생명과학 생물에 관한 탐험

생명과학 생물에 대한 탐험

어린 여우원숭이는 하루 중 대부분의 시간을 어미의 등에 업혀서 보낸다. 큰 고양이만 한 크기이며 꼬리에 고리 무늬가 있는 여우원숭이는 독특한 꼬리와 어두운 눈가의 반점, 그리고 매혹적인 눈 색깔로 쉽게 구별할 수 있다. 
현재 33종의 여우원숭이가 마다가스카르섬에 서식하고 있으며, 약 2,000년 전 인간이 마다가스카르섬을 발견할 무렵에는 더 많은 종이 살고 있었다. 텍사스 주 정도의 크기를 가진 마다가스카르섬은 아프리카의 북동쪽 해안으로부터 약 400km(240마일) 정도 떨어져 있다. 마다가스카르섬은 전 세계의 다른 어느 곳에서도 찾아볼 수 없는 독특한 동물과 식물들의 서식지로 마다가스카르섬의 지질학적 역사가 이러한 놀라운 생물학적 다양성에 대해 설명해 준다. 
마다가스카르섬은 초대륙의 일부였는데, 영장류가 진화하기 전인 1억 5천만 년 전에 대륙으로부터 떨어져 나오기 시작했으며, 6천만 년 전쯤, 조상 여우원숭이가 통나무나 초목을 타고 아프리카에서 이 섬으로 건너왔다. 이 새로운 서식지는 포식자와 경쟁자로부터 상대적으로 자유로웠으며, 열대 숲에서 사막이나 가시덤불로 뒤덮인 고지까지 다양한 환경의 거주지를 제공하였다. 1백만 년이 넘는 시간 동안 여우원숭이는 이 고립된 섬에서 다양하게 서식해 왔다.
마다가스카르섬 여우원숭이의 놀라운 특징들은 지구상의 생명들을 그 시초부터 현재의 다양한 생물에 이르기까지 변형시켜 온 진화 과정의 산물이다. 아래에서는 생물의 진화와 놀라운 다양성에 대해 알아보기로 하자.

1 모든 생물은 공통된 특성을 갖는다.

-생식(reproduction) 
생물은 자신과 같은 종류를 만들어낸다. 황제펭귄이 새끼를 보호하고 있다.
-조직화(order)
근접한 거리에서 관찰한 해바라기 꽃은 생물의 특징인 매우 조직화한 구조를 보여준다. 살아있는 세포는 이러한 복잡한 체계의 기본이 된다.
-환경에 대한 반응(response to the environment)
모든 생물들은 환경의 자극에 대해서 반응한다. 파리지옥은 식물 위에 내려앉은 실잠자리라는 환경의 자극에 반응하여 재빨리 올가미를 닫는다.
-에너지의 이용(energy processing)
모든 생물은 에너지를 획득하고 이를 생명의 모든 활동에 이용한다. 곰은 물고기를 먹고 물고기에 저장된 화학에너지를 자신의 활동과 화학반응을 일으키는 데 사용한다.

2 생물 구성 체계의 각 단계마다 새로운 특성이 출현한다.

생물학 연구는 지구 전체의 생물계에서 시작해서 미세분자 단위에 이르기까지 매우 광범위하다. 
생물학의 구성 체계
생물권, 생태계, 군집, 개체군, 개체, 기관계, 기관, 조직, 세포, 세포소기관, 분자

3 세포는 생물의 구조와 기능의 단위이다.

세포는 생명의 구성 체계에서 특별한 위치를 차지한다. 세포는 생명의 구성 체계에서 생명에 필요한 모든 활동을 수행하는 가장 낮은 단계이다. 세포는 세포의 내부 환경을 조절할 수 있으며, 세포를 둘러싸고 있는 환경에 반응하여 에너지를 흡수하고 사용하면서 복잡한 구조를 발달시키고 유지한다. 새로운 세포를 만들어 낼 수 있는 세포의 능력은 다세포 생물의 생식과 성장, 보수 기능의 기본이 된다.
모든 생물은 세포로 되어 있다. 아메바나 박테리아와 같이 매우 다양한 생물이 하나의 세포로 구성되어 있다. 그리고 세포는 여우원숭이나 나무와 같이 다세포 생물을 구성하는 단위가 된다. 우리의 몸은 30조 개의 다양한 종류의 세포로 구성되어 있다.
세포는 기본적으로 두 종류로 구분된다. 지구상에 제일 먼저 출현한 것은 원핵세포로 그 후 거의 15억 년 동안이나 지구상의 유일한 생명체로 남아있었다. 화석증거에 따르면 진핵세포가 출현한 것은 지금으로부터 약 21억 년 전의 일이다. 

4 생물은 물질과 에너지를 교환하면서 환경과 상호작용한다.

생물은 그들을 둘러싸고 있는 생물 환경 및 무생물 환경들과 상호 작용한다. 상호작용들은 식물과 다른 광합성 생물들은 전형적으로 생태계에 식량을 제공하는 생산자이다. 예를 들어 나무는 토양에서 물과 무기질을 흡수하고 나뭇잎은 공기 중의 이산화탄소를 흡수한다. 광합성에서 나뭇잎은 태양으로부터 에너지를 포획해서 물과 이산화탄소를 당 분자로 전환한다. 나무는 공기 중으로 산소를 방출하고 나무뿌리는 바위를 깨뜨려서 흙을 만드는 것을 돕는다. 따라서 생물과 환경은 그들 사이의 상호작용에 의해서 각자 모두 영향을 받는다고 할 수 있다. 
생태계의 소비자는 식물과 다른 동물들을 먹는다. 여우원숭이는 타마린드 나무의 과일과 나뭇잎을 먹는다. 먹이에 있는 에너지를 방출하기 위해 동물들은 공기 중에 있는 산소를 흡수하고 이산화탄소를 내놓으며, 노폐물은 환경을 구성하는 화학원소로 재순환한다.
생태계를 이루고 있는 다른 필수 구성원은 죽은 유기체의 잔해를 분해하는 흙 속의 박테리아와 곰팡이, 그리고 작은 동물들이다. 이 분해자들은 재순환의 역할을 하기 때문에 복잡한 성분의 사체를 식물이 이용할 수가 있는 간단한 형태의 무기질 양분으로 바꾸어 준다.
생태계의 역동성은 화학원소의 순환과 에너지의 흐름이라는 두 가지 중요한 과정을 포함한다. 생명체에 가장 기본적으로 필요한 물질인 이산화탄소, 산소, 물과 여러 종류의 무기질들은 공기와 토양에서 식물과 동물로 이동했다가 다시 공기와 토지로 돌아간다. 
이처럼 생물의 구성 체계에서 새롭게 나타나는 출현 성질에서부터 생물이 환경과 상호작용하는 동안 일어나는 질량과 에너지 교환에 대해 알아보았다.