현대 생물학
현대 생물학의 기초 중 세포설이 있다. 세포가 생명체의 기본 단위로 보는 것이 세포설이다. 모든 생명체들은 하나 이상의 세포로 구성되어있고 세포는 기존의 세포에서부터 세포 분열이라는 것을 통하여 생성된다. 다세포 생물에서의 모든 세포들은 수정란인 단일 세포에서부터 유래가 되어진다. 병리학적 과정에서 세포는 기본단위로 여겨진다. 세포들은 물질대사를 일으키며 에너지를 흡수하거나 방출한다. 세포들은 세포 분열을 하는 동안 유전 정보를 세포간 전달을 하고 생명의 기원과 관련된 연구들은 최초의 세포를 찾기 위한 연구이다.
현대 생물학에서 진화는 모든 생물체들은 진화를 통하여 변화가 일어나며 발전을 하게된다는 것이다. 또한 모든 생명체들은 공통의 기원을 가지고 있고 진화학은 모든 생명체들은 공통의 기원으로부터 진화되었다는 것을 연구하는 학문이다. 생명체들의 공통 기원은 35억년전에 나타난것으로 알려졌다. 생물학자들은 세균이나 진핵생물, 고균들의 유전 암호에 공통적인 부분이 있다는 것을 통하여 모든 생명체들은 공통의 기원으로 부터 유래되었다는 것을 증명했다.
진화라는 단어는 1809년 장바티스트 라마르크가 최초로 사용을 했고 1859년 찰스 다윈의 종의 기원이라는 책을 통해 자연선택을 통한 과학적 모델이 진화론의 원동력이 되었다. 진화는 지구상에 존재하는 생명체들의 변화와 발전을 설명하기 위해 이용되었으며 현대 생물학에선 직접적인 관찰이 가능하게되어 관찰 가능한 현상으로 보고 있다.
다윈은 자연선택이나 생명체들의 선택적인 교배 과정이 생명체들이 넓게 퍼지거나 도태되는 것을 주장했고 현대에는 유전적 부동이 또하나의 진화 메커니즘으로 받아졌다.
진화는 생물체 내에서 대립되는 유전형질이 존재하는 유전적 다양성 때문에 일어난다고 보여진다. 생물체들의 유전은 세대를 거치면서 유전적 부동이나 자연선택처럼 외부 환경에 의해 변화가 일어난다. 이 과정을 통해 생물체들은 환경에 적응이 유리한 유전 형질만 유전이 되어지고 그렇지 않은 유전 형질들은 없어지는 변화 과정이 일어난다. 이것을 진화라고 부르며 현대에는 진화의 과정을 직접 관찰이 가능하여 집단 유전학등이 연구되어진다.
모든 생명체들의 유전의 기본 단위는 유전자이며 유전자들은 특정 방식으로 생명체의 형태나 기능에 영향을 미친다. 미세한 세균부터 커다란 생명체까지 모든 생명체들은 DNA를 복제하여 계통을 이어나간다. 세포 내의 DNA 정보들은 RNA로 이동을 하게되고 RNA에서 받아진 정보들은 리보솜을 통해 아미노산 서열로 변경이 된다. RNA부터 아미노산까지의 유전 암호는 대부분의 생물체들은 동일하여 사람의 인슐린 정보를 암호화한 DNA 염기 서열을 다른 생물체에 삽입하게 되면 인슐린을 다른 생물체에서 생성을 할 수 있다.
DNA는 선형 염색체의 모형으로 진핵생물에서 존재하고 원형 염색체의 모형으로는 원핵생물체에서 존재를 하게 된다. 염색체의 구성은 DNA와 히스톤 단백질로 되어있으며 세포 안에서 염색체나 미토콘드리아, 엽록체와 같은 유정 정보들은 세포의 게놈이라고 불려진다. 하지만 진행생물에선 DNA의 경우 세포핵에만 존재하거나 미토콘드리아와 엽록체에 아주 조그만하게 존재하고 있다. 원핵생물의 경우 DNA는 세포질안에 있는 핵양체라고 불려지는 것으로 불규칙적으로 존재하고 있다. 유전자 내에는 유전체의 유전정보들이 존재하고 있으며 이러한 생명체에서의 유전 정보들의 통합을 유전자형이라고 부르고 있다.
생물학에서 항상성은 생명체 내에서 다양한 메커니즘을 통해서 동적 평형 상태를 유지하면서 안정화된 상태를 유지하려는 능력을 말한다. 단세포 생물이나 다세포 생물이나 모든 생물체들은 항상성을 유지하려고 노력한다. 동적 평형을 안정화된 상태로 유지하고 기능들이 효율적으로 작동하기 위해서 생물체들은 환경의 변화에 적응을 해야하며 반응을 해야한다. 환경이 변화가 될 경우 기관들의 활동을 증가시켜 환경에 적응하거나 기관들의 활동을 감소시켜 환경에 적응을 해야만한다. 예를 들어 인간의 몸에서 혈당이 낮아지게되면 글루카곤이라는 호르몬을 분비하면서 혈당을 높이는 것이다.
생명학에서 에너지는 생물체들이 생존을 하기 위해 지속적으로 소비하고 생물체들에 투입되는 것이다. 생물체들은 음식물을 섭취하여 화학반응을 일으켜 에너지들을 추출하거나 세포를 생성 또는 세포를 유지한다. 음식물의 화학 물질들은 두가지 역할을 하게되는데 우선 생물체 내부에서 반응을 통해 변형되어 에너지가 나올수 있도록하고 두번째로 새로운 분자 구조가 될 수 있다. 생태계에 에너지를 투입하는 역할은 독립영양생물로 알려져있는데 대표적인 예시로 태양을 들 수 있다. 지구상의 모든 생물체들은 태양으로부터 오는 에너지를 바탕으로하여 살아가고 있다. 식물들은 광합성을 통해 태양의 에너지를 유지 분자로 전환하여 생명을 이어간다.
추가로 영양단계란 태양을 시작으로 생태계에 유입된 에너지가 먹이 그물상에서 최종 포식자에게 이어지는 에너지의 흐름이다. 하지만 특정 생태계는 메테인이나 태양에너지외의 다른 에너지를 통해 생명을 이어나가고 있다.
생물체내에 저장되어진 에너지 중 일부분은 다른 생물체들이 진화하거나 성장할 수 있도록 바이오매스나 에너지를 생성한다. 이러한 바이오매스와 에너지들은 부산물이나 열로 사라지게된다. 화학 물질과 같은 것들에서 에너지를 추출하여 생명을 이어나가는 에너지로 변환하는 것 중 가장 중요한 것은 세포의 호흡과 함께 다양한 물질대사들이다.
댓글