생명체의 시작에서 미래의 생명 공학 기술까지

쉽고 재미있게 탐험하는 생명 과학의 세계 

생명체를 만드는 원소 6가지는 무엇일까?

지구에는 얼마나 많은 생명체가 있을까? 세균도 생물일까?

생명의 탄생과 진화, 그리고 생명 공학에 관한 흥미롭고 놀라운 이야기들!  

미래가 더 기대되는 과학 분야, 생명 과학

동생이나 다름없는 강아지, 베란다의 고무나무, 여름 불청객 모기, 어느 틈엔가 집을 짓는 거미까지 우리는 수많은 생명체와 함께 살고 있습니다. 이렇게 이름 붙은 생명체가 지구상에는 190만 종이나 되고, 사람이 아직 찾아내지 못해 이름을 붙이지 못한 생명체도 어마어마하게 많지요.

생명 과학의 시작은 주변의 생명체에 대한 이런 관심에서 시작해요. 성장이란 것은 무엇인지, 꽃은 왜 피는지, 왜 자녀는 엄마, 아빠의 모습을 닮는 건지, 매미는 왜 시끄럽게 우는지, 식물의 잎 모양은 왜 다 다른지…. 이런 궁금증들이 생명 과학 발전의 씨앗이 되어 왔어요.

《궁금했어, 생명 과학》은 생명의 발생과 진화, 그리고 생명 공학에 대해, 10대의 눈높이에서 차근차근 설명한 책이에요. 생물과 무생물의 차이점, 생물의 분류법뿐 아니라 진화론, 유전 법칙, DNA, 동물 복제와 인공 생명체 문제까지 다루고 있어 생명 과학 전반에 대해 두루 살펴볼 수 있습니다. 

특히 생명 과학은 건강 ․ 환경 ․ 식량 문제 등과도 많은 관련이 있어 미래가 더 기대되는 과학 분야입니다. 생물의 DNA, RNA에서 시작해 바이러스 백신을 개발하고, 땅속 깊은 곳에서 수십억 년 전 생명체의 흔적을 찾아 연구하고 미래 기후를 예측하기도 하지요. 줄기세포를 더 자유자재로 사용할 수 있게 된다면, 미래에는 질병 때문에 고통받고 슬퍼하는 일이 사라질지도 모르고요.

관심이 있어도 사용하는 용어가 쉽지 않아 그동안 아이들의 눈높이에 맞는 교양 도서를 찾아보기 어려웠지요. 《궁금했어, 생명 과학》은 최대한 이해하기 쉽게 풀어쓴 교양 과학서로 10대들이 생명 과학에 흥미를 느낄 수 있는 계기가 될 것입니다.

생명과 진화에 대한 흥미롭고 놀라운 이야기들

지구 위 생물들은 어떻게 처음 생겨났을까요? 고대 그리스 철학자 아리스토텔레스도 궁금했던 질문이에요. 아리스토텔레스는 생물이 아무것도 없는 자연 상태에서 저절로 생겨날 수 있다는 ‘자연 발생설’을 주장했습니다. 그러나 과학이 발전하면서 이를 의심하는 사람들이 많아졌지요. 그러면서 생물은 반드시 생물로부터 생겨난다는 ‘생물 속생설’이 생겼어요. 이 두 가지 주장은 오랫동안 대립했지요. 이 논란에 종지부를 찍은 것은 파스퇴르였어요. 그는 플라스크에 고기 수프를 넣고 끓이면서 플라스크의 입구가 막혔을 경우 미생물이 생기지 않는 것을 보고 ‘생물 속생설’이 맞다는 것을 알게 되었어요.

사람뿐 아니라 모든 생명체는 산소, 탄소, 수소, 질소, 칼륨, 인 이렇게 6가지 원소로 이루어져 있어요. 생명체를 쪼개고 또 쪼개면 마지막에 6가지 원소만 남거든요. 그리고 생명체를 이루는 물질 중에 가장 많은 비중을 차지하는 것은 물이에요. 사람의 몸도 70%가 물로 되어 있지요. 그러나 이 원소로 이루어진 유기물이 있어야 생명체가 탄생할 수 있어요.

생명체가 출현하지 않았던 원시 지구의 환경을 가정하고, 인공적으로 생명체를 만들어 보려는 실험을 한 과학자들도 있지요. 실험 중에 단백질의 구성 성분인 아미노산이 만들어지기도 했지만, 지구 대기 성분 비율을 바꿀 때마다 실험 결과가 달라졌어요. 만약 당시 지구에 어떤 물질들이 어떤 비율로 있었는지 알아낼 수 있다면, 실험실에서도 새로운 생명체를 만들 수 있을까요? 

찰스 다윈의 《종의 기원》은 인간과 세상을 바라보는 관점을 크게 뒤바꾼 책이지요. 이 책에서 주장하는 진화론은, 생물이 환경에 따라 모습이 바뀌고 생존 경쟁을 통해 환경에 맞는 특징(형질)을 가진 생물만 살아남는다는 내용이에요. 사람들은 하루가 다르게 지구 환경을 오염시키고, 지구 역사 그 어느 때보다도 지구 환경이 더 빠르게 변하고 있어요. 그렇다면 오늘날의 인류와 지구상 생물들은 그 속도에 맞춰 적응하고 진화해 가고 있을까요? 50년 후, 100년 후 지구상 생명체들의 모습은 지금과 달라져 있게 될까요?

많은 과학자들이 생명에 대한 여러 궁금증들을 풀어 가면서 생명 과학을 발전시켜 왔어요. 그럼에도 여전히 우리는 생명에 대해 궁금한 것이 많지요. 생명에 대한 다양하고 흥미로운 지식이 담긴 《궁금했어, 생명 과학》! 수천 년 동안 이어온 아리스토텔레스의 이론이 틀렸다는 것을 파스퇴르가 증명해 냈듯, 궁금한 것이 많은 우리도 이 책에서 얻은 지식을 통해 새로운 생명 과학 지식을 알아내는 과학자가 될지도 모르지요. 아직 가야 할 길은 멀지만 이 책을 통해 한 번쯤 생명이란 무엇인지 진지하게 생각해 보는 기회가 되길 바랍니다.

성균관대학교 생명과학과를 졸업하고, 출판사에서 편집자로 일했습니다. 현재는 글을 쓰고 만화를 그리는 프리랜서 작가로 활동 중입니다. 주요 작품으로 《코딩맨 어드벤처》 《만화경제기사 따라잡기》 《환상 특급 체험》 《만화 통세계사》 《Why? 인공 지능》 《Why? 미래 에너지》 《궁금했어, 생명 과학》 등이 있으며, 〈사이언스타임즈〉의 객원기자로 <만화로 푸는 과학 궁금증>을 연재했습니다. 

대학교에서 일러스트레이션을 공부하고 어린이책에 그림을 그리고 있습니다. 《선덕여왕과 지귀》 《한국사 사건파일》《우리 동네 슈퍼 영웅》 《좁쌀 한 톨》 등 여러 책에 그림을 그렸습니다. 

19세기에 들어서자 생물학 연구가 활발하게 진행되었어. 과학자들은 물질을 생명과 관계없는 물질과 생명이 만든 물질로 나누었어. 19세기 초 스웨덴의 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스는 생명이 만든 물질을 ‘유기물’이라고 이름 붙였고 유기물이 아닌 것을 ‘무기물’이라고 불렀지.  - 본문 13쪽에서 

과학이 발달하면서 생명체가 어떤 물질로 이루어졌는지는 대부분 밝혀졌어. 생명체를 쪼개고 또 쪼개면 마지막에는 원소가 남아. 원소는 물질을 이루는 기본 요소야. 자연에 존재하는 원소는 90가지인데, 이 중에서 생명체를 만드는 데 쓰이는 원소는 몇 가지 안 돼.  - 본문 17쪽에서

현재 사용하고 있는 생물 분류 체계는 1735년 출판된 스웨덴 식물학자 린네의 책 《자연의 체계》에서 시작되었어. 린네는 앞서 설명한 존 레이의 기록과 자신의 연구 자료를 모아 총 7,700종의 식물과 4,400종의 동물을 분류했지. 그는 생물을 계, 문, 강, 목, 과, 속, 종으로 나누었어. 가장 넓은 범위가 ‘계’이고, 가장 작은 범위는 ‘종’이야. 이것을 쉽게 설명하면 우리가 사용하는 주소와 비슷해.  - 본문 38쪽에서

1859년, 찰스 다윈이 《종의 기원》을 펴내면서 진화론을 주장하자 사람들은 큰 충격을 받았어. 신이 생명을 만들었고 한번 만들어진 모습이 영원히 변하지 않는다고 믿어 왔는데 그게 아니라니 너무 놀랐던 거지. 다윈의 진화론은 인간과 세상을 보는 관점을 완전히 뒤바꿔 놓았기 때문에 혁명이라고 할 수 있어.  - 본문 90쪽에서

오늘날에는 여러 가지 학설을 종합해 진화의 원리를 설명하고 있어. 예를 들어 같은 종류의 생물이 서로 다른 환경에서 떨어져 살게 된 다음 각자 돌연변이를 일으켜 서로 다른 모양이나 성질을 가질 수 있지. 그러면 서로 다른 환경에 적응하면서 자연 선택을 통해 환경에 맞는 모양이나 성질을 가진 것들만 남게 돼. 이와 같은 과정을 오랫동안 거치면서 서로 다른 유전자의 변화가 쌓여 결국에는 서로 교배할 수 없을 정도로 달라지게 되는 거지. 그러면서 서로 다른 종이 되는 거란다.  - 본문 99쪽에서

모건은 초파리 돌연변이의 염색체를 연구해 다음과 같은 사실을 알아냈어.

“어미에서 새끼로 이어지는 여러 가지 형질을 지배하는 무엇인가가 염색체 위에 일정하게 자리 잡고 있다.”

그 무엇인가가 바로 유전자야. 유전자는 목걸이의 구슬처럼 염색체 위에 끼워져 있지. 모건은 유전자 하나하나가 염색체 위의 정해진 위치에 질서정연하게 자리 잡고 있다는 사실을 알아냈고 수백 개에 달하는 유전자의 위치를 밝혀냈어.  - 본문 116쪽에서

유전자 재조합 기술은 제일 먼저 농업에 큰 변화를 일으켰어. 밀, 옥수수 같은 농산물의 DNA에 새로운 유전자를 집어넣어 특별한 능력이 있는 농작물을 만들었거든. 이것을 ‘유전자 변형 농작물(GMO)’이라고 해. 유전자 변형 농작물로는 해충에 강한 유전자를 끼워 넣은 옥수수, 비타민A가 더 많이 들어 있는 토마토, 그리고 무르지 않아 더 오래 저장할 수 있는 토마토 등이 있어.  - 본문 129쪽에서