤 임계점을 넘어서면 물질에서 생명성이 돌연히 나타나게 된다. 지구 생명체는 탄소골격으로 이루어진 고분자 복합체이다. 탄수화물, 지지르 단백질, 핵산이다. 단백질은 아미노산이 탄수화물은 당이라는 단위분자가, 핵산은 뉴클레오티드라는 단위분자가 사슬처럼 연결되어 만들어진 고분자중합체이다. 이들 네 가지 거대분자들이 다시 결합하여 세포라는 생명의 단위가 만들어지고 세포들이 다시 정교하게 연결되어 생명체가 만들어진다. 단계별로 높은 수준의 조직화가 진행될 때 새로운 특성이 창발적으로 나타나서 인간과 같이 정교한 생물체가 되는 것이다.

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단백질과 핵산: 기능과 정보

생명체에 기능을 제공하는 분자는 단백질이고 정보를 제공하는 분자는 핵산, 즉 움DNA이다. 모든 생명현상을 가능하게 하는 궁극적 원인은 단백질이며 생명체를 만들어내는 것 또한 단백질이다. 정리하면 생명 활동의 근원은 단백질이고 DNA정보는 단백질 합성의 정보이다. 단백질은 20종의 아미노산이 사슬구조로 연결되어 있는 고분자중합체이다. 이러한 사슬을 구성하는 아미노산의 종류와 서열이 단백질에 기능을 부여한다. 어떤 아미노산이 어떤 순서로 배열되었느냐에 따라 단백질의 3차 구조가 결정되고 기능이 결정된다. 단백질 정보는 3차 구조가 중요한 아날로그 정보이고DNA정보는 서열이 중요한 디지털 정보이다.

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엔트로피 법칙에 맞서는 생명

우리 몸은 엔트로피 법칙으로 보면 끊임없이 글러가는 자전거와 같다. 물질대사는 자전거를 계속 굴러 가게 하는 동력인 동시에 흐름 속에서 질서를 유지하게 하는 메커니즘이다.

이런 관점에서 생물은 끊임없이 파도에 씻겨 내려가는 모래성이다. 생명체를 구성하는 원소와 분자들은 계속해서 씻겨나간다. 우리 몸 안의 원자들은 1년 안에 새로운 원자로 교체된다. 즉 엔트로피 법칙에 따라 낡고 무질서해진 분자들이 씻겨 나가는 것이다. 씻겨나간 자리에 상보적으로 맞춰져서 들어가게 된다. 생명체는 동적 평형상태에 있는 모래성이며 물질대사는 형태를 잃지 않고 그 모습을 유지해주는 힘이다.

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생명의 에너지 대사

세포는 ATP라는 유기분자를 연료로 사용해 작동한다. 생명의 에너지 연료를 생산하는 장소는 미토콘드리아(MT)와 엽록체이다.MT와 엽록체라는 배터리가 ATP를 생산하는 방식은 에너지 준위가 높은 전자를 전자전달계라는 통로 속에 콸콸 흘러 얻게 되는 힘을 이용하는 것이다. 전자가 전자전달계 통로를 흘러가는 힘을 이용해 발전기모터를 돌리면 ADP가 ATP로 전환된다, 이때 전자는 MT에서는 포도당 등의 음식물에서 떼어낸 전자이고 엽록체에서는 빛 에너지를 받아 들뜬 엽록소에서 떨어져 나온 전자이다.

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2부 생명은 반복한다.

세포분열을 통해 생명은 태어나고 성장하고 자식을 낳고 죽는 과정을 반복한다.

세포분열

세포가 분열하는 방법은 두 가지다. 하나는 체세포 분열이고 하나는 감수분열이다. 체세포 분열은 정확하게 동일한 유전정보를 가진 딸세포를 생산하는 것이 목적이고, 감수분열은 가능하면 다양한 유전정보를 가진 정자나 난자를 생산하는 것이 목적이다. 감수분열의결과 헤아릴 수 없을 정도의 다양한 인간군상이 만들어진다. 체세포분열의 결과 내 몸을 구성하는 수십조개의 세포가 모두 동일한 유전체(게놈)정보를 가질 수 있게 된다.

감수분열을 통한 유전적 다양성은 고등동식물에서 성이 나타난 진화적 이유를 설명하기도 한다.

유전의 법칙

멘델은 통계 처리를 통해 유전의 법칙을 찾아냈다. 이 법칙의 발견으로 멘델은 유전을 결정해주는 어떤 인자가 있음을 즉 유전물질의 입자성을 분명히 인식 시켰다.

생명은 자기 복제 시스템

생명은 DNA라는 정보 매체에 자신의 정보를 담아 세포에서 세포로 세대에서 세대로 복제하여 전달한다.

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3부 생명은 해독기다

염기서열 정보를 아미노산 서열 정보로 전환시키기 위해서는 어댑터가 필요하다. 이러한 어댑터 역할을 하는 분자가 tRNA이다. 리보솜은 DNA에 들어있는 디지털 정보를 읽어 아미노산 서열 정보로 전환하는 세포소기구이다.

정보를 해독하는 과정

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4부 생명은 정보다

게놈에는 두가 정보가 들어 있다. 하나는 생명체가 만들어지는 데 필요한 유전자 목록에 대한 정보이고, 또 다른 하나는 이 유전자들이 언제 어떻게 사용되어야 하는지를 결정하는 유전자 조립순서에 대한 정보이다. 이를 유전자 발현 조절 정보라고 한다.

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게놈 속의 정보

한 생명체가 가지고 있는 유전 정보의 총합을 게놈이라고 한다.

인간의 게놈은 30억 염기쌍으로 이루어져 있다. 즉 ATGC라는 문자로 이루어진 책에 30억 개의 활자가 찍혀 있는 것이라 비유할 수 있다. 이 게놈 정보 안에는 대략 2만 1000개의 유전자에 대한 정보가 들어 있다. 즉 유전자 정보는 단백질 합성에 대한 정보이다. 따라서 인간 게놈에는 대략 2만 1000개의 서로 다른 기능을 가진 단백질 생성의 정보가 들어 있다. 게놈의 유사성은 척추동물 모두에 해당한다. 이를테면 인간과 생쥐의 게놈 내 유전자의 총수는 거의 같다. 따라서 두 생물 간의 차이를 만들어내는 것은 이 부품들을 언제 어떻게 활용하는가 하는 주립 순서의 차이다.

게놈 정보의 활용: 배 발생

생물의 발생과정은 저절로 부풀어 오르는 종이접기이며 종이접기가 진행되는 동안 각 부분들이 게놈의 정보를 활용해 끊임없이 더 작은 부분들을 접어나가는 과정이라고 할 수 있다. 이러이러한 순서로 접으라고 하는 순서도 정보를 대물림하는 것이다.

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생물의 모듈성

초파리는 8개의 모듈로 되어있다. 모듈화 되어 있는 체절들은 유사성을 가짐과 동시에 상이성을 가진다. 어떤 체절에는 날개가 어떤 체절에는 다리가 붙어 있는 등 변이가 나타는 것이다. 마디별 즉 체절별 유사성과 상이성이 공존하고 있다. 이러한 현상은 유전학적으로 표현하면 유사성의 특성은 같은 종류의 유전자 작용에 의해, 상이성의 특징은 다른 종류의 유전자 작용에 의해 결정되는 것이라 할 수 있다. 정리하면 모든 생물체는 모듈화 되어 있다. 모듈화 된 신체 부속지들은 비슷한 유전자 툴킷을 이용해 동일한 방식으로 각 부속지를 만들어낸다. 이 때문에 2만여 개의 유전자가 있으면 아무리 복잡한 생물체라도 능히 만들어낼수 있는 것이다.

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5부 생명은 진화한다.

생명체는 영원히 살기 위한 대안으로 복제성을 선택했다. 그런데 복제는 에러를 피할 수 없다. 에러를 피할 수 없는 복제기계는 변이를 만들어내고 그 변이들은 자연선택을 통해 진화한다.

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끝나지 않는 군비경쟁

AIDS, 신종 플루

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진화의 분자 메커니즘

<지울 수 없는 흔적>

생명의 진화

24억 년 전 광합성생물 등장, 10억 년 전 진핵생물 등장, 4억 5천만 년 전 최초의 육상식물이 출현했고, 3억 년 전 페름기에 이르러 포유류의 조상인 단궁류가 출현했다. 7,000만 년 전 K-T대멸종일 공룡이 멸종했고 포유류가 등장. 속씨식물은 1억 3천만 년에서 9000만년 전 부터 출현했다. 인간은 600만 년 전 유인원과의 공통조상에서 ...

진리가 너희를 이념의 속박에서...


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