13기 토요 과학 공개강좌 서울대 네 번째 강의

생명, 생명 과학의 기본

모든 생명체를 대상으로 복잡하고 다양한 새명 현상을 탐구하는 기초 과학 분야
예전에는 생명체들 간에 공통점을 찾아가는 연구를 해왔다. 그들가의 공통된 현상을 찾아보는 것들을 말이다.

요즘에는 다양성에 의문을 가지고 접근을 하고 있다. 어째서 다른 것이 나올수 있는지에
의문의 가지고 연구를 하고 있었다.
Evolution(진화) + Development(발생) = Evo – Devo 발생 과정을 비교하고 어떻게 다른가

옛날에 Barbara Mclintock 라는 과학자가 옥수수중 이가 갈색인 것이 나오는 지에 의문을 가지고 연구한
결과 DNA가 자리를 옮겨 다닐수 있다는 결론이 나오게 되었다. 그러나 그때에는 받아 들여지지 않았다.
그 이유는 DNA는 안정적일 것이라고 생각 했기 떄문이다. 그러나 그런 생각은 특린 것이 되었고
옥수수가 중간 중간 다른 색을 띠는 이유는 DNA 가 움직이기 떄문이라는 것이 사실로써 받아 들여 지게 되었다.
이것을 전이 인자라고 한다.

이전에는 생명 과학에서 유전자 하나 하나에 대한 연구가 주를 이루었다면 2001년 10월 인간 유전자가 해독 됨에
따라서 새로운 분야가 생겨나고 있다. 개체수준 해석이라는 것으로 네트워크 접근 방식으로 하는데, 여기에서
네트워크란 한 유전자를 움직인 다음 다른 유전자의 상태를 연구 하는 방식이다.
이부분에서 오해하지 말아야 할 것은 인간 유전자가 해독 되었다고 해도 모든 유전자가 무슨일을 하는지 전부다
알게 된것을 아니고 염기 서열을 알게 된 것이다.
아직 우리가 유전자의 기능을 알고 있는 것은 100개 정도 밖에 안된다고 한다. 그렇기 때문에
생명 과학원 연구분야중 유전자 연구가 없어진 것은 절대 아니다.

이번 교수님의 본격적인 수업의 주제는 물 이였다.
생명의 기본이라 불리는 물과 생명현상에 관한 것이다.
화성 탐사선이 화성을 갔다 왔다. 인간에게는 큰 발전이라고 할수 있다. 천문학에서의 큰 발전은 물론 되지만
생물과학 입장에서도 의의가 크다. 그 이유는 이제까지 화성에 물을 가졌는가에 대한 의문은 있었지만
확인은 제대로 해 보지 못했기 때문이다. 생물학에서 물이라는 것은 모든 생명의 기본이라고 생각하고 있기 때문에
물의 유무 확인은 중요한 가치를 지닌다. 결과로는 물이 증발한 흔적을 발견 했다고 한다.
우리는 그것으로 부터 추측을 할 수 있게 되는데 화성 안쪽(지하수 같은거)에 물이 있거나, 지표면에 있었는데
다 증발해 버렸다고 생각 할수 있다.
화성에는 생명체가 없다는 것으로 보고 있고 물이 없다.
생물과학에서는 이러한 이유들로 지구상에 생명체는 물이 있었기 때문에 생겨났다고 말하고 있다.
물론 화성에 생명이 살기에 우리지구와 다른 여러가지 변수들이 있긴 하지만,,
지구상의 생명체는 물이 있었기 때문에 생겨 났다고 한다.

물의 독특한 성질 중 수소 결합이라는 것이 있다.

이 모양이 수소 결합의 모양이다. Htdrogen bonds가 수소 결합이라는 뜻이다.
산소가 힘이 세서 수소의 전자를 끌어온다, 완전히 끌어오는 것은 아니다.
결국 산소는 약간의 +를 띠게 되고 수소는 약간의 -를 띠게 된다.
점선으로 표시된 부분에 미세한 힘이 작용한다. 아주 잠시동안 붙었다 떨어졌다를 반복한다.
이것이 물의 특성을 만들어 낸다.
이것을 참발성 특성이라 하는데 성분 하나는 특별한 특성이 없지만, 모이면 새로운 성질이 나타나는 경우를 가리킨다.

물의 수소 결합의 생명현상에 미치는 영향들을 보면
응집현상이 있다. 점선 부분에서 미세한 힘이 작용하다 보니 뭉칠려 하고 서로 끌어 당긴다.
놓은 나무의 끝까지 물이 올라가는 이유도 이 원리 때문이다.
나무의 잎사귀에서 물이 증발을 하게 되면 그 자리를 채우기 위해 물이 올라온다.
그렇다고 그 힘이 100m 정도의 물을 끌어 올리기란 사실 불가능하다.
처음 부분만 증산작용이고 나머지는 그에 따라 수소 결합에 의해 끌려온 물들이다.

물의 수소 결합은 또한 표면 장력을 생성해 낸다
물에 막이 있는 것 같은 현상이 나타나는게 그것이다.

또 비열이 높은 것 또한 그 이유에서 인데, 우선 비열이란 물질의 온도를 1도 올리는데 필요한 열량을 말한다.
왜냐하면 수소 결합을 깨려면 에너지가 많아야 하기 때문에 액체에서 기체로 가기 힘들다고 생각 하면 된다.
그 예로 사우나 100도 는 괞찬은데 불구하고 물의 42도는 못견디는 사람이 많다.
비열이 크다는 것은 온도 변화가 적다는 것이다. 그래서 물이 많으면 주변의 기온 변화는 적게 일어난다.
이것은 물이 지구의 항상성 유지에 중요한 역활을 한다는 것을 의미한다.
생명체가 견딜수 있는 이 환경은 물이 있기 때문이라고 말하셨다.

물은 액체보다 가벼운 고체라는 특성을 가진다.
얼음음 수소 결합이 안정적 이여서 중간에 빈 공간이 생기게 되고 밀도 가 작아진다.
물이 되면 수소 결합이 붙었다 떨어졌다 하기 때문에 공간이 많이 생기지 않는다.
이러한 작용은 얼음이 얼어 물 위에 뜨므로써 밑의 물의 온도가 낮아지지 않게 해서 동물을 보호하는 역활을 한다.

대단히 뛰어난 용매라는 특성도 가진다.
산소의 -전기부위와 수소의 +부의가 용질의 붙어 -는 +를 떼어내고 +는 -를 떼어낸다.
심지어는 단백질도 녹인다. 산소 부위가 탄백질의 + 쪽으로 붙기 때문이다.
이 특성은 세포의 수문에서 용매로 작용이 가능하게 만들어 준다.

산성비란 pH가 어느정도 이하로 떨어져 내리는 비아다,

생명과학의 기본은 유전학이라고 한다.
세대를 넘어가는 구체적 물질을 유전자르고 한고 그것은 DNA로 구성 되었다고 한다.
유전학이란 유전자의 기능을 밝히는 학문이다
유전학 연구에서 중요한 것 두가지는 1. 돌연변이를 확보라하
2. 유전자의 이름 정하기라고 한다.
돌연 변이라는 것을 하나라도 유전자가 이상한 것들을 가리킨다
돌연 변이를 확보해야 하는 이유는 하나를 빼서 무엇이 잘못 되었는지 알면 그 유전자가 무슨 역확을 하는지 알수 있기 때문이다.
유전학 모델로 지금까지 쓰였던 것이 초파리이다. 왜냐하면 세대가 2주밖에 되지 않기 때문인데,
유전학에서는 한 세대가 내려가는 기간이 빠르게 될수록 돌연변이가 나타날 확률이 높기 때문이다.

이렇듯 돌연 변이를 쓰기 시잣한 것은 모르간이라는 과학자 부터이다.
그는 일찍부터 돌연변이의 필요성을 인식하고 초파리를 이용하기 시작했다.
배양을 많이 해서 초파리의 눈의 색깔이 원래는 빨간 색인데 흰색 돌연변이를 얻을수 있었다.
이 초파리의 변형된 유전자의 원래 기능은 눈을 붉은 색으로 만드는 작용을 하는 유전자를 의마한다.
이 유전자의 이름은 white라고 붙여 졌다. 보통 이렇게 돌연변이가 생길때 나타나는 형질(표현형)을 이름으로 짗는다.

어떤 돌연변이된 유전자는 초파리의 눈을 6각혁에서 4각형으로 바꾸었기 때문에 이름이 nemo(네모)가 되었다.
하지만 이렇게 유전자의 기능은 알았지만 이 유전자가 무엇인지 어떻게 작용하게 된는지.. 이런 것은 연구가 더 필요하다.
이것을 (cloning)크로닝이라고 말한다. (어떤 한국 사람은 수명이 길어지는 유전자를 찾아 오래살아라고 이름 붙였다.)

지금 이 강의를 하신분도 지금 연구를 하시고 계시는데, ‘취하다’에 관한 것을 연구하시고 계신다고 한다.
지금 우리의 지식으로는 취한다는 것이 무엇인지 모른다고 한다. 흡사 마취와 비슷한 부분이 있기는 하지만
마취 또한 어떤 작용으로 인한 것인지 알지 못한다. 그래서 연구를하는데 인간에게 실험할수 없기 때문에 성충을
술에 담궈서 실험을 해보니 기어다니는 속도가 빨라졌다가 점점 느려지다 잤다고 한다. 이 돌연 변이를 찾았는데,
취하지 않는게 아니고 숙취가 빨리 되었다. 그래서 이것의 이름을 judang주당 이라고 지었다.

노벨상으로 본 유전학에선느 2002년 노벨 샐리 의학상을 탄 연구들을 오늘 보았다.
Nocbel Prize in Plysiology or Medicine 이 노벨상의 영어 이름으로 생물한 전 분야를 포괄한다.
예쁜 꼬마 성충을 연구해 유전학으로 노벨상을 받은 사람 덕분에 우리는 예쁜 꼬마 성충이 지금 시대 가장 좋은 모델 동물로
자리 잡았다. 예쁜 꼬마 성충은 1mm 밖에 되지 않고 대장균을 먹는 동물이다.
이런 동물이 유전학에서 좋은 모델로 인정 받는 이유는 암수 한몸이여서 자가수정이 가능할 뿐 아니라
한마리를 3일 동안 키우면 300마리가 되고 6일 동안 키우면 9만이 된다. 계체수가 많아 질수록 돌연변이의 확륙이 놓기 때문에
이러한 특성 때문에 이 동물이 자리 잡은 것이다.

위에서 이야기한 2002년 노벨 의학상 수상자를 잠시 이야기 하면
이름은 Sydney Brenner 이고 꼬마 성충을 유전학의 모델로 확립시켰다.
그는 분자 생물학의 미래는 발생과 신결계의 연구 분야에 있다고 만는 다고 말했다.
그 당신 분자 생물학은 DNA가 어떻게 생성됐는지 등 을 여주하였다.
성충은 단순한 모델 찾기에 적합한 족건 도 가지고 있다.

발생과 신경에 대한 연구를 위한 실험을 위해서는 세균이나 바이러스를 다루는 것과 같이 체계 내세 있는
세포들을 직접 다룰수 있어야 한다.

곪아 썩어가는 것들을 두 눈에 담기 

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