이일하 교수의 생물학 산책 — 생명이란 무엇인가를 묻는 일에서 생물학이 시작된다
생명과학 · 생명과학의 이해 · 생물학
책 소개
서울대학교 생명과학부 교수인 이일하가 30여 년의 강의와 연구 경험을 비전공 독자도 따라올 수 있는 입담으로 풀어낸 생명과학 입문서입니다. 저자는 빅뱅에서 생명의 출현, 유전 정보의 해독, 진화까지 이어지는 큰 흐름을 다섯 부로 나누어, '생명이란 무엇인가'라는 한 가지 질문으로 생물학 전체를 꿰뚫습니다. 학교에서 단원별로 따로 배우던 세포와 물질대사, 유전, 진화가 사실은 하나의 질문에 대한 여러 갈래의 답이라는 점을 보여 줍니다. 생물학을 진로로 삼으려는 학생이 '나는 결국 무엇을 탐구하고 싶은가'를 스스로 정리하기에 좋은 출발점이 되는 책입니다.
책은 '도대체 무엇을 살아 있다고 하는가'라는 질문에서 시작합니다. 저자는 생명을 한 가지 성질만으로는 정의할 수 없다고 설명합니다.
스스로 물질을 만들고 분해하며, 외부 자극에 반응하고, 자신과 닮은 자손을 남기며, 오랜 시간에 걸쳐 환경에 맞게 변해 가는 여러 성질이 한 존재 안에 함께 나타날 때 비로소 생명체라고 부를 수 있다는 것입니다. 그래서 바이러스처럼 스스로 물질대사를 하지 못하고 살아 있는 세포 안에서만 증식하는 존재는 생물과 비생물의 경계에 놓이게 됩니다. 저자는 이 경계의 사례를 통해, 생명을 정의하는 일이 단순한 암기가 아니라 여러 특성을 종합해 판단하는 과학적 사고임을 보여 줍니다.
생명과학에서는 어떤 존재를 생명체로 볼 것인지 판단할 때, 한 가지 성질이 아니라 여러 생물의 특성을 함께 살펴봅니다. 생물은 모두 세포로 이루어져 있고, 생명을 유지하기 위해 물질을 합성하거나 분해하는 화학 반응인 물질대사를 합니다.
또 외부 자극에 반응하고 체내 환경을 일정하게 유지하며, 자신과 닮은 자손을 남기는 생식과 유전, 환경에 적합한 형질이 선택되어 종이 변해 가는 적응과 진화의 성질을 공유합니다. 이 특성들이 종합적으로 나타나야 생명체로 분류되므로, 한두 가지 성질만으로는 생물과 비생물을 가르기 어렵습니다.
우리는 무엇을 보고 '살아 있다'고 판단할까요? 생명과학에서 배우는 생물의 특성으로 그 기준을 설명할 수 있습니다.
자동차는 생물이 아닌 사물의 예입니다. 자동차도 에너지를 써서 움직이고 온도 변화에 부품이 반응하지만, 우리는 자동차를 생명체라고 부르지 않습니다. 세포로 이루어져 있지 않고, 스스로 물질대사를 하지 않으며, 자신과 닮은 자손을 남기지도 않기 때문입니다. 그래서 생물학은 어느 한 가지 성질이 아니라 세포 구성, 물질대사, 자극에 대한 반응, 생식과 유전, 적응과 진화라는 여러 특성을 함께 갖춘 존재를 생명체로 봅니다. 바이러스가 흥미로운 경계 사례인 까닭도 여기에 있습니다.
바이러스는 유전 물질을 가지고 자손을 남기지만, 스스로 물질대사를 하지 못해 살아 있는 세포 안에 들어가야만 증식할 수 있습니다. 이렇게 한 가지 성질만 갖춘 존재를 어디까지 생명으로 볼 것인지 따져 보는 일이, 생명을 정의하려는 생물학의 출발점입니다.
생명을 정의하는 일이 어려운 까닭은, 살아 있음을 한마디로 못박을 단 하나의 성질이 없기 때문입니다. 움직임만 보면 강물도 움직이고, 성장만 보면 결정도 커지며, 에너지 사용만 보면 기계도 에너지를 씁니다.
그래서 생물학은 여러 특성을 묶어 생명을 정의합니다. 세포라는 기본 단위로 이루어져 있고, 물질대사로 에너지를 얻고 쓰며, 자극에 반응해 항상성을 유지하고, 발생과 생장을 거치며, 생식과 유전으로 자신을 이어 가고, 적응과 진화로 환경에 맞춰 변해 가는 성질을 모두 갖출 때 생명체로 본다는 것입니다. 이 기준을 적용하면 바이러스 같은 존재가 왜 경계에 놓이는지도 설명할 수 있습니다.
바이러스는 유전 물질과 단백질 껍질을 가지고 자손을 남기지만, 효소 체계가 없어 스스로 물질대사를 하지 못합니다. 그래서 숙주 세포 밖에서는 결정처럼 굳어 있다가, 살아 있는 세포 안에 들어가서야 증식합니다. 생명의 정의를 어디까지 넓힐 것인지, 그리고 생명과 비생명을 가르는 가장 본질적인 성질이 무엇인지를 한 가지 경계 사례로 따져 보는 일은, 생물학적 사고가 무엇인지 직접 경험하는 탐구가 됩니다.